Grüne Supercomputer ermöglichen Big Data in neuer Dimension

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IBM Research in Zürich und das niederländische Institut für Radioastronomie ASTRON haben das Dome-Projekt gestartet, um die riesigen Datenmengen des weltweit grössten Radioteleskops zu verwerten. 1000 Petabyte pro Tag aus 3000 Teleskopen erfordern extrem leistungsfähige und energieeffiziente Informationstechnologien.

Illustration des SKA-Riesenteleskops bei Nacht: Das DOME-Projekt von IBM Research erforscht die neuen Computer-Technologien dafür. (pd)

Mit dem Dome-Projekt wird Big Data in neuer Dimension erschaffen. Die IBM-Forscher in Rüschlikon (ZH) schätzen, dass das SKA ungefähr ein Exabyte (1000 Petabyte) an Daten pro Tag produziert. Selbst nach Analyse dieser Daten müssten pro Jahr immer noch 300 bis 1500 Petabytes an Daten gespeichert werden. «Nehmen Sie den täglichen, weltweiten Datenverkehr im Internet und verdoppeln sie ihn, dann erreichen sie die Grössenordnung an Daten, die das SKA-Teleskop an einem Tag generieren wird. Das ist Big Data im Extremfall», erklärt IBM-Forscher Ton Engbersen, der als Senior Scientist Systems das Dome-Projekt bei IBM Research Zürich leitet. Die Speicherkapazität des Large Hadron Collider am CERN beträgt mit rund 15 Petabyte Daten pro Jahr zwischen 10 bis 100 Mal weniger.

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«Der einzige sinnvolle Weg, um solche Systeme zu realisieren, ist ihren Energieverbrauch drastisch zu reduzieren. Mit Dome haben wir die Chance, umfassende neue Ansätze für grünes Supercomputing zu entwickeln und voranzubringen. Das wird sich letztlich auch auf die gesamte Gesellschaft positiv auswirken», sagt Marco de Vos, Direktor von ASTRON.

Erkenntnisse von grosser Relevanz für Wirtschaft und Wissenschaft

Ton Engbersen leitet das DOME-Projekt bei IBM Research in Zürich. (pd)

Ton Engbersen unterstreicht: «Mit Dome starten wir eines der daten-intensivsten wissenschaftlichen Projekte, die jemals geplant wurden. Die Erkenntnisse und technologischen Innovationen, die daraus resultieren, werden auf viele andere Anwendungen in Wissenschaft und Wirtschaft abstrahlen und von grosser Relevanz sein.»

Das Square Kilometer Array-Teleskop (SKA) besteht aus 3000 Einzelteleskopen, die bis zu 3000 Kilometer vom Zentrum entfernt sind. Deren Signale werden von Supercomputer-Systemen kombiniert und simulieren ein riesiges Superteleskop, das 50 mal empfindlicher und mehr als 10000 mal schneller als heutige Radioteleskope sein soll. Der Finanzierungsrahmen von 32,9 Millionen Euro wird unterstützt vom niederländischen Ministerium für Wirtschaft, Landwirtschaft und Innovation und der Provinz Drenthe (NL).

Das Teleskop wird in einem internationalen Trägerkonsortium von 67 Organisationen aus 20 Ländern erarbeitet. Es soll 2020 seinen Betrieb aufnehmen und bis 2024 fertig gestellt sein. Es soll Antworten zur Entstehung von Galaxien, schwarzer Materie und dem Urknall liefern. Mögliche Standorte für das SKA-Teleskop sind Australien und Neuseeland oder Südafrika.

Schwerpunkt bilden computerbasierte Modelle

Der effiziente 3D-Chip von IBM Research wird zwischen den Schichten mit Flüssigkeit gekühlt. (pd)

Ein Schwerpunkt der Forschungsarbeit sind computerbasierte Modelle, um mit realistischen Annahmen ein grundlegendes Design der IT-Infrastruktur entwerfen zu können. Die Methoden wurden bei IBM Research Zürich entwickelt. Sie sind bereits mehrfach in der Praxis angewendet. Die Basis für die Simulationen der SKA-Infrastruktur bildet eine Analyse des bestehenden Systems für das Lofar-Teleskop, das ASTRON in den Niederlanden betreibt. In dieser früheren Zusammenarbeit errichtete IBM ein spezialisiertes Blue-Gene-Supercomputer-System, das die Informationen des Lofar-Teleskops auswertet. Zudem forschten beide Organisationen gemeinsam für ein Prototypen-System des SKA am gesamten Prozess für massgeschneiderte Signalverarbeitungs-Prozessoren.

Zukunftstechnologien schon heute

Zu den Technologien, die in DOME erforscht werden, zählen spezialisierte Beschleuniger-Prozessoren, 3-dimensional gestapelte Chips für energieeffiziente Computer, neue optische Datenübertragungstechnologien und Silizium-Nanophotonik für die Übertragung sehr grosser Datenmengen sowie Hochleistungsspeichersysteme, neue Magnetbandspeichersysteme und fortschrittliche Memory-Technologien, um Daten optimal zu speichern.

(Marco Rohner)

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Herausgeber von Greenbyte.ch, dem weltweit exklusiven Online-Magazin über den nachhaltigen Nutzen von Informationstechnologie, gegründet im Jahr 2011 und 500'000 Leser in den ersten drei Jahren erreicht.