Beim Community-Event an der Universität Bonn zeigten Forschende, wie Hochleistungsrechnen neue Wege in der Forschung eröffnet
Zwei Jahre nach seiner Inbetriebnahme hat die Universität Bonn den Supercomputer Marvin mit einem Community-Event im Forschungsund Technologiezentrum Detektorphysik (FTD) gefeiert. Forschende aus unterschiedlichen Disziplinen präsentierten Projekte, die mit Hochleistungsrechnen umgesetzt wurden, und nutzten die Veranstaltung zum fachübergreifenden Austausch.
,,Seit zwei Jahren ist Marvin ein Innovationsmotor für unsere Forschung an der Universität Bonn", sagte Maren Bennewitz, Prorektorin für Digitalisierung und Informationsmanagement zur Eröffnung der Veranstaltung. ,,Er hat unser wissenschaftliches Arbeiten im letzten Jahr noch einmal spürbar verändert. Ob komplexe Simulationen, datenintensive Analysen und Spitzenforschung in den Bereichen Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen: Marvin eröffnet unseren Forscherinnen und Forschern Möglichkeiten, die vor zwei Jahren noch nicht absehbar waren."
Im Hinblick auf die erfolgreiche Bestätigung der Universität Bonn als Exzellenzuniversität mit der Rekordzahl von 8 Exzellenzclustern betonte sie: "Es versteht sich von selbst, dass digitale Infrastrukturen wie Marvin dabei eine zentrale Rolle spielen. Er steht exemplarisch für unseren Anspruch, wissenschaftliche Exzellenz mit modernster Infrastruktur zu verbinden. Mit High Performance Computing schaffen wir die Voraussetzungen, um wissenschaftliche Innovation auf höchstem Niveau weiterzuentwickeln."
Seit Start im Jahr 2024 nutzten 675 Forschende aus 183 Forschungsgruppen aller Fakultäten der Universität die CPU- und GPU-Cluster von Marvin. Sie setzen ihn etwa für KI-gestützte Methoden zur Entwicklung neuer Therapeutika ein - ein Ansatz, der bereits Grundlage für ein millionenschweres Konsortialprojekt in der Krebsforschung war. Marvin ermöglicht zudem das Training komplexer neuronaler Netze, etwa für autonomes Fahren, Robotik oder nachhaltige Anwendungen in der Landwirtschaft und globalen Ernährung, sowie Analysen von Klimaund Satellitendaten und Simulationen nachhaltiger Batteriesysteme. Auch in der theoretischen Chemie, Physik und Astrophysik (darunter zur Erforschung schwarzer Löcher) spielt er eine zentrale Rolle.
Zudem ist die Infrastruktur eine wesentliche Voraussetzung für die Exzellenzcluster an der Universität Bonn, darunter "Phenorob", "Color meets Flavor" und "Dynaverse", sowie für weitere große Verbundprojekte wie die DFG-Sonderforschungsbereiche DETECT und NuMeriQS, in denen Marvin intensiv genutzt wird.Insgesamt bildet Marvin häufig die Basis für Publikationen und neue Forschungsansätze - und ermöglicht Projekte, die ohne diese Infrastruktur nicht möglich wären.
Vorträge zeigen die Bandbreite der Forschung
Wie groß die Bandbreite der Anwendungen von High-Performance-Computing an der Universität Bonn ist, zeigten die Forschenden in zehn Kurzvorträgen. Den diesjährigen Marvin-Pokal gewann das Team um Mohamad Hakam Shams Eddin und Jürgen Gall mit ihrem neuen KI-Modell RiverMamba. Damit lassen sich Überflutungsrisiken präziser vorhersagen als bisherige Verfahren. "Die Veranstaltung hat wieder einmal gezeigt, dass die HPC Infrastruktur und Marvin eine Grundvoraussetzung für exzellente Forschung an der Universität Bonn sind. Der transdisziplinäre Charakter der Veranstaltung hat mir sehr gefallen. Es war sehr interessant, mit den Kolleginnen und Doktorandinnen über Anwendungsfälle und Lösungsansätze zu diskutieren", so Gall. Die Rechenzeit will er nutzen, um das Modell auf einer höheren Auflösung zu trainieren und damit lokal bessere Vorhersagen zu machen.
Den zweiten Platz belegte Katrin Drysch vom Mulliken Center for Theoretical Chemistry. Sie nutzte die Möglichkeiten des High Performance Computing, um einen Workflow zur Erstellung von Nanoplastikpartikeln zu entwickeln. Mithilfe dieser Partikel können die Wechselwirkungen von Nanoplastik mit verschiedenen Umgebungen, wie etwa dem menschlichen Körper oder dem Meer, untersucht werden.
Das Team um Michael Hölzel (Institut für Experimentelle Onkologie) und Gregor Hagelueken (Institut für Strukturbiologie) nutzt KI-Modelle, um neue Proteine zu designen, die man in der Krebstherapie oder gegen Viren einsetzen kann. Mit Hochleistungsrechnern wie Marvin lassen sich tausende theoretisch geeignete Entwürfe erstellen, die man anschließend im Labor testen kann. Damit holten sie bei der Abstimmung den dritten Platz. Über die Gewinner entschied das Publikum per Abstimmung. Die Preise umfassten zusätzliche Rechenzeit sowie teils eine intensivierte Betreuung durch das HPC-Support-Team.
Ein Highlight war die Keynote von Georg Hager, Leiter der Abteilung Forschung am Nationalen Hochleistungsrechenzentrum (NHR) der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. Er zeigte, wie sich die Performance von Code mit einfachen Ansätzen besser verstehen, analysieren und gezielt optimieren lässt. Flankiert wurde dies durch intensive Workshops, persönlichen Austausch und einen Hackathon, in denen Teilnehmende gemeinsam mit dem Erlanger Experten ihre Programme praxisnah verbessern konnten.
Zentrale Unterstützung der Forschenden
Für den technischen Betrieb und die Einführung in die optimale Nutzung des Supercomputers ist das HPC-Team des Hochschulrechenzentrums verantwortlich. Teamleiter Dr. Dirk Barbi betonte die Bedeutung einer leistungsfähigen Infrastruktur: ,,Mit Marvin haben wir eine stabile zentrale Plattform geschaffen, die Forschenden aus unterschiedlichsten Disziplinen Hochleistungsrechnen zugänglich macht. Besonders im Bereich Künstliche Intelligenz und datenintensiver Simulationen sehen wir, wie stark die Nachfrage wächst."
Die Forschenden werden bei wissenschaftlichen Aspekten und Herangehensweisen durch das High Performance Computing and Analytics Lab (HPC/A-Lab) unterstützt, das am Digital Science Center angesiedelt ist. ,,Marvin steht für unseren Anspruch, Hochleistungsrechnen in der Forschung wirklich nutzbar zu machen. Dass Bonn weiter Exzellenzuniversität sein wird, zeigt das enorme Potenzial hier, und wir freuen uns, unseren Teil dazu beizutragen.", erklärte Petra Mutzel, Leiterin des HPC/A-Labs. ,,Die Projekte, die heute vorgestellt wurden, zeigen eindrucksvoll, welches wissenschaftliche Potenzial in dieser Infrastruktur steckt."
Eine wichtige Rolle spielt Marvin etwa für den transdisziplinären Forschungsbereich TRA Modelling. Der Forschungsverbund verbindet mathematische und informatische Methoden mit Anwendungen in zahlreichen Disziplinen, von den Lebenswissenschaften über Medizin und Geowissenschaften bis hin zur Ökonomie. Der Sprecher der TRA Modelling, Jürgen Gall, erklärte: ,,Die Fragestellungen, mit denen sich die Forschenden in der TRA Modelling beschäftigen, betreffen oft komplexe Systeme mit vielen miteinander interagierenden Komponenten. Um solche Systeme zu verstehen, sind Modellierung, Simulation und High-Performance-Computing unverzichtbar. Marvin ist deshalb für viele Projekte in der TRA ein zentraler Baustein."
Supercomputer Marvin: Zahlen, Daten, Fakten
Mit 320 NVIDIA-GPUs und 18.400 CPU-Rechenkernen und einer Anschlussleistung von 430 kW gehört Marvin zu den leistungsfähigsten akademischen Supercomputern Deutschlands. Zwei Drittel der Kapazität sind speziell für maschinelles Lernen und KI-Anwendungen optimiert - ein Alleinstellungsmerkmal im universitären Umfeld. Seit seiner Inbetriebnahme am 11. März 2024 hat das HPC-Team des HRZ auf Marvin bereits 675 registrierte Nutzende aus 183 Forschungsgruppen unterstützt. In dieser Zeit wurden von den Teammitarbeitern über 1.900 Supportanfragen bearbeitet und insgesamt 70 Workshops durchgeführt (Stand Ende 2025).
Ansprechpersonen für die Medien:
Petra Mutzel (HPC/A-Lab) für wissenschaftliche Anfragen:
Leitung High Performance Computing and Analytics Lab
(228) 73-69917
Dr. Dirk Barbi (HPC/HRZ) für technische Anfragen:
Teamleitung HPC
(0)228 73-66136
Die Digitalstrategie der Universität Bonn definiert die Maßnahmen und Strukturen ihrer digitalen Transformation.
