Technische Innovationen und neue Services

Neue Höchstleistungsrechner, praktische Speicherlösungen, weitere nützliche Services für die Digitalisierung von Forschung und Lehre: Wer auf die IT-Dienste des Leibniz-Rechenzentrums setzt, kann sich 2024 auf Neues freuen.

 

Das Ergänzungssystem von SuperMUC-NG, die Phase 2 oder SNG-2, ist im Rechnerwürfel des Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) installiert. Der Höchstleistungscomputer (HPC) wird seit 22. Januar von einigen Forschenden oder Early Usern getestet und von LRZ-Spezialist:innen für den Betrieb vorbereitet. Mit 960 Graphics Processing Units (GPUs) von Intel  beschleunigt das System klassische Berechnungen und ermöglicht daneben Verfahren der Künstlichen Intelligenz (KI). Damit Forschende notwendige Workloads und Werkzeuge, die SNG-2 bietet, besser kennenlernen und sofort ausprobieren können, hat sich das Mentor:innen-Team vom Computational X Support (CXS) am LRZ mit Daten- und KI-Expert:innen aus dem Big Data & Artificial Intelligence-Team verstärkt. Außerdem sind in Kooperation mit Chiphersteller Intel Workshops und Trainings fürs erste Halbjahr 2024 über den Umgang mit SNG-2 in Vorbereitung.

Doch der Supercomputer ist nicht die einzige Neuerung, die Wissenschaftler:innen und Studierende vom LRZ erwarten: 2024 stehen Anschaffungen innovativer Technologien ebenso wie neue Dienste auf der Agenda, für die das LRZ teilweise mit bayerischen Hochschulen zusammenarbeitet. Eine Übersicht:

HPC-Systeme und Speicher

Neben dem Betriebsstart von SNG-2 läuft gerade die Beschaffung eines neuen Linux-Clusters. Projektname CoolMUC-4. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat den Antrag zur Beschaffung bewilligt. Ein größerer Teil dieses System wird  GPU enthalten und damit die wissenschaftliche Methodik bereichern: Klassische Berechnungen lassen sich mit Mustererkennung und KI-Modellen kombinieren, so dass Simulationen durch Surrogatmodelle und Emulatoren erweitert werden können. Wie SNG-2 wird auch CoolMUC-4 nach und nach mit Tools für die Verarbeitung von Forschungsdaten ausgestattet.

Effizienter und stärker zeigt sich auch terrabyte, die Hochleistungsplattform für die Analyse von Erderkundungsdaten, die das LRZ gemeinsam mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) aufbaute und betreibt. Sie wurde im Herbst mit zusätzlicher Rechen- und Speicherkapazität ausgestattet, schafft damit jetzt 3,4 Billiarden Gleitkommaoperationen pro Sekunden. Ein großer Teil der DLR-Daten kann in vorinstallierten Applikationen verarbeitet werden. Mit diesen „Analysis ready Data“ unterstützt terrabyte unter anderem Forschung zum Klimawandel, zur Siedlungsentwicklung oder auch rund um die Nutzung von Wald-, Flur- und Wasserflächen. KI funktioniert auf Basis großer Datenmengen, dadurch werden Speicher wichtiger, außerdem aus Gründen der Energieeffizienz der schnelle Transport von Daten: Daher werden jetzt die Kapazitäten von terrabyte nochmals erweitert. Außerdem planen die LRZ-Spezialist:innen die Anschaffung weiterer Server, um das Data Science Storage (DSS) und das Data Science Archive (DSA) zu optimieren. Auch das Archiv- und Backupsystem (ABS) steht gerade unter besonderer Beobachtung und soll 2024 durch leistungsfähigere Systeme ergänzt werden.

Künstliche Intelligenz (KI) und Quantencomputing

Nicht nur die HPC-Ressourcen sind jetzt durch GPU KI-fähig: Für die vielfältigen Bedürfnisse an KI in der Wissenschaft betreibt das LRZ seine AI Systems, die Computer Vision sowie das Training von KI-Modellen mit Daten ermöglichen. Außerdem hostet das LRZ das gleiche System für das Munich Centre for Machine Learning (MCML). Bei Bedarf können die Kapazitäten beider Systeme durch das jeweils andere erhöht werden. Beide Systeme werden 2024 ebenfalls mit weiteren Prozessoren ergänzt.

Ein technisches Upgrade macht zudem das Cerebras CS-2-System vielseitiger für den Einsatz in der Forschung. Sein Riesen-Chip ist für den schnellen Datenfluss und für das Training mit Daten entwickelt. Das LRZ-Team Big Data & Artificial Intelligence (BDAI) prüft gerade neue Funktionalitäten und mitgelieferte Tools, bevor das System wieder für Forschende freigegeben wird.

Noch 2023 erreichte das Quantum Integration Centre (QIC) des LRZ ein Quantensystem auf Basis von gefangenen Ionen. Es ergänzt die vorhandenen Systeme, die mit supraleitender Technik arbeiten. So viel kann schon verraten werden: 2024 wird weitere Quantentechnologie hier landen, die das LRZ als Beschleuniger in seine Supercomputer integrieren und den Partnerinstitutionen innerhalb des Munich Quantum Valley (MQV) zur Verfügung stellen wird, etwa um den Munich Quantum Software Stack weiter auszubauen. Für den Zugriff auf die Quantencomputer nimmt das Bavarian Quantum Portal konkrete Formen an. Darüber sollen einmal auch europäische Forschende auf Quantentechnologien zugreifen können. Bis 22. Januar 2024 lief die Ausschreibung der EuroHPC Joint Undertaking, die am LRZ einen von sechs europäischen, hybriden Quantencomputern auf Basis von Supraleitern platzieren will und die nun Konzepte auswertet und die Beschaffung plant.

Sicherheit und Services

Neue Technologien aus und für die Forschung münden am LRZ mittelfristig in neue IT-Dienste und Sicherheitsmaßnahmen. Dafür wird das LRZ 2024 die Zusammenarbeit mit dem Digitalverbund Bayern intensivieren und mit den darin organisierten Hochschulen Strategien gegen Cyberattacken und für IT-Security und mehr entwickeln. Fest steht schon heute, dass BayernShare, die Plattform zum Austausch von Dateien, mit der Zwei-Faktoren-Authentifizierung (2FA) abgesichert wird. Für das bestehende und neue Linux-Cluster wird ebenfalls ein webbasierter Zugang mit 2FA implementiert werden.

Das Zentrum für Virtuelle Realität und Visualisierung (V2C) führt 2024 Video-on-Demand- sowie Streaming-Services ein: Damit können Forschungseinrichtungen Videos einfacher im Internet verbreiten oder Vorträge und Workshops einer großen Zahl von Zuschauer:innen zugänglich machen – ein Meilenstein für die Wissenschaftskommunikation von Forschungsprojekten.

In europäischen Projekten wie EXA4MIND oder auch durch Mitarbeit an der Nationalen Forschungsdateninfrastruktur (NFDI) entwickelt das LRZ viele Werkzeuge für das Management von Forschungsdaten und Workflows mit hohen Datenvolumen. Schon im Frühjahr wird ersten ausgewählten Partner:innen das LRZ FAIR Data Portal zum Testen zur Verfügung gestellt: Dort finden die Forschenden praktische Möglichkeiten, um Datensätze aus dem LRZ Storage recherchierbar zu machen und nach den weit verbreiteten FAIR-Regeln zu veröffentlichen. Wenn sich das System bewährt, wird es für eine breitere Nutzerschaft angeboten.

Nicht zuletzt wird das LRZ seine Website modernisieren und in den Social Media sichtbarer werden. Neben Linkedin und X (ehemals Twitter) hat das PR-Team eine Präsenz bei Mastodon aufgebaut und plant weitere Videos für den LRZ-Youtube-Kanal. Reinschauen lohnt sich: #discoverLRZ.

Energie und Umwelt

LRZ-Spezialist:innen, insbesondere die geplanten Hochleistungssysteme und Computerressourcen brauchen Platz, außerdem – zur Steigerung von Energieeffizienz und Nachhaltigkeit – eine ausgeklügelte Infrastruktur zur Kühlung mit heißem Wasser. Dafür plant das LRZ einen Erweiterungsbau, in dem künftig nicht nur die Versorgung künftiger Supercomputer mit Strom, sondern innovative Technologien wie Quantensysteme platziert werden sollen.

Konkreter wird das Vorhaben, selbst Energie zu produzieren: 2024 werden auf dem Dach von Institutsgebäude 2 die ersten Photovoltaik-Module installiert, im Jahr darauf wird das südliche LRZ-Gebäude  ebenfalls damit ausgestattet. Nebenbei ist am LRZ ein Managementsystem zur Sammlung und Auswertung von Energie- und Umweltdaten über den Betrieb in Vorbereitung: Damit lassen sich gesetzlich geforderte Kennzahlen zuverlässig ermitteln, außerdem diejenigen Informationen, mit denen IT-Dienste und Computerressourcen für Forschung und Lehre in Sachen Nachhaltigkeit weiter optimiert werden können. (vs)