Exascale: Super Leistung, große Wirkung

Exascale-Computing sprengt die Vorstellungskraft und ermöglicht Anwendungen, die früher zur Science-Fiction gehörten. Europas größter Rechner dieser Art steht in Jülich. Sein Potenzial ist enorm, doch bürokratische Hürden bremsen ihn. Die Superrechner verschieben zudem den Arbeitsmarkt: Einige IT-Start-ups bauen Stellen ab, während Rechenzentren und neue Anwendungsbereiche Fachkräfte suchen.
Ein Essay von André Boße.

JUPITER heißt der Rechner, der in Jülich steht und in Deutschland sowie Europa die nächste Generation der Supercomputer einläutet. Der Exascale-Rechner (Exa steht für eine Trillion) im Forschungszentrum Jülich überschreitet als erster Computer in Europa die Marke von einer Trillion Rechenoperationen pro Sekunde – eine 1 mit 18 Nullen, kaum vorstellbar groß.

Die Leistung misst man in FLOPS, kurz für Floating Point Operations Per Second. Ein GigaFLOPS-Rechner schafft eine Milliarde Operationen pro Sekunde, eine 1 mit neun Nullen. Zum Vergleich: Ein neuer PC mit Pentium-Prozessor erreichte im Jahr 2000 bis zu 6 GFLOPS. Der 2005 im Höchstleistungszentrum Stuttgart installierte Supercomputer, damals Deutschlands schnellster Rechner, kam auf 12,7 TeraFLOPS – eine Zahl mit zwölf Nullen. 2020 bot der beste Supercomputer der Welt aus Japan 415 PetaFLOPS, also 15 Nullen. Fünf Jahre später erreicht man nun 18 Nullen: ExaFLOPS. Diese Sprünge zeigen, wie rasant sich Supercomputer weiterentwickeln.

Als nächstes: Zettabyte

Auf Exa folgt Zetta, und auch diese Ära hat längst begonnen. Erstmals 2016 hat die jährliche Menge des Datenaustauschs im globalen Internet ein Zettabyte überschritten – eine 1 mit 21 Nullen. Zettascale-Computing ist noch Zukunftsmusik, aber die ersten Töne wehen schon in die Gegenwart: Prognosen gehen davon aus, dass rund ums Jahr 2035 die nächste Evolutionsstufe des Supercomputings erreicht werden kann. Laut eines Beitrags im Blog IT-Kenner des Nachrichtendienstes Heise sei die größte Herausforderung dabei nicht die Rechenleistung, sondern die Energieversorgung: Trotz enormer Effizienzsteigerungen würde ein Zettascale-Rechenzentrum eine Anschlussleistung von rund einem halben Gigawatt benötigen.

Jülich-Rechner weltweit in den Top 5

Als JUPITER, ausgestattet mit 24.000 NVIDIA-Superchips, im Sommer 2025 in Betrieb ging, verkündete das Forschungszentrum Jülich, der Superrechner sei nicht nur Europas Nummer 1, sondern stehe auch weltweit auf Rang 4. Ein Jahr später verschob ihn ein chinesischer Rechner auf Platz 5: „Das System LineShine aus der südchinesischen Metropole Shenzhen verdrängte den bislang führenden US-Supercomputer El Capitan von Platz 1 der TOP500-Rangliste der schnellsten Computer der Welt. Damit steht erstmals seit 2017 wieder ein chinesischer Rechner an der Spitze des Rankings, das als Maßstab für die technologische Leistungsfähigkeit eines Landes gilt“, meldete Die ZEIT im Sommer 2026. LineShine erreicht mit 2,2 ExaFLOPS mehr als doppelt so viele Operationen pro Sekunde wie JUPITER.

In einer Kategorie bleibt JUPITER weltweit führend: Er ist das energieeffizienteste System unter den Top-Rechnern. Das zählt, denn mehr Rechenleistung bedeutet auch mehr Energiebedarf. Effizienz wird daher entscheidend. Laut Forschungszentrum schafft JUPITER pro Watt mehr als 60 Milliarden Rechenoperationen, während LineShine nur 52 Milliarden FLOPS pro Watt erreicht. Hinzu kommt JUPITERS „hocheffiziente Warmwasserkühlung“, die „die im Betrieb erzeugte Abwärme zum Heizen von Gebäuden nutzt und in das Wärmenetz des Jülicher Campus eingebunden werden soll“.

Europas Hoffnung im globalen Wettbewerb

Co-Betreiber des Superrechners ist das European High Performance Computing Joint Undertaking (EuroHPC JU). Executive Director Anders Dam Jensen setzt große Hoffnungen in JUPITER. Auf der Homepage des Forschungszentrums Jülich wird er zitiert: „Mit seinen Exascale-Fähigkeiten wird JUPITER zu Durchbrüchen in Wissenschaft, Industrie und Gesellschaft führen und Europas technologische Souveränität und globale Wettbewerbsfähigkeit stärken.“

Mehr Rechenleistung bedeutet auch mehr Energiebedarf. Energieeffizienz wird daher entscheidend.

Bürokratie bremst Anwendungen

Doch das JUPITER-Anwendungsmodell stockt. Das Handelsblatt berichtet im Sommer 2026 von regulatorischen Verzögerungen. Das EU-Recht sieht bei öffentlich finanzierten, gemeinnützigen Projekten vor, dass Unternehmen die Kapazitäten nicht vorrangig für die Entwicklung neuer Produkte nutzen dürfen. „So sieht das europäische Beihilferecht vor, dass Unternehmen allenfalls bis zu 20 Prozent der jährlichen Rechenzeit kommerziell nutzen dürfen“, heißt es im Handelsblatt. Hinzu kommt: Der Betrieb des Superrechners bleibt eine Herausforderung. Ein Computer mit 24.000 Superchips, komplexer Energieversorgung und Kühlung verlangt viel Know-how. „Doch fehlen für diese anspruchsvolle Aufgabe in Deutschland die Fachkräfte“, formuliert das Handelsblatt.

Einige deutsche IT-Unternehmen zeigten zunächst Interesse, JUPITER zu nutzen, weichen nun aber auf Alternativen aus. Dazu zählt DeepL, das Übersetzungstool aus Köln. Der Dienst verarbeitet Kundendaten inzwischen nicht mehr nur auf eigenen Servern in Deutschland und Island, sondern nutzt künftig auch die Cloud-Dienste von Amazon Web Services (AWS), wie Heise im Mai 2026 berichtet. DeepL-Kund*innen, die das nicht wollen, bleibt nur die Kündigung. „Der Wechsel in die Cloud von Amazon verdeutlicht das strukturelle Problem insbesondere europäischer Tech-Unternehmen, die für ein weltweites Wachstum auf die Infrastruktur großer US-Anbieter angewiesen sind“, heißt es im Heise-Bericht.

IT-Start-up: Einzelne übernehmen Teams

Der Einfluss von KI verändert grundlegend, wie Organisationen aufgebaut sind, wie Werte geschaff en werden und was es bedeutet, wettbewerbsfähig zu sein.

DeepL galt lange als deutsche IT-Erfolgsgeschichte, doch im Mai 2026 kam ein Dämpfer. CEO Jarek Kutylowski kündigte via LinkedIn in einem offenen Brief an, das Unternehmen wolle 250 Stellen abbauen – jede vierte. Er begründet den Schritt damit, dass es Zeit sei, einer neuen Realität ins Auge zu sehen: Der Einfluss von KI verändere grundlegend, „wie Organisationen aufgebaut sind, wie Werte geschaffen werden und was es bedeutet, wettbewerbsfähig zu sein“. Konkret: „Kleinere Gruppen – manchmal sogar Einzelne – können Arbeit leisten, für die früher ganze Teams nötig waren.“ Kutylowski fordert sein Team auf, ein neues Mindset zu entwickeln: Mitarbeitende im KI-Zeitalter müssten lernen, „nicht mehr nur reine Spezialisten zu sein, sondern wie Unternehmer zu denken“. Heißt: „Wirklich Verantwortung für das übernehmen, was als Nächstes passiert – das große Ganze verstehen, Urteile fällen und Ergebnisse gestalten.“ Für viele werde sich das ungewohnt anfühlen, schreibt der CEO. Doch an diesem neuen Job-Profil führt kein Weg vorbei.

JUPITER anaLysiert Strömungen

Bereits heute hilft Exascale-Computing bei ganz konkreten Fragen, zum Beispiel bei der Gestaltung der Energiewende. Um Energie zu gewinnen oder zu speichern, ist es von zentraler Bedeutung, Strömungen zu simulieren. Dadurch wird erkannt, wie Batteriepacks in der Elektromobilität effizient gekühlt werden, wie Klimaanlagen ausgelegt werden müssen, um sparsam ein Gebäude auf konstanter Temperatur zu halten, wie die Rotorblätter von Windkraftanlagen geformt werden sollten, damit sie optimal die Energie aus der Luft holen. Im Jülich Supercomputing Centre (JSC) arbeitet Mathis Bode an diesen Simulationen, die wegen ihrer Komplexität so detailliert erst mit JUPITER möglich werden. Eine Rolle spielt Exascale-Computing seiner Meinung auch bei Wasserstoff, einem der Energieträger der Zukunft: „In einer Wasserstoffwirtschaft brauchen wir zeitnah Wasserstoffkraftwerke. Und für deren Entwicklung ist es nötig, die Prozesse in ihrem Inneren zu simulieren, etwa an den Turbinen. JUPITER erlaubt es uns erstmals, die realen, industriell relevanten Bedingungen auf einem Supercomputer abzubilden“, wird Bode in der Online-Ausgabe des Forschungsmagazins effzett zitiert.

Superrechner braucht Fachkräfte

Steht hier ein Job-Shift bevor? Unternehmen wie DeepL benötigen weniger Personal, dafür aber Fachkräfte mit Top-Skills im Management und unternehmerischem Denken. IT-Expert*innen mit Superchip-Know-how sind dort gefragt, wo Superrechner laufen und die komplexe Infrastruktur reibungslos funktionieren muss. Während Supercomputer, die Sprachmodelle ermöglichen, bei KI-Unternehmen den Personalbedarf senken, steigt in anderen Bereichen die Nachfrage nach IT-Expertise auf höchstem Niveau.

Chris Porter, Senior Technical Marketing Manager HPC & AI bei NVIDIA, nennt Beispiele in einem Blog-Artikel. Exascale-Computing erlaubt es, vollständige Ökosysteme mit all ihrer Komplexität und einer räumlichen Auflösung von nur einem Kilometer zu simulieren. „Dies ermöglicht eine weitaus präzisere und vollständigere Simulation der Erde – erstmals in dieser Detailtiefe beobachtbar“, schreibt Chris Porter. Schon leichte Winde oder minimale Wirbel auf dem Ozean können modelliert werden. „Dies gibt uns einen beispiellosen Einblick, wie Atmosphäre, Ozean und Biosphäre zusammenwirken, und hilft uns, die Prozesse zu verstehen, die unser sich wandelndes Klima antreiben“, zitiert Porter Daniel Klocke, Leiter der Gruppe für Recheninfrastruktur und Modellentwicklung am Max-Planck-Institut für Meteorologie.

KI dockt ans Gehirn an

Chris Porter sieht zudem, dass Exascale-Computer wie JUPITER entscheidend zur Entwicklung des Mobilfunkstandards 6G beitragen und das Quantencomputing voranbringen. Hier simuliert der Superrechner Quantencomputer. „Die heutige Quanten-Hardware kann klassische Computer bei nützlichen Problemen noch nicht übertreffen, weshalb die Simulation von Quanten-Maschinen im größtmöglichen Maßstab der Weg ist, auf dem Forschende die Algorithmen entwerfen und Belastungstests unterziehen, die künftige Hardware ausführen werden“, begründet Chris Porter in seinem Blogartikel den Ansatz. Die Simulation bildet die komplexe Quantenphysik eines realen Quantencomputers vollständig nach – dafür braucht es enorme Rechenleistung. Das Team in Jülich stellte mit 50 Qubits einen Simulations-Weltrekord auf. Bislang lag dieser bei 48 Qubits, wobei jedes zusätzliche Qubit die Anforderungen exponentiell steigen lässt: „Die Simulation eines Quantencomputers auf einem klassischen Rechner ist äußerst rechen- und speicherintensiv. Die Zahl der möglichen Zustände wächst exponentiell. Mit jedem zusätzlichen Quantenbit, kurz Qubit, verdoppeln sich Rechen- und Speicherbedarf“, erklärt Prof. Kristel Michielsen, Direktorin am Jülich Supercomputing Center, auf der Homepage des Forschungszentrums.

Zum ersten Mal nutzen wir KI nicht nur, um das Gehirn zu analysieren – wir bauen einen Agenten, der das Experiment selbst durchdenken kann.

Ein weiterer Anwendungsbereich von JUPITER bewegt sich zwischen Faszination und Unbehagen. Das menschliche Gehirn blieb wegen seiner Komplexität lange eine Black Box. Exascale-Computing bringt nun Licht ins Dunkel. „Zum ersten Mal nutzen wir KI nicht nur, um das Gehirn zu analysieren – wir bauen einen Agenten, der das Experiment selbst durchdenken kann“, zitiert Chris Porter Prof. Dr. Katrin Amunts, Direktorin des Instituts für Neurowissenschaft und Medizin am Forschungszentrum Jülich. „Das verändert, was Neurowissenschaft sein wird, und JUPITER ist das, was diesen Satz heute aussprechbar macht.“ Was damit konkret möglich wird, beschreibt Chris Porter so: „KI-Assistenten, die Wissenschaftlern helfen können, Gehirndaten direkt zu befragen.“ So rückt Science-Fiction immer näher an die Realität.

Steigende Angst vor Cyberangriffen

Lange Zeit handelte es sich bei Cybersecurity um einen abstrakten Begriff. Das ändert sich nun: Eine aktuelle Studie des digitalen Branchenverbands Bitkom sagt aus, dass in Deutschland die Angst vor Cyberangriffen und sogar einem Cyberkrieg um sich greife: „70 Prozent der Menschen in Deutschland schätzen die Gefahr durch Cybercrime insgesamt als hoch ein und ebenso viele halten Deutschland für schlecht vorbereitet. 61 Prozent haben Angst vor einem Cyberkrieg und für rund zwei Drittel (64 Prozent) ist Deutschland dafür nicht gut gewappnet“, heißt es in einer Pressemitteilung zur Vorstellung der Untersuchung. „Deutschland wird täglich digital angegriffen. Die Grenzen zwischen Cybercrime und hybrider Kriegsführung, zwischen privaten und staatlichen Akteuren sind inzwischen fließend“, wird Bitkom-Präsident Dr. Ralf Wintergerst in der Pressemitteilung zitiert. „Die Bedrohungslage wird sich verschärfen, wir müssen deshalb unsere nationale Sicherheit sowohl klassisch als auch im digitalen Raum stärken – in Behörden und der Verwaltung, aber auch in kritischer Infrastruktur und in den Unternehmen.“