ETH-News

Forschenden der ETH Zürich ist es gelungen, Ionen mittels statischen elektrischen und magnetischen Feldern einzufangen und an ihnen Quantenoperationen durchzuführen. In Zukunft könnten mit solchen Fallen Quantencomputer mit deutlich mehr Quantenbits als bisher realisiert werden.

Realitätsnahe Simulationen zeigen, wie sich Samen- und Eizelle aneinanderkoppeln, bevor sie verschmelzen. Dadurch gelang es Forscherinnen der ETH Zürich, gleich mehrere Rätsel der Befruchtung zu lösen. Dies könnte helfen, Unfruchtbarkeit gezielter zu behandeln.

Gemeinsam mit Partnern lancieren das Eidgenössische Departement für auswärtige Angelegenheiten (EDA) und die ETH Zürich am WEF 2024 in Davos das «International Computation and AI Network» (ICAIN). Ziel ist es, KI-Technologien zu entwickeln, die einen gesamtgesellschaftlichen Nutzen haben, für alle verfügbar und nachhaltig sind und so dabei helfen, die globale Ungleichheit zu reduzieren.

Die ETH Zürich und die EPFL lancieren die «Swiss AI»-Initiative mit dem Ziel, die Schweiz als weltweit führenden Standort für die Entwicklung und Nutzung einer transparenten und vertrauenswürdigen Künstlichen Intelligenz zu positionieren. Der neue Supercomputer «Alps» am CSCS bietet dazu die Infrastruktur auf Weltklasseniveau.

Der Mathematiker Siddhartha Mishra gewinnt den diesjährigen Rössler-Preis für seine Forschung über Lösungen für hochkomplexe Strömungs- und Wellenphänomene. Gewürdigt wird er für seine Beiträge zu schnelleren und präziseren Vorhersagen zu Wetter, Klima und Tsunamis und zu den Computersimulationen, die sie ermöglichen.

Theoretisch sind Quantencomputer den klassischen Computern in der Rechengeschwindigkeit weit überlegen. Damit sie in der Praxis tatsächlich schneller rechnen, braucht es mehr Hochgeschwindigkeitsalgorithmen, sagt der ETH-Supercomputing-Spezialist Torsten Hoefler.

Es muss nicht ein Hurrikan oder ein Tsunami sein – selbst ein dünner Wasserstrahl im Waschbecken löst eine physikalische Schockwelle aus. Nun hat der ETH-Mathematiker Siddhartha Mishra auf dem Supercomputer «Piz Daint» am Schweizerischen Nationalen Hochleistungsrechenzentrum CSCS einen Weg gefunden, die Schwierigkeiten beim Simulieren stark turbulenter Strömungen zu überwinden.

Der Begriff «Hochleistungsrechner» birgt hohen Energiebedarf bereits in sich – hohe Leistung braucht entsprechend Energie. Energieeffizienz ist bei der Beschaffung und Nutzung der Rechner am Nationalen Hochleistungsrechenzentrums der Schweiz (CSCS) deshalb ein zentrales Thema – wie bereits bei der Planung des Neubaus in Lugano vor mehr als einem Jahrzehnt.

Für seine Pionierarbeit auf dem Gebiet der Datenverarbeitungssysteme und Supercomputer, wird ETH-Professor Torsten Hoefler mit dem Sidney Fernbach Memorial Award geehrt. Die von Torsten Hoefler und seinem Team entwickelten Konzepte und die entsprechende Software werden heute von Zehntausenden von Wissenschaftlern genutzt, um umfangreiche wissenschaftliche Simulationen und Systeme künstlicher Intelligenz zu betreiben.

Ob auf dem Cappuccino oder in Wasserfällen, Schaum ist allgegenwärtig. Schäume realitätsnah mit einem Supercomputer zu simulieren, war bis anhin nahezu unmöglich. Ein von der Forschungsgruppe von ETH- und Harvard-Professor Petros Koumoutsakos weiterentwickeltes Verfahren kann die Hürden nun überwinden.

Neuronale Netze erfüllen viele Aufgaben besser als herkömmliche Algorithmen und manches können nur sie allein. Allerdings kostet deren Training enorm viel Rechenzeit und Geld. Dank ETH Forschenden kann dieses Training beschleunigt werden - gute Nachrichten für künftige Nutzer*innen des Supercomputers «Alps» am CSCS.

Forschenden der ETH Zürich ist es erstmals gelungen, Fehler in digitalen Quantensystemen fortlaufend und schnell zu korrigieren. Damit haben sie eine wichtige Hürde hin zu einem praxistauglichen Quantencomputer überwunden.

Starkregen und Hochwasser haben das Wetter in den vergangenen Wochen geprägt. Um diese Wetterereignisse genauer vorherzusagen und zusammen mit dem globalen Klimawandel besser zu verstehen, entwickelt die ETH Zürich mit Partnern eine neue Generation von hochaufgelösten Wetter- und Klimamodellen.

Dass CO₂ die Erde erwärmt, wissen wir bereits. Wollen wir jedoch den Wandel verstehen und Risiken vermeiden, sind schärfere Wetter- und Klimamodelle unabdingbar, sagt Nicolas Gruber.

Die Materialtheoretikerin Chiara Gattinoni erforscht mit dem Supercomputer «Piz Daint» am CSCS eine spezielle Klasse von Materialien: die Ferroelektrika. Diese Materialien könnten künftig das Herzstück von energiesparenden, miniaturisierten Datenspeichern in elektrischen Geräten sein. Eines der von der ETH-Forscherin analysierten Ferroelektrika ist ihrer Meinung nach geradezu magisch.

Die Quantencomputer der Zukunft sollen nicht nur superschnell rechnen, sondern auch zuverlässig. Noch ist das eine grosse Herausforderung. Nun haben Informatiker unter dem Lead der ETH Zürich erste Schritte in Richtung zuverlässiges Quanten-Maschinenlernen gemacht.

Der Flaggschiff-Supercomputer des CSCS, «Piz Daint», muss ersetzt werden. Die Installation des Nachfolgerechners «Alps» erfolgt in drei Phasen und wird 2023 abgeschlossen sein. Warum der neue Rechner so speziell ist, erläutert CSCS-Direktor Thomas Schulthess im Interview.

Ein digitaler Zwilling der Erde soll künftig das Erdsystem simulieren. Er könnte die Politik dabei unterstützen, geeignete Massnahmen zum Schutz vor Extremereignissen zu treffen. Ein Strategiepapier von europäischen Forschenden und ETH-Informatikern zeigt, wie das zu erreichen ist.

Ein interdisziplinäres Forschungsteam der ETH Zürich entwickelt in einem vom Bundesamt für Energie (BFE) unterstützten Projekt die Modellierungsplattform «Nexus-e». Sie erlaubt es, den Einfluss von technologischen, wirtschaftlichen sowie regulatorischen Entwicklungen auf das Energiesystem der Zukunft zu analysieren.

Erstmals ist es Forschern der ETH Zürich gelungen, die Modellierung von Turbulenzen zu automatisieren. Ihr Projekt verbindet Reinforcement Learning-Algorithmen mit turbulenten Strömungssimulationen auf dem CSCS-Supercomputer «Piz Daint».

Ein Forschungsteam der ETH Zürich hat mit Simulationen auf dem CSCS-Supercomputer "Piz Daint" untersucht, wie sich Alterungsmechanismen von Russpartikeln in der Atmosphäre auf die Wolkenbildung auswirken. Die Ergebnisse zeigen, dass Russalterung die Wolkenbildung und somit das Klima verändert.

Seit der Entdeckung von Graphen stehen zweidimensionale Materialien im Fokus der Materialforschung. Mit ihnen liessen sich unter anderem winzige, leistungsstarke Transistoren bauen. Forscher der ETH Zürich und der EPF Lausanne haben nun aus 100 möglichen Materialien 13 vielversprechende Kandidaten entdeckt.

Forschende des Schweizerischen Erdbebendienstes SED und der ETH Zürich entwickeln zusammen mit dem Nationalen Hochleistungsrechenzentrum der Schweiz CSCS und der Università della Svizzera italiana USI ein Verfahren, das Geothermie mithilfe von Supercomputern sicherer machen soll.

ETH-Forschende haben die erste theoretische Erklärung dafür geliefert, wie elektrischer Strom in Halbleitern aus Nanokristallen geleitet wird. Dadurch könnten in Zukunft neue Sensoren, Laser oder LEDs für Bildschirme entwickelt werden.

Zwei Forschungsgruppen der ETH Zürich entwickelten eine Methode, die realitätsnah, schnell und effizient elektronische Nanobauteile und deren Eigenschaften simuliert. Für die Industrie und Rechenzentrumsbetreiber ein Lichtblick. Gestern erhielten die Forscher für ihre Leistung den Gordon Bell Prize für Supercomputing.

Nepal wurde 2015 von einem Beben der Magnitude 7,8 heimgesucht. Doch dem Land könnten noch weitaus stärkere Erdbeben drohen. Das schliessen ETH-Forscher aus Simulationen mit einem neuen Modell, welches die Vorgänge in der Bruchzone zwischen der Eurasischen und der Indischen Platte abbildet.

ETH-Technik, die zum Mars flog, Badeenten, die von selbstfahrenden Taxis durch Duckietown manövriert wurden und Leberflecken, welche vor Tumoren warnen – das ETH-Jahr 2018 wurde geprägt durch Einfallsreichtum und grossartige Forschungsleistungen. Ein Rückblick.

Astrophysiker von Universität und ETH Zürich zeigen, wie die Eismonde von Uranus entstanden sind. Ihr Ergebnis deutet darauf hin, dass solche potenziell bewohnbaren Welten im Universum viel häufiger vorkommen, als bisher angenommen.  

Ein internationales Forscherteam rekonstruiert mit einem Computermodell die Geschichte der Vergletscherung der Alpen und macht sie in einer zweiminütigen Computeranimation sichtbar. Die Simulation soll helfen, die Mechanismen der Vergletscherung besser zu verstehen.

Mitte 2017 lancierte die Europäische Kommission ein Flaggschiff-Projekt im Bereich Quantentechnologie. Das «Quantum Flagship» ist nach dem «Human Brain Project» und dem «Graphene Flagship» das dritte grosse Forschungsprogramm, mit dem die EU besonders zukunftsweisende Technologien in Europa fördert (Future and Emgerging Technologies). Unter den nun ausgewählten Teilprojekten finden sich sechs mit ETH-Beteiligung.

Siddhartha Mishra gewinnt den ICIAM-Collatz-Preis 2019, einer der renommiertesten Preise für angewandte Mathematik.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler können über Details oft hitzig und lange debattieren. Zum Beispiel darüber, ob und wie sich Atome in einem Kristall beim Erwärmen verschieben und damit die Symmetrie verändern. Für das Mineral Bleitellurid lösten nun ETH-Forschende mit Simulationen auf dem CSCS-Supercomputer «Piz Daint» ein lang debattiertes Problem.

Lawinen, Tsunamis, Sonnenstürme. Unstabile und turbulente Strömungen fesseln Siddhartha Mishra. Um ihre gemeinsamen Ursachen zu verstehen, verbindet er Mathematik mit wissenschaftlichem Computing. Dabei helfen ihm die Gleichungen, die der Schweizer Leonhard Euler als erster aufschrieb.

Forscher der ETH Zürich klären die bisher ungelöste Frage, ob Fischschulen Energie sparen. Dies gelang ihnen, indem sie die komplexen physikalischen Strömungssysteme detailliert auf dem Supercomputer «Piz Daint» simulierten und mit einem Algorithmus des Verstärkenden Lernens (Reinforcement Learning) kombinierten.

Wie mithilfe von Berechnungen des Supercomputers Piz Daint am CSCS die Insight-Mission auf dem Mars vorbereitet worden ist.

ETH-Professor Petros Koumoutsakos wollte eigentlich eine Karriere bei den Vereinten Nationen machen. Heute ist er einer der weltweit führenden Forscher im Bereich der Fluiddynamik, der Simulation von Strömungsprozessen mit Hilfe von Supercomputern.

Nach einem umfassenden Ausbau der Hardware Ende letzten Jahres ist der CSCS-Supercomputer «Piz Daint» heute der leistungsstärkste Grossrechner ausserhalb Asiens. Mit einer Spitzenleistung von über 20 Petaflops ermöglicht er zukunftsweisende Forschung in der Schweiz und in Europa.

Von «Star Trek» inspiriert interessiert sich Judit Szulágyi seit ihrer Kindheit für Planeten und Galaxien. Heute gehört die ETH-Astrophysikerin laut Forbes in Europa zu den 30 einflussreichsten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern unter 30 Jahren. Im Video erzählt sie, wie sie mit Computersimulationen die Entstehung von Riesenplaneten erforscht und warum sie diesen Weg überhaupt eingeschlagen hat.

Das Erdmagnetfeld wechselte im Laufe der Erdgeschichte hunderte Male seine Richtung. Was die Umkehrung verursacht, ist bis heute unklar. 4 Millionen CPU Stunden Simulationen auf Piz Daint am CSCS liefern neue Hinweise. Demnach könnten sogenannte Dynamo-Wellen eine Rolle spielen.

Junge Planeten werden aus Gas und Staub gebildet. Um herauszufinden, was bei ihrer Geburt genau passiert, simulierten Forschende der ETH Zürich sowie der Universitäten von Zürich und Bern unterschiedliche Szenarien am Schweizer Supercomputerzentrum (CSCS).  

Das Nationale Hochleistungsrechenzentrum CSCS in Lugano feiert diese Woche sein 25-jähriges Bestehen. Von Anfang an mit von der Partie war der ETH-Klimaforscher Christoph Schär. Er zeichnet nach, wie sich das Hochleistungsrechnen in dieser Zeit entwickelt hat.

Warum interessieren sich Vulkanologen für Dampfblasen? Weil sich diese in einer Magmakammer unter einem Vulkan anreichern und ihn für einen Ausbruch scharf machen. Forscher der ETH Zürich und des Georgia Institute of Technology haben nun herausgefunden, wie sich Blasen in der Magma anreichern können.

Die Hardware des Supercomputers «Piz Daint» wird erneuert. Dadurch soll die Rechnenleistung mindestens verdoppelt werden. Damit Forschende künftig Simulationen, Datenanalysen und Visualisierungen noch effizienter durchführen können, investiert die ETH Zürich rund 40 Millionen Franken.

Herausragende Leistungen im Hochleistungsrechnen werden alljährlich an der Konferenz Supercomputing (SC) mit dem Gordon Bell Preis ausgezeichnet. Dieses Jahr waren erstmals gleich zwei Forschungsgruppen der ETH Zürich auf der Liste der fünf Finalisten.

Der Informatiker Torsten Höfler erhält den diesjährigen Latsis-Preis der ETH Zürich. Sein Scalable Parallel Computing Laboratory ist eines der wenigen, das im Hochleistungsrechnen Theorie und Anwendung verbindet. Obwohl ihn Mentoren vorerst davor warnten, diese beiden Aspekte zu vereinen, hat er genau damit nun grossen Erfolg.

In unserem letzten Beitrag schlugen wir einen Bogen von den theoretischen Anfängen der Wetterberechnung zur modernen Klimamodellierung auf massiv-parallelen Computersystemen. Dieser Folgeartikel dreht sich um Klimamodelle und die grundlegende Frage: Wie können wir die sich laufend verändernde Atmosphäre simulieren?

Seit jeher hegt der Mensch den Wunsch, das Wetter vorhersagen zu können. Mit etwas Erfahrung im Deuten von Wetterzeichen konnte man zwar schon immer kurzfristige Vorhersagen machen. Wetterprognosen für mehrere Tage – und Simulationen des künftigen Klimas – sind jedoch erst seit wenigen Jahrzehnten möglich.

Der ETH-Rat hat auf Antrag von ETH-Präsident Lino Guzzella eine Professorin und fünf Professoren an der ETH Zürich ernannt und einen Professorentitel verliehen.

Der ETH-Rat hat an seiner Sitzung vom 20. und 21. Mai 2015 gemäss den Anträgen des Präsidenten der ETH Zürich, Lino Guzzella, zwölf Professorinnen und Professoren an der ETH Zürich ernannt.

Mit einem speziellen Computerprogramm können Forscher der ETH Zürich elektronische Nanobauteile simulieren. Sie unterstützen damit die Materialwissenschaft und Industrie in Entwicklung und Produktion.

Hagel, Gewitter, Starkniederschläge. Diese Extremereignisse nehmen vermutlich im Zuge einer globalen Erwärmung zu. Mehr Sicherheit in die Projektionen bringen nun hochauflösende Simulationen von Forschern der ETH Zürich auf den Supercomputern des CSCS.

Ein mondgrosser Himmelskörper, der in den Südpol einschlug: ETH-Forscher zeigen mit einer Simulation auf, weshalb der Mars aus zwei dermassen unterschiedlichen Halbkugeln besteht.

Uran-Isotope hinterlassen in Vulkangesteinen einen eindeutigen «Fingerabdruck», mit dem sich das Alter und die Herkunft dieser Gesteine bestimmen lässt. Geologinnen und Geologen haben nun anhand dieser Uran-Isotope neue Erkenntnisse darüber gewonnen, wie das Recycling von Erdkruste vor sich geht.

Im Mai hat die Schulleitung der Weiterentwicklung des Hochleistungsrechnens am CSCS zugestimmt. Ein neuer Rechner wird von der Universität Zürich mitgetragen. Die ETH Zürich ist bereit, grössere Rechnerressourcen aller universitären Hochschulen und Fachhochschulen der Schweiz im CSCS unterzubringen.

Neuer Weltrekord für Fluid-Dynamik-Simulationen: Ein Team von Computerwissenschaftlern unter Federführung der ETH Zürich simulierte den Kollaps von Bläschen in einer Kavitationswolke und erreichten dabei eine bisher unerreichte Auflösung und Rechenleistung.