Vom Dach der Welt zum Gipfel des Computing

Thomas Schulthess ist Direktor des Hochleistungsrechenzentrums in Lugano, wo der Piz Daint steht, einer der leistungsfähigsten Rechner der Welt.

Thomas Schulthess im Hochleistungsrechenzentrum in Lugano. Fotos: Andrea Zahler

Thomas Schulthess im Hochleistungsrechenzentrum in Lugano. Fotos: Andrea Zahler

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Es ist nicht seine Art, zu brüllen. Thomas Schulthess (55) ist ein eher zurückhaltend auftretender Mensch. Aber hier, in der Maschinenhalle des Swiss National Supercomputing Centre, dem CSCS in Lugano, bleibt ihm nichts anderes übrig, als seine Stimmbänder zu strapazieren. Wegen der Ventilation zur Kühlung der Supercomputer herrscht ohrenbetäubender Lärm.

«Hier sehen Sie den Piz Daint», schreit Schulthess. So heisst der derzeit schnellste Rechner Europas. Er steht auf Rang fünf der Top-500-Liste der schnellsten Rechner der Welt. Weiter hinten in der Halle zeigt der Physiker und Computerwissenschaftler einen weiteren Rechner, bestehend aus zwei massiven Schränken. «Das ist der Piz Kesch», brüllt Schulthess, der das an die ETH angegliederte CSCS als Direktor leitet. «Damit macht Meteo Schweiz die Wetterprognosen.» Daneben ein neuer und stärkerer Rechner, der den Piz Kesch bald ablösen und noch zuverlässigere Wetterprognosen erlauben soll.

Um vernünftig reden zu können, führt Schulthess den Besuch ins Nachbargebäude. Von seinem Büro im dritten Stock aus sieht man direkt auf das Stadio di Cornaredo des FC Lugano. Wie Schulthess sagt, habe er sich eben erst von einer schweren Lungenentzündung erholt. Nun aber habe er von seinem Arzt das Okay für seine vom vielen Reisen geprägte Tätigkeit bekommen.

In Kathmandu geboren

Schulthess pendelt nicht nur zwischen Lugano und dem Raum Zürich, wo er wohnt und wo er an der ETH eine Professur für computergestützte Physikinnehat. Er ist oft in Brüssel, um mit Politikern zu reden, er besucht Wissenschaftler, etwa Klimaforscher in Hamburg oder Meteorologen am Europäischen Zentrum für mittelfristige Wettervorhersage im britischen Reading.

Reisen haben Schulthess früh geprägt. 1952 ging sein Vater im Auftrag der Welternährungsorganisation nach Nepal. Dort initiierte der Agronom die Verarbeitung von überschüssiger Milch zu Käse mit dem Ziel, den nepalesischen Bergbauern ein Einkommen zu ermöglichen. «So kam es, dass ich in Kathmandu geboren wurde», sagt Schulthess. Als er eineinhalb Jahre alt war, zog die Familie von Nepal nach Madagaskar und später weiter nach Kenia in Ostafrika.

Alle zwei Jahre besuchte die schliesslich fünfköpfige Familie die Schweiz, für Schulthess ein «Schlaraffenland». Der Eindruck änderte sich jedoch, als er nach der Mittelschule von Kenia ans Internat nach Schiers ging. «Dann merkte ich, wie viele Freiheiten flöten gingen.» Als Jugendlicher besass er in Kenia nicht etwa ein Mofa, sondern ein richtiges Motorrad. Damit reiste er gern durch die Gegend, oft zusammen mit den für die Zeit typischen Hippies. In Schiers jedoch war es dem 15-Jährigen untersagt, auch nur ein Café zu besuchen.

Verkabelung an einem Rechner in der Maschinenhalle des CSCS. Foto: Andrea Zahler

Nach der Matura entschied er sich für ein Studium der Physik an der ETH Zürich, wo er auch doktorierte. Bereits dort, aber noch mehr am Lawrence Livermore National Laboratory und dann am Oak Ridge National Laboratory in den USA beschäftigte er sich mit computergestützter Physik. Zum Beispiel ging es darum, die Funktion der Leseköpfe von Computerfestplatten zu simulieren. Als am Oak Ridge der seinerzeit weltweit stärkste Superrechner installiert wurde, konnte Schulthess die dafür geeigneten physikalischen Problemstellungen liefern. Mit seinem Team gewann er 2008 und 2009 den Gordon-Bell-Preis, der für herausragende Leistungen im Bereich des Hochleistungsrechnens vergeben wird.

Als Schulthess 2008 ans CSCS kam, hatte das Rechenzentrum 30 Mitarbeiter und eine turbulente Zeit mit vielen Führungswechseln hinter sich. Bis Ende 2019 werden hier mehr als 110 Mitar­beiter tätig sein. «Wir hatten auf fast allen denkbaren Ebenen entscheidende Innovationen», sagt Schulthess. Ein Beispiel sei das 2012 bezogene Gebäude, das einen optimalen Aufbau der Supercomputer ermögliche. Eine weitere Innovation sei die Kühlung mit kaltem Wasser aus dem Luganersee. Das mache den Betrieb des Rechenzentrums kosten- und energieeffizient. Und die wohl grösste Innovation sei die fortschrittliche Computertechnologie, die am CSCS früher als in anderen grossen Rechenzentren zum Einsatz kam.

Verleihung des Doron-Preises

Kürzlich wurde Schulthess der mit 100'000 Franken dotierte Doron-Preis verliehen. In der Begründung heisst es, Schulthess habe mit seinen wissenschaftlichen und technischen Beiträgen eine wichtige Grundlage für den Erfolg der Forschungsgruppen geschaffen, die die Infrastruktur des CSCS nutzen und rechnergestützte Forschung betreiben.

Genutzt wird das CSCS insbesondere von den Fachbereichen Chemie, Physik, Umweltwissenschaften und Materialforschung. «Und ein ganz wichtiger Kunde ist Meteo Schweiz», sagt Schulthess. Für den ETH-Bereich und die Schweizer Universitäten sei die Nutzung der Rechenleistung gratis.

Dem CSCS-Direktor ist es ein wichtiges Anliegen, dass die Top-500-Liste mit den schnellsten Rechnern nicht überbewertet wird. Er bezeichnet diese Liste gar als «unsinnigen Fetisch». Die Liste zeigt, wie schnell ein Supercomputer einen bestimmten Rechenalgorithmus bewältigt. «Dieser Algorithmus ist sehr spezifisch», sagt Schulthess. «Er ähnelt gewissen Anforderungen in den Materialwissenschaften. Aber die Simulation des Erdklimas oder eine Wetterprognose verlangen andere Qualitäten.» Daher sei eine Topplatzierung in der Liste oft sogar ein kontraproduktiver Anreiz. Denn das verleite zu einer für viele Anwendungen ungünstigen Konstruktion der Rechner.

«Wir wollen Gewitterwolken in den globalen Simulationen auflösen können.»Thomas Schulthess

Das gelte auch für die kommende Etappe: den Bau eines sogenannten Exascale-Rechners. Rund ein Drittel der Maschinenhalle am CSCS ist nämlich noch frei. Dort soll ab 2023 der nächste Supercomputer aufgebaut werden, der für gewisse Anwendungen etwa 100-mal schneller sein soll als der Piz Daint.

Wozu braucht es das? «Bezüglich der Wetter- und Klimasimulationen haben wir ein klares Ziel», sagt Schulthess. «Wir wollen Gewitterwolken in den globalen Simulationen auflösen können.» Dafür wäre aber eine räumliche Auf­lösung von mindestens einem Kilometer nötig. Für den Alpenraum werde das heute schon erreicht, aber nur für eine einzige Rechnung. Um die eigentlich chaotische Wetterentwicklung besser simulieren zu können, seien mehrere Durchläufe mit etwas verschiedenen Anfangsbedingungen nötig. «Das wird erst ein Exascale-Rechner leisten können. Damit würde eine der grössten Unsicherheiten in den Wetter- und Klimamodellen eliminiert.»

Laut Schulthess ist es der Traum der Meteorologen, dereinst saisonale Vorhersagen statistisch zuverlässig machen zu können. «Dann könnte man einen Hitzesommer oder eine Dürreperiode vorhersagen.» Das liege zwar noch mindestens ein Jahrzehnt in der Zukunft. «Aber mit dem am CSCS geplanten Exascale-Rechner wollen wir einen grossen Schritt in diese Richtung machen.»

Erstellt: 04.05.2019, 19:36 Uhr

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