Computational Engineering & Science an der RWTH Aachen

Es ist jetzt etwas mehr als 50 Jahre her, dass der amerikanische Mathematiker John von Neumann – gemeinsam mit seinem Kollegen Herman H. Goldstine – sein Manifest über die Notwendigkeit der Entwicklung und die Entwurfsprinzipien des Digitalrechners verfasste [1]. Anstoß war die Stagnation der analytischen mathematischen Methoden, um partielle Differentialgleichungen zu lösen, vornehmlich in der Strömungsdynamik. Und er wollte mit seinem Konzept des sequentiellen Digitalrechners, dessen Flexibilität den Siegeszug des Computers in Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft vorantreiben sollte, einen „digitalen Windkanal“ schaffen, um mit numerischen Methoden und der Simulation komplexer Strömungsprozesse die vorherrschende Stagnation zu durchbrechen.

So war 1946 das Geburtsjahr einer grundlegend neuen Methodik, die sich unter dem internationalen Namen „Computational Science & Engineering“ (CSE) zur dritten, Theorie und Experiment ergänzenden Kategorie wissenschaftlichen Forschens entwickelt hat [2]. Ihre Methode ist die Simulation, ihr Instrument der Computer, und die Komplexität der Fragestellungen erfordert auch leistungsfähige Computerarchitekturen. An der Rheinisch-Westfälisch Technischen Hochschule Aachen (RWTH) und im Lande Nordrhein-Westfalen ist diese Entwicklung über viele Jahre schon vorangetrieben worden, zum Beispiel betrieb das Rechenzentrum der RWTH von 1990 bis 2001 den sogenannten „Landesvektorrechner“, der allen Forschern des Landes zur Verfügung stand.

Neben der Hardwareausstattung ist in den letzten Jahren aber immer mehr die Bedeutung von effizienten Algorithmen, Software-Werkzeugen und Programmiermodellen in den Vordergrund getreten, um die Computersimulation von komplexen Phänomenen auch in vertretbarer Zeit realisieren zu können. Man muss sich hier immer wieder vor Augen halten, dass die Computersimulation für die Anwender ein Mittel zum Zweck und kein Selbstzweck ist, oder, wie Richard Hamming es sagte „the purpose of computing is insight, not numbers“. Die RWTH hat deshalb strukturelle Anstrengungen unternommen, um die Kompetenz im Bereich der Unterstützung von Computational Science zu verstärken, und das Rechen- und Kommunikationszentrum implementiert eine den hohen Anforderungen der RWTH gerechte Infrastruktur in den Bereichen Hochleistungsrechnen, Archivierung, Netzdienste und Virtual Reality. Über den von Aachen maßgeblich mit konzipierten Rechnerverbund NRW (RV-NRW) wird auch Nutzern an anderen Hochschulen in NRW ein transparenter Zugriff zu in Aachen befindlichen HPC-Ressourcen zur Verfügung gestellt.