Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) sind Treiber für Innovationen und damit Grundlage für neue ­Produkte, Verfahren und Dienstleistungen. Die "Digitale Wirtschaft und Gesellschaft2 voranzubringen ist eine der sechs prioritären Zukunftsaufgaben der "Neuen Hightech-Strategie – Innovationen für Deutschland" der Bundesregierung. Mit dem Förderprogramm "IKT 2020 – Forschung für Innovationen" setzt die Bundesregierung einen Schwerpunkt ihrer Innovationspolitik auf Informations- und Kommunikationstechnologien und fördert bereits seit 2008 das Hoch- und Höchstleistungsrechnen im Rahmen von IKT 2020. Im internationalen Wettbewerb verfügt Deutschland im Hoch- und Höchstleistungsrechnen vor allem auf dem Gebiet der methodischen Kompetenz über eine sehr gute ­Position. Diese Position muss erhalten und ausgebaut werden, um auch weiterhin durch intelligente Software die unterschiedlichen Rechnerarchitekturen effizient für die verschiedensten Anwendungsdomänen nutzen zu können.

Das Hoch- und Höchstleistungsrechnen (High Performance Computing, HPC) ist heute für die Wettbewerbsfähigkeit unserer Wissenschaft und unserer Wirtschaft unerlässlich. Modernste Grundlagenforschung wie z. B. die Energie­forschung, die Material- und Lebenswissenschaften oder auch die Klimaforschung sind ohne Simulationsverfahren auf Hoch- und Höchstleistungsrechnern undenkbar. Es ist aber auch Grundlage für viele innovative Produkte in den Schlüsselbereichen der deutschen Wirtschaft. Ob elektronische Geräte, Autos, Flugzeuge, moderne Medikamente oder neuartige Operationsverfahren – sie alle basieren heute auf Erkenntnissen, die mittels Simulationen auf Hoch- und Höchstleistungsrechnern gewonnen werden. Neben den etablierten Anwendungsfeldern erlangt HPC auch in anderen Bereichen zunehmende Bedeutung. Zu nennen sind hier bspw. die Verwendung agentenbasierter Modelle zur Simulation komplexer sozialer Phänomene in den Sozialwissenschaften oder komplexe Simulationen im Bereich der Logistik.

Gleichzeitig steigt die Komplexität der HPC-Architekturen und ihre effiziente Nutzung stellt viele Anwender vor große Herausforderungen: Heutige und zukünftige HPC-Systeme bestehen aus einer Mischung aus Multi/Manycore-Prozessoren, Beschleunigern (vor allem GPUs) und FPGAs in verschiedenen Architekturen. Bei der Ausschöpfung der ­Potenziale solch heterogener Systemen sind bisher umfassende Hardware-Kenntnisse und die Nutzung spezieller Software-Methoden (wie z. B. CUDA) unerlässlich. Diese Voraussetzungen behindern häufig die breite und effiziente Nutzung solcher Systeme.

Durch die Entwicklung von hardware-unabhängigen HPC-Methoden und -Werkzeugen sollen gegenwärtige und ­zukünftige Anwender langfristig in die Lage versetzt werden, heterogene HPC-Systeme in unterschiedlichen Architekturen ohne Spezialkenntnisse zu programmieren und damit effizient zu nutzen. Dies bedeutet im Einzelnen unter ­anderem:

• Bei der Programmierung von Anwendungen auf heterogenen HPC-Systemen und der effizienten Nutzung dieser Systeme muss Komplexität maßgeblich reduziert werden. Domänenspezifische Anwender sollen in die Lage versetzt werden, diese Systeme ohne Spezialkenntnisse zu programmieren und effizient zu nutzen.
• Das Potenzial, das das Hoch- und Höchstleistungsrechnen für Wissenschaft und Wirtschaft birgt, soll für die ­Anwender einfacher ausgeschöpft werden können. Dazu gehört auch der flexible Einsatz eines Programmcodes auf verschiedenen aktuellen und zukünftigen Architekturen ohne größeren Anpassungs- oder gar weiteren Forschungsbedarf.

Dies erfordert nicht nur die Zusammenarbeit von Experten aus unterschiedlichen Gebieten der Informatik, sondern auch das Aufweichen der üblichen Schranken zwischen Speicher, Compiler und Betriebssystem oder zwischen Task- und Datenmodell. Die dafür notwendigen Techniken reichen vom Metaprogramming über Implementierungsalternativen und modulare Betriebssystemmodule bis zu Selbstorganisationstechniken. Damit soll nicht nur die Methodenkompetenz der HPC-Experten gestärkt, sondern auch eine vereinfachte, effiziente und energiesparende Nutzung aktueller und zukünftiger HPC-Systeme durch die Anwender erreicht werden.

1 Zuwendungszweck, Rechtsgrundlage

1.1 Zuwendungszweck

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) beabsichtigt mit der Fördermaßnahme, HPC-Experten bei der grundlagenorientierten HPC-Forschung zur Entwicklung innovativer und hardware-unabhängiger Programmiertechniken und HPC-Methoden/-Werkzeugen für eine vereinfachte und effiziente Nutzung heterogener HPC-Systeme zu unterstützen. Ausgeschlossen ist hierbei die Entwicklung von Algorithmen selbst. Damit soll die Entwicklung völlig neuer Ansätze zur systemunabhängigen Programmierung sowie effizienten Nutzung heterogener HPC-Systeme ermöglicht werden und für die HPC-Experten die eigene Profilbildung sowie der Kompetenzauf- und -ausbau verbunden sein, während für die Anwender die Nutzung solcher Systeme vereinfacht werden soll.

Im Vordergrund der Fördermaßnahme stehen Innovationen in hardware-unabhängigen HPC-Methoden und -Werkzeugen für heterogene HPC-Systeme. Es sollen neue Ansätze zur hardware-unabhängigen und vereinfachten Nutzung aktueller und künftiger heterogener HPC-Systeme bei gleichzeitiger Effizienz in der Programmausführung gefördert werden (siehe Vorbemerkung). Dabei ist eine größtmögliche Energieeffizienz anzustreben. Die Berücksichtigung einer oder mehrerer konkreter Anwendungsfälle im Sinne eines Demonstrators, die von einem oder mehreren Anwendern eingebracht werden, ist wünschenswert.

Die Kooperation von verschiedenen Experten (auch außerhalb des klassischen HPC-Umfeldes) ist unabdingbar. So wird z. B. die Einbindung von Experten auf den Gebieten der Compiler, Betriebssysteme, verteilten und eingebetteten Systeme je nach Projektinhalt erwartet.

Grundsätzlich soll die Fördermaßnahme auch dazu beitragen, insbesondere die bei HPC-Experten vorhandenen Kompetenzen zu stärken und die im internationalen Vergleich hohe Methodenkompetenz im Bereich HPC auszubauen. Sie soll außerdem über die einzelnen Verbünde hinaus zur Netzwerkbildung beitragen und die vorhandenen Einzelkompetenzen effektiv zusammenbringen.

Von der Fördermaßnahme soll ein breiter und langfristiger Nutzen für die verschiedensten HPC-Anwender ausgehen. Alle Innovationen sollen am Ende über den erwünschten beispielhaften Anwendungsfall hinaus in einer großen Breite Relevanz haben und nachhaltig verfügbar sein (Breitenwirkung und Nachhaltigkeit). Gleichzeitig wird erwartet, dass die Ergebnisse der Fördermaßnahme in die Aus- und Weiterbildung von HPC-Experten und -Anwendern einfließen, um den Kompetenzaufbau, die Breitenwirkung und Nachhaltigkeit positiv zu beeinflussen (Multiplikatoreffekt).

1.2 Rechtsgrundlagen

Der Bund gewährt die Zuwendungen nach Maßgabe dieser Richtlinie, der §§ 23 und 44 der Bundeshaushaltsordnung (BHO) und den dazu erlassenen Verwaltungsvorschriften sowie der "Richtlinien für Zuwendungsanträge auf Ausgabenbasis (AZA)" und/oder der "Richtlinien für Zuwendungsanträge auf Kostenbasis (AZK)" des BMBF. Ein Rechtsanspruch auf Gewährung einer Zuwendung besteht nicht. Die Bewilligungsbehörde entscheidet nach pflichtgemäßem Ermessen im Rahmen der verfügbaren Haushaltsmittel.

2 Gegenstand der Förderung

Das BMBF wird gemeinsame Verbundprojekte von Partnern aus der Wissenschaft in interdisziplinärer Zusammensetzung fördern, die gezielt die in der Vorbemerkung beschriebenen Herausforderungen der Methoden und Software-Werkzeuge für heterogene HPC-Systeme idealerweise anhand einer oder mehrerer beispielhaften Anwendungen adressieren. Das Verbundprojekt soll durch seine Innovation im Bereich der Grundlagenforschung den Kompetenzaufbau bei HPC-Experten voranbringen und zum Nutzen der HPC-Anwender weit über die Projektgrenzen hinaus wirken. Die Projekte sollen grundsätzlich Forschergruppen aus Universitäten und/oder Forschungseinrichtungen zusammenbringen und idealerweise Anwender als assoziierte Partner einbinden.

Ein Verbundprojekt soll zu den im Zuwendungszweck dargestellten Zielen beitragen, wobei die Innovation für grundlegende, breitenwirksame HPC-Methoden und -Werkzeuge im Vordergrund steht.

Es werden ausgewählte Projekte in den drei Themenfeldern, die auf Systemunabhängigkeit, Komplexitätsreduktion, Fehlertoleranz und/oder Robustheit abzielen, gefördert:

1. Taskbasierte Programmiermodelle (einschließlich Datenmodell) und Multiversionsansätze im Bereich der Implementierungsalternativen und Virtualisierung mit klarem Nachweis der Systemunabhängigkeit;
2. Metaprogrammiermodelle (auch Codegeneratoren) und Laufzeitumgebungen (auch mit dynamischen Schnittstellen) zur einheitlichen, hardware-unabhängigen Beschreibung von Compiler und Betriebssystem mit dem Nachweis, dass die Komplexität für den Nutzer signifikant reduziert wird und das neue Programmiermodell wesentlich effizienter wird;
3. Neue, systemunabhängige Organisationsformen wie Selbstadaption und Selbstorganisation für heterogene HPC-Systeme und -Programme (z. B. dynamische Anpassung von Software während der Laufzeit) zur Erhöhung der Fehlertoleranz und Robustheit von Anwendungen.

Die Projekte sollen prototypische Lösungen mit hinreichend stabilem Charakter für den produktiven Einsatz realisieren. Grundsätzlich wird eine Produktionsreife erwartet, die den notwendigen Qualitätsmaßstäben zum effizienten Einsatz auf unterschiedlichen HPC-Systemen gerecht wird. Es wird erwartet, dass Zugang zu den für das Projekt notwendigen Rechenressourcen zum erforderlichen Zeitpunkt für den notwendigen Zeitraum besteht.

In eingeschränktem Maße können auch Projekte außerhalb der drei Themenfelder berücksichtigt werden. Voraussetzungen hierfür sind ein außergewöhnlicher Innovationsgehalt und ein eindeutiger Beitrag zum Gesamtzweck der Fördermaßnahme. Für solche hochinnovativen Ansätze außerhalb der drei Themenfelder werden maximal 10 % der Gesamtfördermittel dieser Fördermaßnahme bereitgestellt.

3 Zuwendungsempfänger

Antragsberechtigt sind Verbünde von Hochschulen und/oder außeruniversitäre Forschungseinrichtungen. Forschungseinrichtungen, die gemeinsam von Bund und Ländern grundfinanziert werden, kann nur unter bestimmten Voraussetzungen ergänzend zu ihrer Grundfinanzierung eine Projektförderung für ihren zusätzlichen Aufwand bewilligt werden. Bei Verbundprojekten ist von den Partnern der Koordinator zu benennen.

Ein Beteiligung von Unternehmen, insbesondere von kleinen und mittleren Unternehmen, als assoziierte Partner in den Verbünden wird begrüßt.

4 Zuwendungsvoraussetzungen

Antragsteller sollen sich – auch im eigenen Interesse – im Umfeld des national beabsichtigten Vorhabens mit dem EU-Rahmenprogramm für Forschung und Innovation vertraut machen. Sie sollen prüfen, ob das beabsichtigte Vorhaben spezifische europäische Komponenten aufweist und damit eine ausschließliche EU-Förderung möglich ist. Weiterhin ist zu prüfen, inwieweit im Umfeld des national beabsichtigten Vorhabens ergänzend ein Förderantrag bei der EU gestellt werden kann. Das Ergebnis der Prüfungen soll im nationalen Förderantrag kurz dargestellt werden.

Die Partner eines Verbundprojekts regeln ihre Zusammenarbeit in einer schriftlichen Kooperationsvereinbarung. Vor der Förderentscheidung über ein Verbundprojekt muss eine grundsätzliche Übereinkunft über bestimmte vom BMBF ­vorgegebene Kriterien nachgewiesen werden. Einzelheiten können dem BMBF-Merkblatt – Vordruck 0110 ( https://foerderportal.bund.de/easy/module/easy_formulare/download.php?datei=219 ) entnommen werden.

Die Förderung setzt die grundsätzliche Bereitschaft der Projektteilnehmer zur Öffentlichkeitsarbeit und zum Transfer voraus. Im Rahmen der Programmsteuerung ist die Durchführung von Statusseminaren vorgesehen. Die Projektteilnehmer sind verpflichtet, sich an Querschnittsmaßnahmen zu beteiligen.

5 Art und Umfang, Höhe der Zuwendung

Die Zuwendungen können im Wege der Projektförderung als nicht rückzahlbare Zuschüsse gewährt werden.

Bemessungsgrundlage für Zuwendungen an Hochschulen, Forschungs- und Wissenschaftseinrichtungen und vergleichbaren Institutionen sind die zuwendungsfähigen projektbezogenen Ausgaben (bei Helmholtz-Zentren und der Fraunhofer-Gesellschaft – die zuwendungsfähigen projektbezogenen Kosten), die individuell bis zu 100 % gefördert werden können.

Bei Forschungsvorhaben an Hochschulen wird zusätzlich zu den zuwendungsfähigen Ausgaben eine Projektpauschale in Höhe von 20 % gewährt.

Es werden Vorhaben mit einer üblichen Laufzeit von drei Jahren gefördert, auf Wunsch der Antragsteller sind gegebenenfalls kürzere Laufzeiten (18 bis 30 Monate) möglich.

6 Sonstige Zuwendungsbestimmungen

Bestandteil eines Zuwendungsbescheides auf Ausgabenbasis werden die Allgemeinen Nebenbestimmungen für ­Zuwendungen zur Projektförderung (ANBest-P) und die Besonderen Nebenbestimmungen für Zuwendungen des BMBF zur Projektförderung auf Ausgabenbasis (BNBest-BMBF98) sowie die "Besonderen Nebenbestimmungen für den Abruf von Zuwendungen im mittelbaren Abrufverfahren im Geschäftsbereich des BMBF" (BNBest-mittelbarer ­Abruf-BMBF), sofern die Zuwendungsmittel im sogenannten Abrufverfahren bereitgestellt werden. Bestandteil eines Zuwendungsbescheides auf Kostenbasis werden die Allgemeinen Nebenbestimmungen für Zuwendungen auf Kostenbasis des BMBF an Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft für FuE¹-Vorhaben (NKBF98).

7 Verfahren

7.1 Einschaltung eines Projektträgers und Anforderung von Unterlagen

Mit der Abwicklung der Fördermaßnahme hat das BMBF seinen Projektträger

DLR-Projektträger
Softwaresysteme und Wissenstechnologien (AE 75)

Dr. Torsten Aßelmeyer-Maluga
Rosa-Luxemburg-Straße 2
10178 Berlin
Telefon: 0 30/6 70 55-7 25
Telefax: 0 30/6 70 55-7 42
E-Mail: torsten.asselmeyer-maluga@dlr.de
Internet: http://www.softwaresysteme.pt-dlr.de/de/hoechstleistungsrechnen.php

beauftragt. Dort sind weitere Informationen erhältlich.

7.2 Förderverfahren

Das Förderverfahren ist zweistufig angelegt.

7.2.1 Vorlage und Auswahl von Projektskizzen

In der ersten Verfahrensstufe ist dem beauftragten Projektträger bis spätestens 29. Februar 2016 zunächst eine Projektskizze vorzulegen. Die Vorlagefrist gilt nicht als Ausschlussfrist. Verspätet eingehende Projektskizzen können aber möglicherweise nicht mehr berücksichtigt werden.

Projektskizzen müssen den konkreten Bezug zu den Kriterien dieser Bekanntmachung darlegen und alle wesentlichen Aussagen zur Beurteilung und Bewertung enthalten. Sie sollen nicht mehr als zehn Seiten umfassen und sollen über das Internet-Portal pt-outline ( http://www.pt-it.de/ptoutline/hpc5 ) online erstellt werden. Die für eine Beteiligung an der Bekanntmachung benötigten Informationen und Werkzeuge sind dort verfügbar. Damit die Online-Version der Projektskizze Bestandskraft erlangt, muss diese zusätzlich bis zum Abgabetermin der ersten Verfahrensstufe rechtsverbindlich unterschrieben auf dem Postweg beim beauftragten Projektträger eingereicht werden.

Die Projektskizzen sollen in Kurzform (maximal zehn Seiten) folgende Punkte kurz darstellen:

• Deckblatt mit Projektbezeichnung, Postanschrift, Telefon und E-Mail des Einsenders sowie den Angaben zu Gesamtkosten, Zuwendungsbedarf und Laufzeit;
• Ausgangsfrage und Ziele des geplanten Vorhabens;
• Stand der Technik und Forschung, eigene Vorarbeiten, Berücksichtigung laufender Forschungsarbeiten national und international;

Dabei sollen auch die aus den ersten vier HPC-Software-Bekanntmachungen hervorgegangenen Vorhaben oder deren Ergebnisse einbezogen werden (Informationen zu den Vorhaben unter bzw. http://www.softwaresysteme.pt-dlr.de/de/abgeschlossene-projeke.php ).

• Beschreibung des eigenen Lösungsweges;
• Arbeits- und Zeitgrobplanung mit Salden in Zeit- und Personenmonaten;
• Kooperationspartner und Arbeitsteilung;
• Darlegung der Breitenwirkung und der Allgemeinheit des Ansatzes (Verwendung für mehrere, grundsätzliche verschiedene Simulationsprobleme und Verwendung auf unterschiedlichen, heterogenen HPC-Systemen);
• Darstellung der Absicherung der Nachhaltigkeit der Projektergebnisse (Codepflege, Verbreitung, Aus- und Weiterbildung, etc.).

Die eingereichten Projektvorschläge stehen untereinander im Wettbewerb. Aus der Vorlage einer Projektskizze kann kein Rechtsanspruch auf eine Förderung abgeleitet werden.

Die eingegangenen Projektskizzen werden unter Beteiligung externer Gutachterinnen und Gutachter nach folgenden Kriterien bewertet:

• Strategischer Beitrag zur Lösung der Herausforderungen im Bereich der HPC-Software;
• Innovation und wissenschaftliche Exzellenz des Ansatzes der vorgeschlagenen Lösung unter den gegebenen technischen und wirtschaftlichen Randbedingungen;
• Machbarkeit des Ansatzes für den angegebenen Zeithorizont und mit dem angegebenen Mengengerüst;
• Relevanz der vorgeschlagenen Lösung für wissenschaftliche und industrielle Anwendungen;
• Kompetenzprofil und eigene Vorleistungen;
• Breitenwirkung des vorgeschlagenen Ansatzes, d. h. die Verwendung für unterschiedliche, grundsätzlich verschiedene Simulationsprobleme;
• Generalität des Ansatzes, d. h. Anwendung des Ansatzes auf sehr verschiedenen, heterogenen HPC-Systemen;
• Nachhaltige Umsetzung und Beitrag zur Aus- und Weiterbildung.

Entsprechend der oben angegebenen Kriterien und Bewertung werden die für eine Förderung geeigneten Projektideen ausgewählt. Das Auswahlergebnis wird den Einreichern schriftlich mitgeteilt. Es besteht kein Rechtsanspruch auf Rückgabe einer eingereichten Projektskizze und eventuell weiterer vorgelegter Unterlagen, die im Rahmen dieser Verfahrensstufe eingereicht wurden.

7.2.2 Vorlage förmlicher Förderanträge

In der zweiten Verfahrensstufe werden die Verbundpartner bei positiv bewerteten Projektskizzen aufgefordert, in Abstimmung mit dem vorgesehenen Verbundkoordinator förmliche Förderanträge sowie eine ausführliche Vorhabenbeschreibung vorzulegen, über die nach abschließender Prüfung entschieden wird.

In dem förmlichen Förderantrag muss der Finanzierungsplan detaillierter aufgeschlüsselt und mit fachlichen Ausführungen in der Vorhabenbeschreibung untersetzt werden. Darüber hinaus müssen in der Vorhabenbeschreibung die bereits in der Projektskizze kurz dargestellten Punkte detaillierter ausgeführt werden. Dabei müssen insbesondere die Ziele der Partner sowie der Arbeits- und Verwertungsplan ausführlicher und konkreter dargestellt werden. In der Vorhaben­beschreibung und gegebenenfalls im Antrag ist auf zusätzliche Hinweise und Auflagen der Gutachter aus der Skizzenphase einzugehen.

Zusätzlich gelten ergänzend zu den oben genannten Kriterien u. a. folgende Bewertungskriterien:

• Organisation der Zusammenarbeit im Verbund, Projektmanagement,
• Festlegung von Meilensteinzielen mit quantitativen bzw. nachprüfbaren Kriterien, Definition weiterer Übergabepunkte,
• Erfüllung der Auflagen aus der Skizzenphase,
• detaillierter Verwertungsplan für jeden Verbundpartner.

Die Erstellung von förmlichen Förderanträgen muss über die Nutzung des Internetportals "easy-Online" ( https://foerderportal.bund.de/easyonline ) erfolgen. Hier können auch Vordrucke für Förderanträge, Richtlinien, Merkblätter, Hinweise und Nebenbestimmungen abgerufen werden. Alternativ können diese auch unmittelbar beim Projektträger angefordert werden.

Für die zeitnahe Bearbeitung und Förderentscheidung sind die formgebundenen Anträge dem Projektträger spätestens zwei Monate nach der Aufforderung vorzulegen.

Für die Bewilligung, Auszahlung und Abrechnung der Zuwendung sowie für den Nachweis und die Prüfung der ­Verwendung und die gegebenenfalls erforderliche Aufhebung des Zuwendungsbescheides und die Rückforderung der gewährten Zuwendung gelten die Verwaltungsvorschriften zu § 44 BHO sowie die §§ 48 bis 49a des Verwaltungsverfahrensgesetzes, soweit nicht in diesen Förderrichtlinien Abweichungen zugelassen sind.

8 Evaluierung

Zur Bewertung der Wirksamkeit des Förderprogramms "IKT 2020 – Forschung für Innovation" ist eine Evaluierung nach drei Jahren der Förderung vorgesehen. Dazu ist es erforderlich, dass die damit beauftragten Institutionen während und nach der Laufzeit des Förderprogramms die notwendigen Informationen erhalten. Auf Anforderung sind die ­Zuwendungsempfänger daher verpflichtet, die für die Evaluierung notwendigen Daten den vom BMBF beauftragten Institutionen zeitnah zur Verfügung zu stellen. Die Informationen werden ausschließlich für die Evaluierung verwendet und vertraulich behandelt.

9 Inkrafttreten

Diese Förderrichtlinie tritt am Tag nach der Veröffentlichung im Bundesanzeiger in Kraft.

Bonn, den 13. November 2015

Bundesministerium für Bildung und Forschung

Im Auftrag
Dr. E. Landvogt

Änderung der Bekanntmachung zur Förderung von Forschungsvorhaben auf dem Gebiet "Grundlagenorientierte Forschung für HPC-Software im Hoch- und Höchstleistungsrechnen" im Rahmen des Förderprogramms "IKT 2020 – Forschung für Innovationen"Bundesanzeiger vom 25.11.2015

- FuE = Forschung und Entwicklung