Deutsche und europäische Großforschung

Großrechner und Supercomputer stellen eine Herausforderung für die deutsche und europäische Großforschung dar. Zum Vergleich mit einem anderen Großforschungsprojekt wird im Folgenden die Fusionsforschung betrachtet, dann die Sicht der EU-Generaldirektion CONNECT berücksichtigt.

Philipp Ulbl, MPI für Plasmaphysik:

„Fusion Research, Supercomputing, and AI“

• Politischer Kontext: Fusionsforschung zur langfristigen Energiesicherung ist von zentraler Bedeutung. Der Energiebedarf des Supercomputing unterstreicht die Bedeutung der langfristigen Energiesicherung.
• Kernfusion & Konzepte: Was bedeutet Kernfusion?
       - Ziel: Wasserstoff zu Helium zu fusionieren und dabei Energie zu erzeugen.
       - Ein technischer Ansatz ist der Einschluss des Fusionplasmas mittels starker Magnetfelder („magnetischer Käfig“)
• Herausforderung: Turbulenter Transport in der Plasmarandschicht bestimmt den Wärme(ab)fluss und damit die Leistungsfähigkeit zukünftiger Kraftwerke. Daher ist eine genaue Simulation notwendig.
• Supercomputing & Simulation:
       - Tools wie die GENE-Code-Familie simulieren Plasmaturbulenzen.
       - Neue Entwicklungen: GENE-X ist auf Randschichtturbulenzen in komplexen Geometrien wie Tokamaks und Stellaratoren 
          spezialisiert.
       - Spektrale Algorithmen + GPU = bis zu 500× höhere Beschleunigung gegenüber traditionellen Methoden.
• KI-Einsatz:
       - KI könnte zur Simulation von Plasmaturbulenzen eingesetzt werden.
       - Erste Untersuchungen an Subskalen-Turbulenz erreichen eine Beschleunigung von bis zu 700× durch KI-gestützte Algorithmen, 
         angewendet auf vereinfachte Turbulenzmodelle.
       - Eine effektive Integration von KI kann die Forschung deutlich beschleunigen.

Kilian Gross, EU-Generaldirektion CONNECT:

„Technologische Souveränität und Innovation“

CONNECT entwickelt politische Strategien und setzt sie um, um Europa für das digitale Zeitalter zu rüsten. Dazu gehören Investitionen in Forschung und Innovation sowie die Einführung verlässlicher grüner Digitaltechnologien zum Wohle der Wirtschaft und für ein besseres Leben. In Form von Förderungen, Rechtsvorschriften und politischen Initiativen wird dafür gesorgt, dass Europa bei kritischen Digitaltechnologien wie künstlicher Intelligenz, gemeinsamen Datenräumen, Hochleistungsrechnen, 5G, Mikroelektronik, Blockchain oder Quantentechnologie vorangeht und unabhängig bleibt. Europa soll in den Bereichen Datenwirtschaft und Cybersicherheit weltweit führend werden.

Es geht um die Förderung des Binnenmarkts, in dem alle Unternehmen zu gleichen Bedingungen investieren und miteinander konkurrieren, Digitaltechnologien, Produkte und Dienstleistungen entwickeln, vermarkten und nutzen können, und in dem Urheber- und Verbraucherrechte geachtet werden. Hochgeschwindigkeitsnetze für alle Unternehmen und Haushalte sollen entwickelt werden, da es ohne Konnektivität keinen digitalen Wandel gibt. Gefordert wird ein innovativer, fairer und nachhaltiger digitaler Wandel der Gesellschaft, der den Menschen in den Mittelpunkt stellt und demokratische Werte und Grundrechte sowie kulturelle Vielfalt achtet. Indem die digitalen Kompetenzen der Menschen in Europa gefördert werden, soll die digitale Kluft überwunden werden.

Neues Leitmotiv & Ziele

• Ziel ist die Erreichung technologischer Resilienz in Europa, um in Zeiten internationaler Konflikte zu bestehen. Es geht um Schlüsselstellen („Showpoints“), die unabhängig von globalen Lieferketten sind.
• Ziel ist nicht die vollständige Autarkie, sondern genügend Stärke, um europäische Interessen wahrzunehmen (Tech-Souveränitätspaket, Cloud-Development, Quantum Act).
• Gefordert ist der Ausbau von KI-Interkultur: Integration von KI in vertikale Wertschöpfungsketten, Entwicklung von Giga-Fabriken, Rechtsrahmen als Basis für einen „KI-Kontinent“.
• Supercomputing ist nur ein Teil der Strategie für schnelle Entwicklung und Wettbewerbsfähigkeit.

Konkrete Maßnahmen & Infrastruktur

• München gilt als Vorreiter: Die im Februar 2026 von der Deutschen Telekom und Nvidia im Münchner Tucherpark eröffnete "Industrial AI Cloud" ist eine der größten KI-Fabriken Europas. Das Hochleistungs-Rechenzentrum mit rund 10.000 Nvidia-Blackwell-GPUs dient als spezialisierte Infrastruktur für industrielle KI-Anwendungen, um Datensouveränität zu gewährleisten und das Training komplexer Modelle zu ermöglichen.
• So müssen Infrastruktur und Technik in Europa gestärkt und eine Chip-Wertschöpfungskette ausgebaut werden. Leider gibt es derzeit in Europa kaum eigene  KI-Chips.
• Analog zum Chip-Act ist ein Quantum-Act geplant, um ein starkes Quantum-Ökosystem mit Start-ups zu sichern und die Abwanderung europäischer Unternehmen in die USA zu verhindern.

Diskussion & Fragen

• JUPITER & Hardware-Initiative ist beispielfrei:
  • Vor der Einweihung gab es Diskussionen darüber, ob Europa zu spät sei.
  • Antwort: Die Kapitalintensität ist hoch, aber unverzichtbar. Ziel darf nicht nur die Anwendung sein, sondern auch der Aufbau eigener Kompetenzen, um nicht zum Second-Hand-Kontinent der Großmächte zu werden.
  • Chip-Entwicklung & KI-Fabriken
  • Europas Unabhängigkeit muss durch die gemeinsamen strategischen Interessen der Mitgliedstaaten gestärkt werden.
  • Der Aufbau konkurrenzfähiger Fabriken (Plan Chip Act 2) ist notwendig. Wie das Beispiel Japan zeigt, zieht ein etabliertes Ökosystem Nachahmer an.

1. Unternehmenslandschaft & Skalierungsprobleme

• In Europa fehlen häufig leistungsfähige Scale-ups, weil der Aufwand für Unternehmen zu hoch ist, insbesondere im Vergleich zu den USA.
• Eine kurzfristige Lösung ist die vertikale Wertschöpfung. Langfristig bedarf es allerdings einer umfassenderen Strategie.
• Risikokapital ist in Europa leider schwer mobilisierbar. Ursache sind häufig die gesetzlichen Rahmenbedingungen in Europa mit zu wenigen Anreizen (im Unterschied zu den USA).

2. Giga-Factories & Finanzierung

• Die Kritik lautet: Die Finanzierung ginge meist an „Monopolisten“. Andererseits muss der europäische Anteil sichergestellt werden.
• Buy-European-Initiative: Ohne Konzentration gibt es weder Effizienz noch Wettbewerbsfähigkeit. Die bundesdeutsche und EU-Gießkanne ist die größte Gefahr für die internationale Wettbewerbsfähigkeit.
• Netzwerkgedanke und Zusammenarbeit in Europa sollten zwar Markt und Mehrwert schaffen, aber ohne Konzentration auf Effizienzgesichtspunkte wird es nicht gehen.

3. Supercomputing & Souveränität

• Europa kann Supercomputing-Unabhängigkeit nur durch Kooperation erreichen, da die Kapitalanforderungen enorm hoch sind.
• Giga-Factories sind ein Mittel, um den europäischen Markt zu etablieren und technologische Souveränität zu sichern.

Diskussion und Zusammenfassung zu Deutsche und Europäische Großforschung

Fokus der Forschung

• Früher war die Forschung stärker auf den Kern des Plasmas fokussiert. Heute erkennt man, dass auch Randbereiche (Randschichtturbulenzen) für das Gesamtverhalten entscheidend sind.
• Die Physik der Plasmaturbulenzen ist ein komplexes Multi-Skalen-, Multi-Physik-Problem mit vielfältigen Phänomenen und Wechselwirkungen.

Start-ups & Innovation

• Die europäische Fusionsforschung wurde lange Zeit von ITER (Tokamk) dominiert. Mit 7 Partnern ist das Unternehmen zwar international, aber (zu) groß, teuer und zeitlich verzögert.
• Demgegenüber können Start-ups neue Konzepte verfolgen, bestehende Lösungen optimieren und innovative Ansätze wie High-Temperature-Superconductors (HTS) einsetzen.
• Beispiele: Commonwealth Fusion (USA) nutzt HTS-Technologie. Proxima Fusion (Deutschland) verfolgt das Stellarator-Konzept.

Perspektive

• Weg der Forschung ist entscheidend („Der Weg ist das Ziel“).
• Optimismus fördert vielfältige Ansätze und neue Akteure, die Probleme adressieren und Innovationen vorantreiben.
• Die EU-Generaldirektion entwickelt politische Strategien, um Europa digital zu rüsten. Hierzu gehören Investitionen in Forschung und Innovation sowie die Einführung grüner Digitaltechnologien. Ziel ist die technologische Resilienz Europas, nicht die vollständige Autarkie, jedoch genügend Stärke, um europäische Interessen wahrnehmen zu können.