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Die Supercomputing-Akademie – Erfahrungen aus erster Hand: Im Gespräch mit zwei teilnehmenden Studierenden

Die Supercomputing-Akademie des Höchstleistungsrechenzentrums Stuttgart (HLRS) bietet berufsbegleitende Onlinekurse inklusive individueller Betreuung an. Im Themengebiet High Performance Computing (HPC) können sich Interessierte als Anwender, Entwickler oder Administrator weiterbilden und zertifizieren lassen. 

Die Kurse erstrecken sich über einen Zeitraum von drei bis sechs Wochen mit circa zehn Stunden Lerninhalt pro Woche. Die Teilnehmenden werden dabei von Experten des HLRS geschult und haben exklusiv die Möglichkeit, den Experten Fragen zu stellen sowie sich mit anderen Teilnehmenden aus der Industrie zu vernetzen. 

Die beiden Studierenden Maha Badri und Alaa Bejaoui befinden sich derzeit in der Endphase ihres Masterstudiums der Luft- und Raumfahrttechnik an der Universität Stuttgart. Bereits letztes Jahr belegten sie erfolgreich das Modul „Daten: Management und Analyse“ und werden ab dem 21. Juni im Rahmen eines Online-Kickoffs das Modul „Paralleles Programmieren mit OpenMP“ beginnen. 

Lesen Sie im Folgenden mehr über ihre bisherigen Erfahrungen im HPC sowie über ihre Eindrücke von und an der Supercomputing-Akademie – aus erster Hand! 

 

Guten Tag Frau Badri, guten Tag Herr Bejaoui, wo arbeiten Sie und welche Tätigkeit üben Sie derzeit aus?   

Alaa Bejaoui / Maha Badri: Wir beschäftigen uns derzeit mit unseren Masterarbeiten am Institut für Aerodynamik und Gasdynamik (IAG) an der Uni Stuttgart und forschen dabei an der Schnittstelle zwischen Künstlicher Intelligenz (KI) und Computational Fluid Dynamics (CFD).  

Alaa Bejaoui: Meine Arbeit umfasst die Anwendung von KI-Methoden für die Turbulenzmodellierung. Ich versuche, mithilfe von Reinforcement Learning die Parameter von einem Turbulenzmodell aus den Daten einer direkten numerischen Simulation (DNS) zu erlernen. 

Maha Badri: Ich beschäftige mich in meiner Masterarbeit mit der Entwicklung von Roversystemen für die Exploration von planetaren Oberflächen. Ich untersuche, ob die Anwendung von KI zur Autonomiesteigerung in solchen Roversystemen möglich ist – mit der Schwierigkeit, dass alles unter den anspruchsvollen außerirdischen Bedingungen auf planetaren Oberflächen eingesetzt werden muss. 

 

Was haben Sie bisher schon im HPC-Bereich gemacht? 

Alaa Bejaoui: Als Ingenieure haben wir leider so gut wie keinen Zugang zu einer Ausbildung im HPC-Bereich. Diese Bildungslücke habe ich zum Glück schon während meines Bachelor-Studiums erkannt. Damals benötigte ich Know-how im HPC-Bereich, um meine CFD-Simulation für die Bachelorarbeit zu beschleunigen. Um die Lücke zu schließen, habe ich seither an verschiedenen Kursen am HLRS teilgenommen, die für meine wissenschaftliche Karriere relevant sein können. Die Supercomputing-Akademie gibt mir die Möglichkeit, mein erworbenes Wissen im HPC-Bereich zu vertiefen. Mein Ziel ist es, mich für das HPC-Expert-Zertifikat zu qualifizieren.  

Maha Badri: Meine erste HPC-Erfahrung sammelte ich im Jahr 2017, als ich meine Bachelorarbeit am ITLR (Institut für Thermodynamik der Luft- und Raumfahrt) zum Thema „Numerische Untersuchung des konjugierten Wärmeüberganges in einer aero-thermischen pulsierenden Kanalströmung“ geschrieben habe. Hierbei habe ich OpenFOAM als Strömungslöser verwendet und musste meine rechenintensive Simulation parallelisieren und auf dem Institutscluster laufen lassen. Meine Leidenschaft zum Thema habe ich dann während meines Masterstudiums weiterverfolgt, indem ich „Numerische Simulation“ als eine meiner beiden Spezialisierungen ausgewählt habe. 

 

Welche Module haben Sie im Rahmen der Supercomputing-Akademie bisher belegt? 

Alaa Bejaoui / Maha Badri: Bislang haben wir das Modul „Daten: Management und Analyse“ belegt. Wir sind aber für zwei weitere Module in diesem Jahr angemeldet: „Paralleles Programmieren mit OpenMP“ und „Performance Optimierung: Node-Level“. 

 

Was interessiert Sie an den Themen Paralleles Programmieren und/oder HPC im Allgemeinen? 

Alaa Bejaoui: Mein aktuelles Forschungsthema, die Schnittstelle zwischen CFD und KI, erfordert ein fundiertes HPC-Know-how. Wir Ingenieure möchten für uns interessante Phänomene – wie Turbulenz, Akustik oder Verbrennung – modellieren und verstehen; diese Phänomene sind jedoch so kompliziert, dass sie sich ohne Parallelisierung und Hochleistungsrechnen nur schwer oder gar nicht simulieren lassen. Darüber hinaus spielt HPC auch bei KI eine wichtige Rolle: Die Höchstleistungsrechner liefern die von den KI-Rechenvorgängen geforderte Leistung und stellen die erforderliche Speichermenge zur Verfügung.  

Maha Badri: Als ich im – oft rechenintensiven – Bereich CFD tätig war, war das Thema HPC tägliches Brot. Heutzutage ist das Thema KI in aller Munde. Die Erwartungen an die neuen Verfahren und Technologien sind einfach riesig und jeder will die neuen KI-Methoden in seinem Forschungsgebiet einsetzen. Aufgrund meines Interesses am KI-Thema legte ich während meines Masterstudiums bewusst ein Auslandsjahr in Kanada ein, weil die kanadischen Universitäten gerade führend in der KI-Forschung sind. Davon konnte ich profitieren und das Know-how mit nach Stuttgart nehmen. Das KI-Potenzial für die Raumfahrt habe ich dabei früh erkannt und meine gleichgesinnte Professorin am IRS (Prof. Klinkner) hat mich motiviert, in ihrer Arbeitsgruppe zu diesem Thema zu forschen. Eine Erkenntnis ist, dass die KI-Algorithmen sehr datenhungrig sind und ein erfolgreicher KI-Einsatz eine entsprechend hohe Rechenleistung voraussetzt, um die benötigte Datenmenge in angemessener Geschwindigkeit verarbeiten zu können. Hier kommt das HPC-Know-how ins Spiel.  

Welche Erfahrungen nehmen Sie vom Online-Programm der Supercomputing Akademie mit? (Aufgrund der Covid19-Pandemie wurden die Module 2020 und 2021 (bisher) online durchgeführt und nicht im Blended Learning Format.) 

Alaa Bejaoui: Mit gefällt besonders die Flexibilität des Blended Learnings. Als Teilnehmer konnte ich in meinem eigenen Tempo lernen und selbst entscheiden, wann und wo ich lernen möchte. Das ist sehr praktisch, da ich gerade mit meiner Abschlussarbeit sehr beschäftigt bin und mich so abends oder am Wochenende mit meiner Weiterbildung beschäftigen kann. Aufgrund der Corona-Krise konnten wir die Fachexperten leider nicht persönlich am HLRS kennenlernen. Das halte ich für sehr wichtig, weil es den Wissens- und Erfahrungsaustausch erleichtert.  

 

Was hat Ihnen gefallen/ gefällt Ihnen immer noch besonders gut an den Modulen oder an der gesamten Weiterbildung? 

Alaa Bejaoui: Man fühlt sich von den HLRS-Experten sehr gut betreut. Die Dozenten sind Fachleute und verfügen über viel Wissen, Erfahrung und Engagement. Die Vorträge, die im Rahmen der Veranstaltungen gehalten werden, sind sorgfältig vorbereitet und dienen als wertvolle Nachschlagewerke für den Studien- oder Berufsalltag.  

Maha Badri: Ich finde, dass die Weiterbildungen des HLRS in Gänze qualitativ hochwertig sind. Während der Weiterbildung hat man die Möglichkeit, das theoretisch erworbene Wissen durch zahlreiche Übungen zu vertiefen und den erreichten Wissensstand durch eine Prüfung einzuschätzen. 

 

Sonstiges, abschließende Worte? 

Alaa Bejaoui: Nur eine Empfehlung an alle Weiterbildungsinteresseierten: Das Wissen, das man während dieser relativ kurzen Zeit bei den Veranstaltungen bekommt, lässt sich nur schwer woanders erwerben.  

Maha Badri: Selbst im Vergleich zu anderen besuchten Weiterbildungsangeboten – auch in Kanada – kann ich das nur bestätigen: Die Erfahrung am HLRS ist ein einzigartiges Lernerlebnis, das man nirgendwo sonst erleben kann. Als Student lohnt es sich auf jeden Fall und ist die perfekte Ergänzung zum Studium.  

Das Interview führte Nicole Prange, Projektmanagerin Weiterbildung HPC (SICOS BW GmbH) 

Mehr Informationen zur Supercomputing-Akademie und den Modulen finden Sie auf unserer Website unter:  https://www.supercomputing-akademie.de/ ! 

 

 

 

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Dr.-Ing. Andreas Wierse

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