Intelligenter Speicher-Booster für große Datenmengen

Anwendungen aus der Hirnforschung profitieren

25.11.2013 - Deutschland

Die Lösung komplexer Simulationsaufgaben hängt zunehmend von der Fähigkeit ab, große Datenmengen verwalten und speichern zu können. Auf diesen Aspekt zielt ein neues Speicherkonzept, das Jülicher Experten mit IBM im gemeinsam betriebenen Exascale Innovation Center (EIC) entwickelt haben. Auf der weltweit größten Supercomputing-Konferenz, der SC13 in Denver, stellten sie eine erste Installation dieses sogenannten Blue Gene Active Storage am Jülich Supercomputing Centre (JSC) vor. Das BGAS-System soll Europas schnellsten Superrechner JUQUEEN noch besser für datenintensive Anwendungen – insbesondere aus der Hirnforschung – zugänglich machen.

Simulationen auf Supercomputern sind heute ein unverzichtbares Hilfsmittel für Wissenschaftler, um aktuelle wissenschaftliche Herausforderungen in ihrer enormen Komplexität anzugehen. Die damit einhergehende Datenflut gerät zu einem immer gewichtigeren Faktor, der die Durchführung der Berechnungen erschwert. Große Festplattensysteme bieten zwar ausreichend Kapazität, um die anfallenden Informationen außerhalb des High-Performance-Clusters, auf dem die Berechnungen laufen, abzuspeichern. Die typischerweise langsamen Übertragungsraten ermöglichen aber nur einen eingeschränkten Zugriff auf die abgelegten Daten.

"Hochkomplexe Simulationen wie zum Beispiel in der Hirnforschung erzeugen umfangreiche Datenmengen, die sich mit konventionellen Methoden nicht mehr verarbeiten lassen. Neue Ein-/Ausgabekonzepte sind daher eine der wichtigsten Voraussetzungen, um mithilfe von Höchstleistungsrechnern neue Forschungsergebnisse auf diesen Gebieten zu erzielen", erläutert der Direktor des JSC, Prof. Thomas Lippert.

Das Konzept des "aktiven Speichers" (engl. "active storage") trägt dem rasant gestiegenen Datenaufkommen Rechnung. Die Idee dahinter: In einem derartigen Speichersubsystem ist auch Prozessorleistung integriert. Damit ist es beispielsweise in der Lage, große Datensätze zu verarbeiten und zu reduzieren, bevor diese auf Datenträger geschrieben werden – und so den Zugriff deutlich zu beschleunigen. Ergänzend kommen extrem schnelle, nicht-flüchtige Flash-Speichermedien – in Jülich mit einer Kapazität von insgesamt 64 Terabyte – zum Einsatz.

Neue Möglichkeiten für die Hirnforschung

Neurowissenschaftler werden als voraussichtlich erste Anwender von dem neu installierten Flash-Speichersystem am JSC profitieren. "Bei aufwendigen Simulationen auf Höchstleistungsrechnern fallen große Datenmengen an, die extern gespeichert werden müssen, um sie später analysieren zu können," erklärt der Jülicher Neurowissenschaftler Prof. Markus Diesmann. Er hat die bei den Simulationen eingesetzte, frei verfügbare Software NEST mitentwickelt, die weltweit genutzt wird.

Auf den gängigen Systemen war es bisher nicht möglich, alle wissenschaftlich relevanten Werte zu sichern. "Aufgrund des hohen Datendurchsatzes des BGAS gehen wir davon aus, erstmals all diese Daten auf JUQUEEN erfassen und mithilfe der integrierten Prozessorleistung analysieren zu können", so Diesmann. Darüber hinaus wird das neue Speichersystem auch den interaktiven Zugriff auf die gespeicherte Information erleichtern.

Ein Team um den Jülicher Wissenschaftler vom Institut für Neurowissenschaften und Medizin hatte bereits im August dieses Jahres demonstriert, dass es die Leistungsfähigkeit der schnellsten derzeit verfügbaren Rechner für Hirnsimulationen vollständig ausschöpfen kann. Gemeinsam mit japanischen Partnern hatten sie ein neuronales Netzwerk bisher unerreichter Komplexität auf dem K Supercomputer in Japan berechnet, das 1,7 Milliarden Nervenzellen umfasst.

https://www.bionity.com/de/news/145900/intelligenter-speicher-booster-fuer-grosse-datenmengen.html