Astrophysikerin mit einem Händchen für Supercomputer

Margarita Egelhofer hat in Astrophysik promoviert, forschte in Italien und Deutschland zu grundlegenden Fragen des Lebens und seiner Entstehung. Und unterstützt nun Forschende bei ihrer Arbeit mit den Supercomputern des Leibniz-Rechenzentrums.

Als Kind träumte Dr. Margarita Egelhofer vom Weltraum. Damals konnte man in Sofia über Festnetztelefonhörer in verschiedenen Räumen eines Hauses miteinander sprechen. Egelhofers Vater schickte sie oft in ein anderes Zimmer, verstellte seine Stimme, und die kleine Margarita dachte, sie würde „mit Außerirdischen reden“. So reifte allmählich der Traum, einmal als Astronautin den Weltraum zu erforschen. Als Jugendliche fokussierte sie sich lieber auf Astrophysik. So würde sie auf dem Boden bleiben und sich beruflich trotzdem auf die Sterne konzentrieren können.

Nebenbei bastelte Egelhofer gerne mit elektronischen Geräten herum, nahm sie auseinander, um zu verstehen, wie sie funktionieren. Auf dem Gymnasium belegte sie selbstredend Kurse in Informatik und lernte auch Programmieren. All diese Erfahrungen prägten die junge Frau, stärkten die Liebe für Themen rund ums Universum und führten nach der Schule dazu, dass sich die Bulgarin an der Jacobs Universität Bremen für Astrophysik einschrieb und hier den Bachelor ablegte. Für den Master wechselte sie nach Garching und ans Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA) zu Prof. Volker Springel, damals schon ein Power-User der High Performance Computing-Systeme (HPC) des Gauss Center for Supercomputing (GCS) und des LRZ. Dieser begleitete ihre Promotion in Physik: „Das Interesse an der Astrophysik kam von selbst“, sagt die Wissenschaftlerin. „Das Studium ist abstrakt – das Universum ist riesig und weitgehend unbekannt. So wie ich in meiner Jugend über Außerirdische nachdachte, wollte ich in meinem Studium und bei meiner Arbeit viel mehr über den Weltraum und die Geheimnisse des Lebens erfahren.“

Den Kosmos und das Leben erforschen

Nach ihrer Promotion forschte Egelhofer zunächst in der Kosmologie-Gruppe des MPA, außerdem an der Fakultät für Astronomie der Universita degli Studi di Bologna, schließlich wieder in Garching, bei den Exzellenzclustern Universe und Origins, die sich dem Ursprung allen Lebens widmen. Egelhofer war dort Teil des Computational Centers for Particle- and Astrophysics (C2PAP), das sehr eng mit dem Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) kooperiert. 2022 wechselte die Physikerin direkt ans LRZ und verstärkt seither das Computational X Support-Team (CXS), das Forschungsgruppen bei ihrer Arbeit mit den Supercomputern begleitet. Die Hilfe bei der Portierung von wissenschaftlichen Codes steht im CXS-Team des LRZ wie auch in den beiden anderen Supercomputing-Zentren des GCS-Verbund ganz oben auf der Agenda. Daher sind Wissenschaftlerinnen wie Egelhofer mit spezifischen Fachkenntnissen sowie praktischen Erfahrungen im Umgang mit HPC-Systemen, Algorithmen und Forschungssoftware hier höchst gefragt. Ihr Fach- und IT-Wissen wachse zurzeit schneller als unser Universum, meint die LRZ-Spezialistin und lächelt verschmitzt: „In der kosmologischen Forschung hat sich nach meinem Gefühl Vieles verändert, Vieles ist auch gleichgeblieben“, beobachtet sie. „Die größte Veränderung betraf jedoch das Verhältnis zwischen Forschung und Arbeitskraft. Es gibt einfach nicht genügend Personal für all die Themen und Probleme, zu denen wir heute nach Lösungen suchen.“  Hier eine Brücke zu schlagen und mehr Dynamik in die Forschungsarbeit zu bringen, diese Ziele bewogen Egelhofer dazu, eigene Studien aufzugeben und ans LRZ zu gehen. Durch die Hilfe bei der Optimierung von Anwendungen oder bei der Implementierung auf die LRZ- Systeme könne sie erstens Teams mit weniger Rechenkompetenz voranbringen und zweitens sicherstellen, dass erstklassige Computersysteme so effizient wie möglich ausgelastet werden.

Praktische Hilfe für Forschende

Die drei GCS-Zentren bieten Wissenschaft und Forschung immer mehr und immer ausgefeiltere Rechen-Ressourcen. So wurde in den letzten zwei Jahren am LRZ das durch Grafikprozessoren (GPU) beschleunigte Ergänzungssystem von SuperMUC-NG, die Phase 2 oder SNG-2, aufgebaut. Das Rechenzentrum hat zudem in innovative Systeme wie das AI-Cluster oder eine Waferscale Engine von Cerebras investiert, an denen mit Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) experimentiert oder erste Quantenprozessoren (QPU) evaluiert werden können. Die Mitglieder des CXS-Teams informieren sich folglich nicht nur über neueste Ergebnisse in ihren wissenschaftlichen Disziplinen, sondern sie beobachten intensiv die neuesten Trends zur Verarbeitung und Analyse von Daten sowie zur Programmierung innovativer Prozessoren. Auch wenn das Team zuletzt mit vielen Neuerungen und damit zusätzlicher Arbeit konfrontiert wurde, weiß Margarita Egelhofer es zu schätzen, wie rasend schnell dieser Fortschritt der Forschung zugutekommt: „Mehr Rechenleistung eröffnet neue Forschungsmöglichkeiten“, sagt sie. „Die starken Veränderungen insbesondere in der Computer-Architektur erfordern es, dass wir jetzt viel enger mit den Nutzern und Anwenderinnen zusammenarbeiten, mit ihnen bestehende Methoden modifizieren, die vielleicht ineffizient waren, und bessere Verfahren entwickeln.“

Immer auf dem neuesten Stand der Wissenschaft

Wie sich die neuen Technologien künftig auf ihr Fachgebiet, die Kosmologie, auswirken, lässt sich noch nicht beantworten. Aber LRZ-Spezialistin Egelhofer genießt es, ihren Teil zur Spitzenforschung beitragen zu können – und das in einem Arbeitsumfeld, das ihr Freude macht und spannende Aufgaben bringt. Neben der Begegnung mit Forschenden aus der Astrophysik und anderen Disziplinen motiviert das tägliche Arbeiten in einem diversen Team zu persönlichen Höchstleistungen: „Als Betreuerin von Forschenden schätze ich es sehr, mit spannenden Menschen aus unterschiedlichsten Bereichen zusammenarbeiten zu dürfen, so bekomme ich auch noch die neuesten Erkenntnisse aus unterschiedlichsten Bereichen mit“, sagt sie. „Leider sind Frauen in Wissenschaft und Informatik eine überschaubare Minderheit, aber am LRZ sind wir in allen Positionen und Bereichen gut vertreten. Das ist wirklich großartig.“ Eric Gedenk/GCS

Dr. Margarita Egelhofer, Astrophysikerin im CXS-Team des LRZ