Effiziente und skalierbare numerische Simulation und Optimierung mittels Mehrgitterverfahren

Prof. Dr. Andreas Vogel, Ruhr-Universität Bochum

Die Modellierung verschiedener Phänomene in den Ingenieurwissenschaften und im wissenschaftlichen Rechnen beinhaltet partielle Differenzialgleichungen, deren anschließende Diskretisierung zu großen, dünn besetzten Gleichungssystemen führt. Um solche Matrixgleichungen zu lösen, sind effiziente Algorithmen und eine geeignete Parallelisierung bei großen und detaillierten Problemstellungen erforderlich. Das geometrische Mehrgitterverfahren ist ein optimaler Lösungsalgorithmus für derartige Anwendungsfälle und eignet sich gut für die Parallelisierung auf aktuellen Hochleistungsrechnerarchitekturen. Besonderes Augenmerk muss hierbei auf eine Komponente des Verfahrens gelegt werden, den sogenannten Glätter, der üblicherweise auf die spezifische Anwendung zugeschnitten wird. In diesem Vortrag wird die Effizienz und Skalierbarkeit des Mehrgitterverfahrens für eine Vielzahl an ingenieurwissenschaftlichen Anwendungsfällen gezeigt, wobei besonders die Aspekte Adaptivität und Parallelisierung in den Blick genommen werden. Die Entwicklung von effizienten Glättungsmethoden wird diskutiert sowie die skalierbare Implementierung auf großen Computerclustern durch Balancierung der Mehrgitterhierarchie auf die zur Verfügung stehenden Prozesse als auch die Verwendung von Netzadaptivität, um lokalisierte Problemeigenschaften zu berücksichtigen und geeignet zu adressieren.

Prof. Dr. Andreas Vogel hat Mathematik und Physik an der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg studiert und wurde an der Goethe-Universität Frankfurt im Fach Informatik promoviert. Während seiner Arbeit am Goethe Center for Scientific Computing befasste er sich mit Finite-Volumen-Verfahren höherer Ordnung zur Diskretisierung von partiellen Differentialgleichungen sowie skalierbaren Implementierungen für Computercluster. Nach einer Juniorprofessur für High Performance Compu.ng in the Engineering Sciences ist er nun Professor für High Performance Compu.ng an der Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwissenschaften der Ruhr-Universität Bochum und arbeitet an Algorithmen zur Lösung von ingenieurwissenschaftlichen Anwendungen mit einem Fokus auf Parallelisierung und effizienten Implementierungen.