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BMBF: Wohin mit den gigantischen Datenmengen der Grundlagenforschung?

  • BMBF: Wohin mit den gigantischen Datenmengen der Grundlagenforschung?
    Gigantische Rechenleistung: Mithilfe des Rechenzentrums am europäischen Kernforschungszentrum CERN werten die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter die neuesten Forschungsdaten aus.

Experimente in der Grundlagenforschung sind Speicherfresser: 10 Millionen DVDs bräuchte man für die Daten, die jährlich am CERN anfallen. Mit innovativen Verarbeitungsmethoden wollen Forschende eines Computing-Verbundes dieser Datenflut Herr werden.

 

Die Digitalisierung stellt Forschende vor große Herausforderungen. Denn die Experimente in der naturwissenschaftlichen Grundlagenforschung sind sehr komplex – und wahre Speicherfresser: Wenn Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler das berühmte Higgs-Teilchen untersuchen, dunkle Materie aufspüren oder den Aufbau der elementaren Bausteine der Welt analysieren wollen, benötigen sie innovative und leistungsfähige Computersysteme – und jede Menge Speicherplatz für die gigantischen Datenmengen. Schon jetzt fallen beispielsweise bei den Experimenten am CERN etwa 50 Petabyte Daten pro Jahr an. Auf DVDs gespeichert würde man hierfür über 10 Millionen Stück benötigen – und das Datenaufkommen steigt kontinuierlich weiter. Auch die Rechenleistung zukünftiger Anlagen ist enorm: An der Beschleunigeranlage FAIR in Darmstadt werden schätzungsweise 300.000 Prozessorkerne benötigt, um die geforderte Rechenleistung bereit zu stellen. Ein privater PC, zum Vergleich, hat üblicherweise vier oder acht Kerne.

Um moderne Forschungsdaten zu analysieren, braucht es künftig neue, leistungsfähige Rechenkonzepte: Das Bundesforschungsministerium fördert deshalb ein Projekt, in dem Physikerinnen und Physiker aus verschiedenen Fachgebieten innovative Datenverarbeitungsmethoden entwickeln. Dadurch können sie auch zukünftig die Daten aus der naturwissenschaftlichen Grundlagenforschung mit größter Genauigkeit auswerten – und bahnbrechende Erkenntnisse gewinnen. Von neun Universitäten kommen die Forscherinnen und Forscher, die sich zum 1. Oktober zum experiment- und fachübergreifenden „Computing“-Verbund zusammengeschlossen haben. Sie vereint ein Ziel: Sie wollen Lösungen für die Rechen- und Speicherbedarfe zukünftiger physikalischer Großexperimente finden. Vom Bundesforschungsministerium erhalten sie für dieses Pilotprojekt 3,6 Millionen Euro für die kommenden drei Jahre. Denn: Die Zukunft ist digital – auch in der Grundlagenforschung.

Mit gebündelten Kompetenzen die Herausforderung meistern
Um Lösungen für die riesigen Daten- und Rechenleistungsbedarfe zu finden, bündeln zahlreiche Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus den Universitäten in Aachen, Erlangen-Nürnberg, Frankfurt am Main, Freiburg, Hamburg, Mainz, München, Wuppertal und des Karlsruher Instituts für Technologie im Computing-Projekt ihre Kompetenzen in der Astroteilchen-, Hadronen- , Kern- und Teilchenphysik zu einem Verbund. Innerhalb der nächsten drei Jahre entwickeln und testen sie über die Grenzen der Disziplinen und Experimente hinweg effizientere Computing-Systeme. Sie arbeiten daran, experimentelle Daten durch Maschinelles Lernen und Tiefe Neuronale Netzwerke auszuwerten und die Rechenvorgänge zu optimieren. So stellen sie sicher, dass zukünftige Grundlagenforschung auch weiterhin der Aufgabe gewachsen ist, die Ergebnisse der hochkomplexen Experimente präzise und effizient zu analysieren.

Ein Grundstein für die Forschung und Gesellschaft von morgen
Doch die Bedeutung des Pilotprojekts geht weit darüber hinaus: Es treibt den digitalen Wandel in Forschung und Entwicklung voran und betont, wie wichtig innovative digitale Methoden für die gesamte naturwissenschaftliche Grundlagenforschung des 21. Jahrhunderts sind. Das Bundesforschungsministerium sichert so die Spitzenforschung von morgen, indem es neben neuen digitalen Technologien auch in kompetente Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler investiert. Ebenso wie bei der Entwicklung des Internets – die auf eine Entwicklung im europäischen Kernforschungszentrum CERN zurückgeht – ist auch in Zukunft zu erwarten, dass diese Kompetenzen und Technologien nicht nur die physikalische Forschung revolutionieren, sondern auch vielfältigen Nutzen für die Gesellschaft bringen werden.

Weiterführende Links

www.bmbf.de

Foto: CERN