Jülich Supercomputing Centre (JSC)

Simulation and Data Laboratory Complex Particle Systems

Über uns

Das Simulation and Data Laboratory (SDL) Complex Particle Systems behandelt die Methoden- und Algorithmenentwicklung für die Simulation auf parallelen Rechensystemen von komplexen Teilchensystemen auf verschiedenen Zeit- und Längenskalen. Bespiele für behandelte Arten von Methoden und Algorithmen sind klassische und ab-initio Molekulardynamik (MD), sowie moderne Elektronische Strukturmethoden wie Dichtefunktionaltheorie (DFT) oder Wellenfunktions-basierte Elektronenkorrelationsmethoden. Des weiteren arbeitet das SDL an der Entwicklung und Bereitstellung von numerischen Bibliotheken zur Berechnung von langreichweitigen Wechselwirkungen, wie z.B. Coulomb-Wechselwirkungen oder Methoden zur Bereitstellung von Lösungen für Lastbalance Probleme in komplexen Teilchensystemen auf massiv-parallelen Rechnerarchitekturen.

Das SDL ist Teil der Programmorientieren Förderung (PoF IV) von Helmholtz, Information, Programm 1 „Engineering Digital Futures“, Topic 1: „Enabling Computational- and Data-Intensive Science and Engineering“ und ist Teil des Joint Labs „Virtual Material Design“ (VMD).

Contact

Prof. Dr. Godehard Sutmann

Head of SDL Complex Particle Systems PI in Helmholtz Information Program 1, Topic 1

• Institute for Advanced Simulation (IAS)
• Jülich Supercomputing Centre (JSC)

Gebäude 14.14 /
Raum 4017

+49 2461/61-6746

E-Mail

Aktuelle Forschungsgebiete

• Molekulardynamik, Monte Carlo und dynmische stochastische Methode
• Adaptive Wechselwirkungspotentiale
• Mehrskalvenansätze über verschieden Abstraktionsstufen
• Bibliotheken zur Berechnung von lang-reichweitigen Wechselwirkungen
• Algorithmen zur Lastbalance auf massiv-parallelen Rechnersystemen
• Parallele Monte Carlo zur Segretation in Festkörpern
• Performanceportabilität von parallelen Anwendungen
• Parallele Multireferenz-Elektronenkorrelationsmethoden für Grund- und Erregungszustände, Entwicklung von reduzierten Skalenvarianten (Dichtefitting und lokale Korrelationsmethoden)
• Relativistische Quantenchemie: parallele Spin-Orbit Multireferenz Konfigurationswechselwirkung zur gleichberechtigten Behandlung von relativistischen Effekten und Elekronenkorrelation; spezialisierte Workflows für kompakte CSF (Configuration State Function) Entwicklungen bis zu Open-shell Grundzuständen von Übergangsmetallverbindungen
• Auswertung und Bewertung von aktuellen Machine Learning Trends in der Quantenchemie bezogen auf modernste Elektronenstruktur- und Kraftfeldverfahren

Auswahl von Forschungsgebieten

Schnelle Coulomblöser

Lastbalance Methoden

Quantenchemie

Team

Support-Aktivitäten

Bereiche in denen das SDL interessierten Kollaberationspartnern Support anbieten kann beinhalten:

• Support bei der Performance Analyse
• Entwicklung von numerischen Algorithmen, z.B. zur Berechnung von lang-reichweitigen Wechselwirkungen
• Support beim Portieren von Anwendungen auf JSC HPC-Systeme, z.B. JurecaDC / JUWELS
• Werkzeuge zur parallelen Datenanalyse (z.B. Korrelationsfunktions- oder Zeitreihenanalyse)
• Beratung zu VASP und LAMMPS
• Support einer Anzahl von weit anwendbaren Quantenchemiepakete, z.B. Turbomole, CP2K, CPMD, XTB-bezogene Methoden, molpro
• Apptainer-basierte Workflow Entwicklung zur vereinfachten Verfügbarkeit von Elektronenstrukturmethode für Wissenschaftler:innen auf verwandten Gebieten
  

Outreach und Community

• Unterstützung des lokalen CECAM Knotens, Organisation von Workshops und Tutorials
• Networking in den EUSMI und RIANA Konsortien
• Regelmäßige Teilnahme am JSC-Gaststudenten Programm (s.u.)

Der Jülicher CECAM Knoten

Gaststudenten

Derzeitig bereitgestellte Codes

Projekte & Kollaborationen

Lehraktivitäten

Neben Forschungs- und Supportaktivitäten sind Mitglieder des SDLs auch in verschiedene Lehraktivitäten eingebunden. Diese beinhalten regelmäßig stattfindene Kurse an der Ruhruniversität Bochum und der Fachhochschule Aachen:

• Programming Concepts in Materials Sciences
  Master course Materials Science and Simulation, ICAMS, Ruhr-University Bochum
  Dozent: Prof. Dr. Godehard Sutmann
  
• Introduction to Scientific and Parallel Computing
  Master course Materials Science and Simulation, ICAMS, Ruhr-University Bochum
  Dozent: Prof. Dr. Godehard Sutmann
  
• Programmierung und numerische Methoden
  Bachelor Course Materials Science, Ruhr-University Bochum
  Dozent: Prof. Dr. Godehard Sutmann
  
• Methoden der Computersimulation I: Molecular Dynamics
  Master course Applied Mathematics and Computer Science, Aachen University of Applied Sciences
  Dozenten: Prof. Dr. Godehard Sutmann, Rene Halver
  
• Methoden der Computersimulation II: Monte Carlo
  Master course Applied Mathematics and Computer Science, Aachen University of Applied Sciences
  Dozenten: Prof. Dr. Godehard Sutmann, Rene Halver
  
• Parallele Algorithmen
  Master course Applied Mathematics and Computer Science, Aachen University of Applied Sciences
  Dozenten: Prof. Dr. Godehard Sutmann, Rene Halver
  

Publikationen