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Alessandro Curioni ist weltweit anerkannter Spitzenforscher auf dem Gebiet der computergestützten Wissenschaften. Durch grundlegende Arbeiten und innovative Ansätze, insbesondere im Bereich von Molekularsimulationen, hat er massgeblich dazu beigetragen, die Grenzen des bisher Möglichen immer wieder um Grössenordnungen zu verschieben und zahlreiche hochkomplexe, interdisziplinäre wissenschaftliche und technische Problemstellungen in Industrie und Wissenschaft zu lösen. Curioni hat in besonderem Masse die weitere Entwicklung und effiziente Nutzung der sehr erfolgreichen Car-Parrinello-Molecular-Dynamics (CPMD)-Methode vorangetrieben. CPMD ist eine Simulationsmethode in der Moleküldynamik, die bahnbrechend in der Evolution von Computersimulationen war, da sie erstmals Einblicke in die Entwicklung eines realitätsnahen Materiemodells erlaubte.
Curioni erkannte früh, dass es für die Anwendung solcher Methoden entscheidend sein wird, wie effizient sie die massiv-parallelen Rechnerarchitekturen mit Millionen von Prozessoren tatsächlich ausnutzen können. Das systematische Re-Engineering von Modellierungsalgorithmen wurde ein zentraler Aspekt seiner Forschungsarbeiten. In 2007 gelang ihm gemeinsam mit Wanda Andreoni und weiteren Forschungspartnern ein bahnbrechender Erfolg: Erstmals konnte mithilfe von Molekularsimulationen ein zentrales Problem in der Weiterentwicklung der Chiptechnologie gelöst werden. Die Simulationen trugen so dazu bei, Leistungssteigerungen gemäss dem Mooreschen Gesetz für weitere Chipgenerationen zu realisieren.
Seitdem kamen seine Modellierungstechniken auch in vielen anderen Bereichen und Branchen zum Einsatz, darunter in der Lebensmittelindustrie, in Chemie, Pharma und Life Sciences, in der Displaytechnologie, Produktion und im Bereich Energie, etwa bei der Erforschung von Lithium-Luft-Batterien im Rahmen des Battery500-Projektes.
Jüngst realisierte sein Team gemeinsam mit der ETH Zürich, der Technischen Universität München und dem Lawrence Livermore National Laboratory die mit 14 PetaFlop/s bisher leistungsfähigste Simulation, für die die Forscher mit dem renommierten Gordon Bell Prize 2013 der Association for Computer Machinery (ACM) ausgezeichnet wurden. Nur ein Jahr zuvor gewann Curioni mit seinem Team und in Zusammenarbeit mit der ETH Zürich sowie dem Paul Scherrer Institut den Prace Award für ihre Forschungsarbeit zur Simulation und Optimierung von Teilchenbeschleunigern.
Durch Fortschritte in den Methoden einhergehend mit der rasanten Leistungssteigerung der Computersysteme sind Simulationen heute integraler Bestandteil von Forschung und Entwicklung. Supercomputer berechnen Klimaveränderungen und das Wetter, simulieren den Urknall, entschlüsseln das Verhalten von Zellen und ganzen biologischen Systemen und helfen etwa in der Entwicklung neuer Chiptechnologien, neuer Materialkompositionen und umweltfreundlicherer Antriebe.
Der heute leistungsfähigste Supercomputer erreicht gemäss der Top-500-Liste der weltweit schnellsten Rechner eine Leistung von 34 PetaFlop/s – das ist fast 300-mal schneller als der beste Supercomputer vor 10 Jahren. «Auch in Zukunft wird die Top500-Liste der schnellsten Supercomputer grosses weltweites Interesse wecken», betont Alessandro Curioni. «Die Evolution des Supercomputings wird jedoch viel präziser an den Einsatzbereichen dieser Maschinen gemessen und wie sie dazu genutzt werden, die dringendsten Probleme zu lösen.»
Zukünftig werden Simulationen zunehmend auch experimentelle Arbeiten steuern, wenn es beispielsweise darum geht, bei der Entwicklung neuer Materialien oder Medikamente, die besten Kandidaten «in silico» – mithilfe von Simulationen – auszuwählen. Nur diese werden dann auch experimentell weiter untersucht. Alessandro Curioni spricht vom «in silico engineering». Zudem erreichen Simulationen eine Komplexität und Wirtschaftlichkeit, die es im nächsten Jahrzehnt ermöglichen, Problemstellungen anzugehen, die auf andere Art und Weise nicht in realistischer und nützlicher Frist lösbar wären.
Curioni studierte in den 1990er Jahren Theoretische Chemie an der renommierten Scuola Normale Superiore in Pisa. Dort erhielt er 1997 auch seinen Doktortitel in diesem Bereich. 1998 trat er ins IBM-Forschungszentrum in Rüschlikon ein und ist seitdem als Forscher im Bereich Supercomputing und Simulationen tätig.
Der IBM Fellow Award wurde 1963 von Thomas J. Watson, Jr. ins Leben gerufen, um Kreativität und Innovationskraft innerhalb der IBM zu honorieren. Seitdem hat die IBM Corporation diesen Titel weltweit nur an 257 seiner wissenschaftlich-technischen Mitarbeitenden verliehen, die durch ihre Beiträge die IT-Branche nachhaltig geprägt haben. Alessandro Curioni gehört zu den derzeit 87 aktiven IBM Fellows.
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