Simulation

zuletzt durchgeführt: März – Juni 2019

Erfolgreiche Simulationen eröffnen Antworten auf eine große Bandbreite physikalischer Fragestellungen. Sie basieren auf aufwändigen Gleichungen und numerischen Methoden. Wie kann der Simulationsprozess in Richtung HPC optimiert werden?

Simulation auf Höchstleistungsrechnern

Elektroautos, leisere Flugzeuge, effizientere Kraftwerke – viele Entwicklungen sind heute ohne Simulation nicht denkbar. Höchstleistungsrechner spielen in der Produktentwicklung und im Design eine entscheidende Rolle. Ingenieurinnen und Ingenieure nutzen heute Supercomputer zu Simulationsberechnungen mit hochkomplexen Anforderungen. Die Anwendungsfelder solcher Simulationen sind weit gestreut: Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, Meteorologie, Windenergie oder Medizin, um nur einige zu nennen. Dabei sind Simulationen alles andere als trivial. Beispielsweise ist die Berechnung des physikalischen Verhaltens von Produkten oft so aufwändig, dass sie ohne Supercomputer (High-Performance Computing) nicht bewältigt werden kann. Höchstleistungsrechner eröffnen den Einsatz modernster Simulations- und Berechnungsverfahren.

Wie setzt sich der Simulationsprozess zusammen und wie kann er in Richtung High-Performance Computing (HPC) optimiert werden? Mit dem Modul Simulation wollen wir Problembewusstsein schaffen und die Grundlagen vermitteln. Dabei berücksichtigen wir zwei Perspektiven: 1. Kleine und mittelständische Unternehmen profitieren von Simulation, weil sie erhebliche Zeit- und Kostenvorteile in der Produktentwicklung bieten kann 2. High-Performance-Computing hilft Ihnen, wenn Sie mit Ihren eigenen Simulationen an die Grenzen des Machbaren stoßen.
 

Das Modul Simulation

Zielgruppe
 

  • Anwender
  • Software-Entwickler
  • Administratoren

Modulinhalte
 

  • Was ist Simulation?
  • Die Simulations-Philosophie: Vom physikalischen Problem zum Modell zum Ergebnis (Modellkaskade)
  • Atomare Simulationen
  • Strukturmechanik
  • CFD (Strömungsmechanik)
  • Statistische Simulationen (Monte Carlo)
  • Optische Simulationen
  • Numerische Methoden 
  • Simulation als Prozess
  • Fehler-Awareness
  • Aus Simulationsverfahren Anforderungen ableiten
  • Visualisierung

Voraussetzungen und technisches Vorwissen
 

Die Teilnehmer sollten ein mathematisches Grundverständnis für Simulation mitbringen. Darüber hinaus sollten sie mathematische Grundlagen beherrschen (Integralrechnung, Differentialgleichungen, Vektoren) und ein algorithmisches Grundverständnis besitzen. Weitere Voraussetzungen sind die grundlegenden Programmierkenntnisse in einer der Programmiersprachen C/C++, Fortran oder Python sowie Grundkenntnisse in Linux/Bash. Für die praktischen Übungen benötigen Sie das Betriebssystem Linux, entweder auf einer Partition oder auf einer virtuellen Maschine installiert. 

Da die Weiterbildung berufsbegleitend und teilweise online stattfindet, ist der uneingeschränkte Zugang zu einem internetfähigen PC oder Laptop obligatorisch. Ein Teil der Lerninhalte ist auf Mobilgeräten (Tablets, Smartphones) darstellbar, die Nutzung eines PC/Laptop wird allerdings empfohlen, weil zahlreiche Übungen vorgesehen sind.
Das Betriebssystem Linux wird empfohlen.

Zeitaufwand


Der Zeitaufwand pro Modul beträgt rund 125 Stunden über einen Zeitraum von 11 Wochen. Er verteilt sich auf:

  • wöchentlich ca. 10 Stunden für Selbststudium, darin ein wöchentliches Online-Meeting (montagabends)
  • drei Präsenztage in Stuttgart

Kosten


Das Weiterbildungsangebot wird vom Europäischen Sozialfonds und vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg gefördert und befindet sich in der Entwicklung. Daher findet der erste Durchlauf in einer Beta-Version statt. Die Teilnahme ist für die erste Lerngruppe kostenlos.

Modulhandbuch


Ausführliche Informationen zur Supercomputing-Akademie und das Modul "Simulation" finden Sie im Modulhandbuch.

Themen, die darin unter anderem erläutert werden:

  • Das Weiterbildungsprogramm im Überblick
  • Organisatorische Rahmenbedingungen
  • Schwerpunktmodul Simulation