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Institute for Advanced Simulation (IAS)

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Guest Student Programme 2001

Proceedings

Esser, Rüdiger (Hrsg.) (2001)
 Beiträge zum Wissenschaftlichen Rechnen - Ergebnisse des Gaststudentenprogramms 2001 des John von Neumann-Instituts für Computing (PDF, 2 MB)
Technical Report IB-2001-12, 2001

Abstracts

Automatisches Testen von Software: Eine Testumgebung für UNICORE

Ekaterina Borodina, Moskauer Staatliches Institut für Elektronik und Mathematik
Adviser: Mathilde Romberg (ZAM)

Das System UNICORE ist für die wissenschaftliche Arbeit mit Großrechnern vorgesehen. Diese System stellt ein ''Seamless Interface'' für die einfache Benutzung der Ressourcen verschiedener Supercomputer-Zentren zur Verfügung. XML ist ein bequemes Format für die Datenstrukturierung. Dieses Format wird auch bei UNICORE benutzt werden. Die Funktionalität neuer UNICORE-Versionen soll automatisch getestet werden. Die Methoden hierfür durch Analyse und Bearbeitung von XML-Dateien wird vorgestellt. Der Algorithmus für die automatische Modifizierung der XML-Dateien wird erläutert.

ESCAPE: A profiling environment for parallel programs

Thorsten Gellermann, University of Paderborn
Adviser: Bernd Mohr (ZAM)

ESCAPE (ESsential CAllgraph Profiling Environment) is a callgraph-based profiler for MPI, OpenMP and hybrid applications. ESCAPE is built on top of the PMPI, POMP, and PGI compiler's internal profiling interface to create an execution time profile for MPI functions, OpenMP parallel regions, and user functions. The profile can be visualized using the graph-layout program VCG.

Zellmobilität

Michael Klocke, Gerhard-Mercator-Universität Duisburg
Adviser: Artur Baumgärtner (IFF)

Bewegungsfähige Zellen unterscheiden sich von anderen Zellen durch ihr Diffusionsverhalten. Der Persistent Random Walk beschreibt dieses Verhalten und soll von einem zweidimensionalen Zellmodell mit Hilfe von Gitter-Monte-Carlo-Simulationen nachgestellt und näher untersucht werden.

Regionenbeschreibende Formmerkmale zur Analyse segmentierter 3D-Regionen des Gehirns

Stefan Kunis, Medizinische Universität zu Lübeck
Adviser: Gudrun Wagenknecht (ZEL)

Lösung des verallgemeinerten Eigenwertproblems in quantenchemischen Rechnungen

Katja Lord, Universität Bayreuth
Adviser: Inge Gutheil (ZAM)

Unter Verwendung von Programmbibliotheken werden zwei verschiedene Herangehensweisen zur Lösung des verallgemeinerten Eigenwertproblems miteinander verglichen. Die Reduktion auf ein Standardeigenwertproblem erfolgt dabei zum einen mittels Cholesky-Faktorisierung, zum anderen mit Löwdin-Orthogonalisierung. Die verwendeten Routinen sind den Programmbibliotheken ScaLAPACK und PBLAS bzw. bei sequentieller Rechnung LAPACK und BLAS entnommen. Alternativ wird die Routine RDIAG, die an der Universität Karlsruhe entwickelt wurde, als Eigenwertlöser untersucht. Dabei steht der Vergleich von Berechnungszeiten und Speicherbedarf sowie Skalierungen hinsichtlich der Prozessoranzahl im Vordergrund.

A Multiple-Time-Step-Algorithm for Molecular Dynamics Simulations

Andreas Nußbaumer, University of Leipzig
Adviser: Godehard Sutmann (ZAM)

The critical factors that govern molecular dynamics simulations are time and memory consumption. For short range interactions a cut off radius-may be used to speed up computation. Furthermore methods known as Multiple-Time-Step (MTS) methods are used which separate contributions to the force on different time scales. One of these is the method presented here. A Taylor expansion in the forces is carried out every -th step for particles in a certain range. In the intermediate steps this expansion is used to predict positions and forces. Based on the work of Street and Tildesley and an example source code by Tildesley a module for the MD simulation program "DMMD-developed at the Central Institute for Applied Mathematics (ZAM) at the Forschungszentrum Jülich was implemented in Fortran 90. In order to test the correctness of the simulation, exhaustive tests were performed for a system of liquid argon on the ZAMpano cluster.

Bestimmung von Eigenwerten im Inneren des Spektrums mit Hilfe von Teilraumverfahren

Gerald Schubert, Universität Bayreuth
Adviser: Bernhard Steffen (ZAM)

Bei der numerischen Berechnung von Eigenwerten großer, dünnbesetzter symmetrischer Matrizen gibt es eine Vielzahl von Algorithmen, die dafür geeignet sind, Eigenwerte an den Rändern des Spektrums zu berechnen. Interessiert man sich dagegen für Eigenwerte im Inneren des Spektrums, so sind die zur Verfügung stehenden Methoden rar. Die Entwicklung des Jacobi-Davidson-Verfahrens mit Residuumsminimierung, sowohl mit harmonischen als auch normalen Ritz-Werten, war ein großer Fortschritt auf diesem Gebiet. Für die spezielle Klasse der in der theoretischen Festkörperphysik vorkommenden Anderson-Matrizen zeigt sich, daß aufgrund der spezifischen Eigenschaften des Spektrums die meisten Algorithmen zur Berechnung innerer Eigenwerte versagen oder nur nicht zufriedenstellende Ergebnisse liefern. Die Implementierung mit harmonischen Ritz-Werten scheint vielversprechend zu sein, obwohl auch hier Probleme auftreten, falls die inneren Eigenwerte nicht verteilt sind, sondern in Form von Clustern auftreten. Die unmittelbare Nähe der Eigenwerte innerhalb dieser Cluster zueinander führt dazu, daß man in irgendeiner Iteration zufällig als Shift genau einen Eigenwert trifft, was das harmonische Jacobi-Davidson-Verfahren zum Zusammenbrechen veranlaßt. In dieser Arbeit sollen unter anderem Möglichkeiten aufgezeigt werden, wie dies verhindert werden kann.

Einsatz von Virtual Reality Techniken zur Visualisierung geophysikalischer Daten

Sven Trentmann, Westfälische Wilhelms-Universität Münster
Adviser: Herwig Zilken (ZAM)

Es wurde ein Datensatz, der als Ergebnis einer Finite-Element-Simulation der zeitlichen Entstehung eines Sedimentbeckens erstellt wurde, unter Einsatz von Virtual Reality Techniken visualisiert, wobei die Holobench inklusive dreidimensionaler Eingabegeräte zum Einsatz kam.

Group Photo

Guest Students 2001Guest students 2001

Persons on the photo, left to right:

Michael Klocke (Duisburg), Sven Trentmann (Münster), Stefan Kunis (Lübeck), Gerald Schubert (Bayreuth), Katja Lord (Bayreuth), Thorsten Gellermann (Paderborn), Andreas Nußbaumer (Leipzig), Ekatarina Borodina (Moskau)


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