Extreme Scaling

Skalierbarkeit ist eine essenziell wichtige Eigenschaft von Algorithmen und Lösungen. Sie gilt zugleich als große Herausforderung in der Informatik und stellt hohe Anforderungen an wissenschaftliche Berechnungen. In immer mehr Disziplinen bestimmt die Fähigkeit zu einem rechnerischen „größer ist besser“ das Tempo von Erkenntnis und Innovation. Daher wird mit Hochdruck nach effizienten Methoden gesucht, um riesige Datenmengen mit komplexen Software- und leistungsstarken Computersystemen zu bewältigen, denn: "to out-compute is to out-compete".

Extreme Scaling umfasst verschiedene Gebiete der Informatik und verlangt nach innovativen, vielfach disruptiven Ansätzen. Künftige Supercomputer werden aus Milliarden von Rechenkernen bestehen, die in komplexen und heterogenen Hierarchien angeordnet sind. Leistungsstarke Netzwerktechnologien (innerhalb und zwischen Systemen), mit Milliarden von Komponenten und Sensoren werden erforderlich sein, verbunden zu einem Internet der Dinge. Es gilt, Programmiermodelle und -werkzeuge zur Unterstützung der Anwendungsentwickler beim Schreiben effizienter Software zu entwickeln. Zukunftstaugliche, hocheffiziente (asynchrone) Algorithmen müssen ungewollte Datentransfers und Kommunikation verhindern und Hardwarefehler bewältigen. Energieeffizienz wird ein Leitprinzip für das Design von Systemen, Algorithmen und Infrastruktur sein.

Algorithmen und Applikationen müssen daher neu konzipiert und für ihren Einsatz zur massiven Parallelisierung überarbeitet werden. Rechenzentren werden künftig einer größeren Anzahl von Betriebsmodellen gegenüberstehen – von der klassischen Stapelverarbeitung hin zu interaktivem Rechnen und Urgent Computing. Unabhängig davon, ob sich zukünftig klassische Rechenzentren, deren Hauptaufgabe im Hochleistungsrechnen besteht, mit Datenzentren, deren Hauptaufgabe die Hochleistungsdatenanalyse ist, vereinen oder getrennte Wege gehen werden - der Herausforderung Extreme Scaling müssen sich beide stellen. Die Verwaltung, Speicherung, Analyse, Fusion und Verarbeitung sowie Visualisierung riesiger Datenmengen aus Forschung, Wirtschaft, sozialen Medien werden der Schlüssel zu einer aufstrebenden daten-bestimmten Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft sein. Die Fähigkeit zur extremen Skalierbarkeit wird daher die Tür zu Exascale Computing und Big Data öffnen, weil sie die Aufgaben beherrschbar macht.