So tun als ob - mit dem Supercomputer in die Zukunft schauen Prof. Sabine Roller

Transkript

1 So tun als ob - mit dem Supercomputer in die Zukunft schauen Prof. Sabine Roller Lehrstuhl Simulationstechnik & Wiss. Rechnen (STS) Zentrum für Inforamations- und Medientechnologie (ZIMT) Kinderuni 24. März Kinderuni, 24. März

2 Mit dem Computer in die Zukunft schauen Simulationen am Computer Warum überhaupt, wo überall, was geht damit? Beispiele Was steckt dahinter? Ein Abbild der Wirklichkeit Regeln und Mathe Was brauch ich dafür? Computer und Supercomputer Was rauskommt Was haben wir gelernt? Kinderuni, 24. März

3 Was sind Simulationen?

4 Experimente sind oft Kinderuni, 24. März

5 , aber die Theorie reicht oft auch nicht. Denkst du das funk3oniert? Theore3sch schon. Theorie, Experiment und Simulation sind 3 Säulen, um etwas zu untersuchen und zu verstehen Kinderuni, 24. März

6 Beispiele Was hört man im Dorf vom Windrad? Kinderuni, 24. März

7 Simulationstechnik & Blutströmung im Gehirn Simulation: Kartik Jain, STS Kinderuni, 24. März

8 Trinkwasser-Knappheit Viele Menschen auf der Welt haben nicht genug zu trinken Wasser wäre oft da, aber nicht trinkbar z.b. Meerwasser Lecture 17: HISEEM - Kannan Masilamani 8

9 Simulationstechnik & Meerwasserentsalzung Pumpen Vorbehandeln Entsalzung Nachbehandlung Trinkwasser Meerwasser Energie Lecture 17: HISEEM - Kannan Masilamani 9

10 Simulationstechnik & Worum es geht Erdgas-Einspritzung Meerwasserentsalzung Forschung: Laser-Schneiden Verstehen, Schalldämpfer was im Inneren passiert Damit man es danach verbessern kann Kinderuni, 24. März

11 Mit dem Computer in die Zukunft schauen Simulationen am Computer Warum überhaupt, wo überall, was geht damit? Beispiele Was steckt dahinter? Ein Abbild der Wirklichkeit Regeln und Mathe Was brauch ich dafür? Computer und Supercomputer Was rauskommt Was haben wir gelernt? Kinderuni, 24. März

12 Modell: Ein Abbild der Wirklichkeit l m F 1 F G Physikalischer Vorgang, in den zahlreiche Parameter einfließen, z.b. Gewicht und Form des/der Schaukelnden Materialeigenschaften der Schaukel Aufhängung der Schaukel Idealisiertes Modell: so einfach wie möglich so realitätsnah wie nötig immer unter Berücksichtigung der Zielstellung (hier Nachbildung der Position der Schaukel) Kinderuni, 24. März

13 Regeln, Formeln, Mathe,... Zum Vorhersagen brauche ich Regeln: Max ist 2 Jahre älter als Laura: Max = Laura + 2 Laura = Max - 2 Sobald ich weiß, wie alt Laura ist, kann ich sagen, wie alt Max ist Das gilt heute, aber auch wenn sie 70 sind Ich kann vorhersagen, wie alt Max sein wird, wenn Laura 70 ist Ich kann vorhersagen, wie alt Laura ist, wenn Max 70 ist Kinderuni, 24. März

14 Regeln für mehrere Abhängige Anzahl Schneehasen, Anzahl Luchse in Kanada Kinderuni, 24. März

15 Abbild der Wirklichkeit, Teil 2 Modell am Computer Kinderuni, 24. März

16 Ein Abbild der Wirklichkeit, Teil 3 Modell am Computer Diskretisierung: lauter kleine Würfelchen Und davon ganz viele, Millionen bis Milliarden Kinderuni, 24. März

17 Mit dem Computer in die Zukunft schauen Simulationen am Computer Warum überhaupt, wo überall, was geht damit? Beispiele Was steckt dahinter? Ein Abbild der Wirklichkeit Regeln und Mathe Was brauch ich dafür? Computer und Supercomputer Was rauskommt Was haben wir gelernt? Kinderuni, 24. März

18 Computer Computer waren mal Menschen! "Computer" war eine Berufsbezeichnung für Menschen, die Berechnungen durchgeführt haben. Computer waren Leute, die etwa für Astronomen sehr komplizierte und langwierige Berechnungen durchführten. Später nannte man die Arbeiter, die die mechanischen Rechenmaschinen bedienten, Computer. Heute bezeichnet man mit dem Wort eine Maschine, die mit Hilfe einer Vorschrift - eines Programms - Daten verarbeitet Kinderuni, 24. März

19 Woraus ein Computer besteht Prozessor Steuerungs- einheit Rechen- einheit Eingabe/ Ausgabe Arbeitsspeicher Lecture 15 19

20 Woraus ein Computer besteht Prozessor Eingabe/ Ausgabe Arbeits- speicher Lecture 15 20

21 Supercomputer 3 Supercomputing-Zentren in Deutschland: HLRS in Stuttgart LRZ in Garching bei München JSC am Forschungszentrum Jülich Kinderuni, 24. März

22 Parallelverarbeitung Kinderuni, März 2015

23 Kinderuni, März 2015

24 Eine Anwendung: Freistrahl-Einströmung WSSP 2015, Sendai Enabling Engineering on Exascale 24

25 Kinderuni, 24. März

26 Mit dem Computer in die Zukunft schauen Simulationen am Computer Warum überhaupt, wo überall, was geht damit? Beispiele Was steckt dahinter? Ein Abbild der Wirklichkeit Regeln und Mathe Was brauch ich dafür? Computer und Supercomputer Was rauskommt Was haben wir gelernt? Kinderuni, 24. März

27 Was haben wir gelernt? Simulation / Simulieren heißt so tun als ob Wir bauen die Realität im Computer nach, damit wir dann ausprobieren können, was wäre wenn g Simulation = Experiment im Computer Damit wir das können brauchen wir Regeln und Gesetze g Mathematik Außerdem brauchen wir Computer und davon viele und große Dann können wir am Computer experimentieren und schauen, was passiert, wenn wir etwas verändern Damit können wir Vorhersagen machen Kinderuni, 24. März

28 Beispiel: Strömungssimulator RWTH Visualisierungs-Tool für Strömungssimulationen entwickelt von Herrn Dipl.-Inf. David Bommes, Lehrstuhl für Informatik VIII, RWTH Aachen Kinderuni, 24. März