Werden Supercomputer nicht mit den neuesten und aktuellsten Daten gefüttert, sind die Rechenergebnisse ohne Relevanz – oder gar fatal.
CAD-Datenmanagement: Die Welt wird einfacher. Das erste halbe Jahr 2010 waren sechs schwarze Monate für die Supercomputerindustrie. Ganz Europa diskutierte und stritt, als die Aschewolke des isländischen Vulkans Eyjafjalla über Europa zog. Als die Behörden aufgrund der Vorhersagen eines Supercomputers in England den Flugverkehr stoppten, legten sie damit auch die Logistik vieler Automobilhersteller lahm.
Ohne die Versorgung mit wichtigen Teilen aus Asien oder Amerika konnten die Werke nicht produzieren. Und die Hersteller konnten viele Komponenten auf dem umgekehrten Weg nicht an ihre Produktionslinien auf den anderen Kontinenten liefern.
Für den Ausfall des Flugverkehrs waren vor allem die Berechnungen eines Supercomputers einer britischen Behörde zuständig. Der Rechner habe Höhe, Intensität und Ausbreitung der Aschewolke kalkuliert, ohne – so behaupten Kritiker – über die dazu notwendigen und aktualisierten Messdaten zu verfügen.
Eine ständige Beobachtung und Neumessung der Wolke wäre für die Berechnung der tatsächlichen Ausbreitung der Asche unerlässlich gewesen. Deshalb bezeichneten die Kritiker die Ergebnisse schon damals als reine Spekulation. Und tatsächlich kann kein Mensch mit Sicherheit sagen, wo sich zu welcher Zeit wie viel Asche befand.
Ortswechsel nach New York. Wall Street – dort ging am sechsten Mai ein ganzes Netzwerk von Supercomputern in die Knie. Innerhalb einer Stunde brachen die Kurse für Wertpapiere, Rohstoffe oder auch Währungen ein und der Aktienindex stürzte um 1000 Punkte ab. Die Weltwirtschaft verlor innerhalb kürzester Zeit einen großen Teil ihres Wertes.
Nach etwa einer Stunde hatten Sicherheitssysteme den Kursverfall abgefangen, die Börsenaufsicht machte Geschäfte im Wert von mehreren Milliarden Dollar rückgängig. Dann untersuchten Experten mit wackeligen Knien die Ursachen für den Absturz.
Ähnlich wie bei der Aschewolke drehen sich die Diskussionen hier auch um eine philosophische Frage: Gibt es eine Möglichkeit zu prüfen, ob der Computer falsch gerechnet hat – oder hat der Computer vielleicht richtige Ergebnisse geliefert, die für die Beteiligten einfach nur falsch aussahen?
Die Hersteller der Supercomputer erklären, dass alles, was Menschen bauen, grundsätzlich von Supercomputern berechnet werden kann. Und – im Umkehrschluss –, dass das, was ein Computer nicht berechnen kann, so chaotisch ist, dass man sich besser überlegt, ob man nicht die Finger davon lassen sollte.
Wie chaotisch sind natürliche Phänomene wie Wolken oder Klima, künstliche oder theoretische Konstrukte wie Börsenkurse oder Alterung und Abnutzung von Fahrzeugteilen? Grundsätzlich – darin sind sich die Experten einig – sind diese Phänomene von Computern berechenbar.
Allerdings sei die Voraussetzung, dass die Maschinen immer mit den aktuellsten und neuesten Daten unterstützt werden müssten. Ansonsten bleiben die wesentlichen Ergebnisse Spekulation – mit den bekannten fatalen Folgen für Wirtschaft, Automobilbranche oder einzelne Konzerne.
Bei der Suche nach diesen sicheren Antworten teilen die Supercomputerexperten ihre Rechenmaschinen in drei Klassen ein. Bei der Berechnung von natürlichen Phänomenen wie Klima, Erdbewegungen oder auch Wolken arbeiten die Rechner im Dauereinsatz. Es gibt kein abschließendes Ergebnis, sondern immer nur die Zwischenstände zu einem bestimmten Zeitpunkt.
Anders als die Erde kennt der Computer kein Tag oder Nacht, keine Monate oder Jahreszeiten. Streng mathematisch meldet er lediglich die zu erwartenden Temperaturen, Niederschläge, Windstärken und Wolkenausbreitungen an die Zentrale. Der Wert dieser Vorhersagen ergibt sich aus dem Nutzen für die Wirtschaft – sie halten Produktionen am Laufen, erlauben Flugzeugen oder Schiffen, sicher und pünktlich ihr Ziel zu erreichen, und sind so die Grundlage für das reibungslose Laufen der weltweiten Logistikketten.
Im Gegensatz zu diesem Marathonrechnen gleichen die Aufgaben der High-Performance Computer in den Zentralen der Banken eher Sprints. Anforderung ist die jeweils höchste Rechenleistung über die kürzeste zeitliche Distanz. In derselben Millisekunde, in der Wertpapiere, Rohstoffe oder Währungen an der Börse angeboten werden, bilden sich die Computer der Finanzinstitute ein Urteil über Preise, Verfügbarkeit und Bedarf und entscheiden über Kauf oder  Nichtkauf.
Da alle Institute mit ähnlichen Parametern arbeiten, kommen sie zu grundsätzlich ähnlichen Entscheidungen. Die Bank, die die schnellste Maschine in ihrem Rechenzentrum betreibt, wird die entscheidende Zehntelsekunde vor der Konkurrenz abschließen und den Gewinn einstreichen.
Für Logistik, Finanzierung oder auch Einkauf von Rohstoffen sind die Automobilkonzerne auf diese beiden Disziplinen des Supercomputing dringend angewiesen. Für die Kernkompetenz – das Entwerfen, Konstruieren, Produzieren und Verkaufen von Fahrzeugen – setzen die Ingenieure darüber hinaus auf eine dritte Disziplin, den genau definierten Rechenprozess mit vollständig eingegebenen Parametern und einem vorgegebenen Rechenzeitraum unter Volllast.
Aufgaben sind beispielsweise Festigkeit, Entwicklung neuer Batterien für Elektroautos, gesetzlich vorgeschriebene Crashtests, Strömungen, Alterung und elektromagnetische Felder im Fahrzeug. Eingabeparameter sind die fertigen CAD-Modelle oder Konstruktionszeichnungen.
Nach einigen Stunden – oder Tagen – Rechenzeit liefert der Computer eine Übersicht darüber, ob das geplante Teil, Netzwerk oder Fahrzeug die vorgegebenen Erwartungen erfüllt oder neu entworfen werden sollte. Während die Computer je nach Einsatzgebiet anders ticken und verschieden takten, sind ihre Lebenszyklen beinahe identisch.
Nach drei Jahren haben sie für die Unternehmen wertvolle Zeit in der Entwicklung gespart, die Prognosen über Unwetter abgegeben oder Milliarden an der Börse gewonnen oder verzockt. Ihre Aufgabe ist erledigt, die Maschinen sind abgeschrieben. Der Hersteller räumt Hallen und Regale leer und schafft Platz für neue Computer.
An deren Konfiguration arbeiten die Experten von Herstellern und Anwendern bereits seit einigen Monaten – im Hochleistungsbereich mitunter schon seit Jahren. Die Hardware, die sie dann in die Unternehmen bringen, ist im Vergleich zu den Vorgängern zwei, zum Teil schon drei Generationen weiter als in den alten Maschinen. Mit einem Schlag vervielfachen die IT-Abteilungen ihre Rechenleistung.
Christian Raum
