Innovative IT-Infrastruktur für Forschung und Wissenschaft

Gute Aussichten für 2025: Das LRZ bringt neue Ressourcen in den Alltag und arbeitet an seinen IT-Services. Foto: Foyez Ullah/Adobe

BayernKI, HammerHAI, Blue Lion – 2024 wurden viele technische Ressourcen angekündigt. 2025 werden diese Pläne am LRZ und seinen Partnerorganisationen umgesetzt, zudem stehen einige Zukunftstechnologien vor ihrem Betriebsstart: Ein Ausblick, worauf sich Forschende 2025 freuen können.

Er hat seinen Platz bereits im 2. Stock des Rechnerwürfels gefunden: CoolMUC-4 beinhaltet 193 Xeon-Platinum-Prozessoren von Intel, arbeitet mit dem Betriebssystem Suse Linux Enterprise Server 15 SP16 und wird im Laufe des Jahres noch um Graphics Processing Units (GPU) erweitert. Mit dem neuen Linux-Cluster am Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) sollen Forschende klassische Simulationen berechnen und diese – nach dem Ausbau – mit Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) kombinieren. So können Modelle schneller als bisher nachgebildet werden, etwa um Wetter- oder andere Naturphänomene einzuordnen oder gründlicher zu untersuchen.

CoolMUC-4 ist nicht das einzige System, das in diesem Jahr am LRZ seinen Betrieb aufnimmt. Geht 2024 als ein Jahr der Ankündigung neuer Ressourcen und zentral organisierter IT-Infrastrukturen in die LRZ-Annalen ein, so steht 2025 die Umsetzung all dieser ehrgeizigen Vorhaben auf der Agenda: Fürs wissenschaftliche Rechnen wurden – teils mit Partnerorganisationen – innovative Technologien beschafft, zudem kommen weitere Quantensysteme in den Alltagsbetrieb. Darüber hinaus optimiert das LRZ viele seiner IT-Dienste und arbeitet weiter an seiner Resilienz, um Ausfälle seiner Services und Rechnerressourcen schneller und effizienter zu beheben sowie Angriffe auf seine Infrastruktur besser abzuwehren. „Wissenschaftlerinnen können von uns erwarten, dass unsere IT-Dienste weiterhin zuverlässig funktionieren und ihre Informationen geschützt sind“, fasst Prof. Helmut Reiser, stellvertretender Leiter des LRZ, das wichtigste Jahresziel des LRZ zusammen: Die zweite Re-Zertifizierung des Rechenzentrums in den Disziplinen IT-Service-Management (ISO/IEC 20000) und Informationssicherheit (ISO/IEC 27001) ist für den Sommer 2025 terminiert. Und LRZ-Mitarbeitende sind bereits jetzt damit beschäftigt, die Dokumentation interner Abläufe zu überarbeiten, damit externe Prüferinnen diese bewerten können und – hoffentlich – die begehrten Zertifikate ausstellen.

Supercomputing, Künstliche Intelligenz und Quantensysteme

Im Rahmen seiner Hightech-Agenda hat der Freistaat mehr als 130 KI-Professuren geschaffen und investiert nun zusätzlich in eine KI-Infrastruktur namens BayernKI, die schrittweise auf- und ausgebaut wird. Die dafür notwendigen leistungsstarken Systeme wurden am LRZ sowie dem Erlangen High Performance Computing Center NHR@FAU angesiedelt. In Kombination mit Beratung, Support und Kursangebot für KI-Expertinnen bietet BayernKI schon heute einen schnellen und flexibel skalierbaren Zugang für Forschende und Studierende aller Fachrichtungen, die KI-Modelle erforschen und entwickeln.

Wie in Bayern sollen auch in Europa nachvollziehbare, nützliche, energieeffiziente und datenschutzkonforme KI- und Sprachmodelle für alle gesellschaftlichen Bereiche entstehen. Dazu fördert EuroHPC Joint Undertaking sieben europäische AI Factories, eine davon in Deutschland: Projekt HammerHAI, das mehrere deutsche Ministerien mitfinanzieren, bietet Wissenschaftlerinnen, Unternehmen, Startups und dem öffentlichen Sektor schon bald eine innovative, für KI-Methoden optimierte Supercomputing-Infrastruktur. Wird die notwendige Technik am Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS) installiert, so trägt das LRZ Beratung und praktische Hilfe zur Nutzung bei und schafft dafür Synergien mit BayernKI. Es unterstützt Forschende etwa bei der Auswahl passender KI-Modelle, bei deren Integration auf den Systemen sowie mit Workshops und Trainings.

Neben KI ruhen die Hoffnungen auf dem Quantencomputing und Quantenprozessoren als Beschleuniger von Supercomputern: Im Sommer 2024 gelang es dem LRZ als erstem Rechenzentrum der Welt, das System Q-Exa auf Basis supraleitender Schaltkreise mit 20 Qubits in einen Supercomputer zu integrieren. Auf dieser bahnbrechenden Leistung baut das Projekt Euro-Q-Exa auf: Damit auch Europas Forschungsgemeinde zügig mit der Zukunftstechnologie rechnen kann, integriert das LRZ im Auftrag von EuroHPC Joint Untertaking einen stärkeren Quantenprozessor in seine Supercomputer. Dieser arbeitet in einer ersten Phase mit 50 Qubits – in dieser Kategorie kann der Quantenvorteil sichtbar werden, der Berechnungen und Simulationen nicht nur beschleunigt, sondern zum wissenschaftlichen Tool-Set weitere, neue Rechen- und Analysemethoden addiert. Q-Exa können Forschende ab Frühjahr, Euro-Q-Exa ab Herbst 2025 für ihre Projekte einsetzen.

Neue Systeme für den Forschungsalltag

Gleichzeitig können sich Wissenschaftlerinnen auf eine weitere Quantentechnologie freuen: Bis Sommer öffnet das LRZ einen Computer, in dem eine Ionenfalle und Laserlicht 20 elektrisch geladene Atome als Qubits fürs Rechnen nutzbar machen. Das System von Alpine Quantum Technologies (AQT) konnte schneller als geplant aufgebaut werden, zurzeit beschäftigen sich LRZ-Spezialistinnen intensiv damit, um Anwenderinnen bald tatkräftig bei ihren Arbeiten zu unterstützen. Welche Berechnungen führt dieses System besonders genau aus? Und wie hoch ist der Aufwand, um mit ihm zu rechnen? 2025 ist mit ersten Berichten darüber zu rechnen, wie sich Quantentechnologien im täglichen Einsatz unterscheiden und wo Nutzerinnen besondere Unterstützung benötigen: Wir sind auf diese Ergebnisse schon sehr gespannt.

Nebenbei wächst die Vorfreude auf den nächsten Supercomputer und Nachfolger von SuperMUC-NG: Die Verträge zum Aufbau von Blue Lion wurden Ende 2024 mit Hewlett Packard Enterprise (HPE) geschlossen. Zwar wird das System auf Exascale-Niveau erst ab 2026 installiert, doch schon in diesem Jahr starten die praktischen Vorbereitungen: Bis Sommer pirschen nämlich kleine Löwen ans LRZ. Auf dem einen Migrationssystem, Arbeitstitel: „Blue Cub“, können Forschende Codes portieren und mit Hilfe von LRZ-Expertinnen sowie den HPE Labs Europe anpassen. Dafür werden im Frühjahr geeignete Forschungsprojekte identifiziert. Am anderen System werden sich die Mentorinnen des Computational X Supports (CXS) sowie die künftigen Administratorinnen mit der neuen Technik vertraut machen. Handfeste Forschungsergebnisse stehen im Frühjahr 2025 beim SuperMUC-NG User Workshop im Mittelpunkt: Forschende zeigen, was sie an dem System berechneten, und diskutieren Erkenntnisse, die sie dabei gewannen.

Sichere und effiziente Dienste

Die (Weiter)Entwicklung der IT-Dienste des LRZ lässt sich mit den Stichwörtern Resilienz und Energieeffizienz zusammenfassen. Diese Strategie bringt Anwenderinnen und Master Usern, die sich an Lehrstühlen und Instituten um die IT-Versorgung kümmern, mehr Sicherheit und Komfort: So bekommt zum Beispiel CoolMUC-4 im Lauf des Jahres ein neues ID-Management, das nicht mehr an einzelne Projekte, sondern an Nutzerinnen gebunden und einfacher einzusetzen ist. Für die Dokumentationsplattform BayernCollab, die weiter ausgerollt wird, bereiten LRZ-Verantwortliche mehr Schulungsvideos vor, um die Vorteile bei der Gruppen- und hochschulübergreifenden Zusammenarbeit aufzuzeigen. Und mit der Einführung von Veeam Cloud Connect etwa ab Sommer 2025 können Institutionen wiederum ein zusätzliches, automatisiertes und gegen Schadsoftware geschütztes Backup beim LRZ anlegen, für das Daten verschlüsselt werden. Damit sind diese Informationen nochmals für den Fall gesichert, dass Backupsysteme der Hochschulen ausfallen.

Für den Austausch von Dateien bietet das LRZ BayernShare an, 2025 feiert der Dienst 10jähriges Bestehen und wird zusätzlich geschützt: Am Regionalen Rechenzentrum Erlangen (RRZE) wird gerade ein weiteres Desaster System installiert, das alle Daten sicherheitshalber noch einmal speichert. Sollten in Garching am LRZ Server ausfallen, können die Daten über eine schnelle Leitung blitzschnell wieder bereit gestellt werden. Bis Herbst 2025 wird überdies ein zweiter X-Win-Link zum Deutschen Forschungsnetz eingerichtet, der ebenfalls aus Sicherheitsgründen bewusst nicht auf dem Forschungscampus liegt und der den Datenverkehr aus dem Münchner Wissenschaftsnetz übernimmt, sollte sein Kollege ausfallen. Die (drahtlose) Kommunikation wird damit noch sicherer und zuverlässiger.

Beim Installieren und Betreiben von IT-Infrastruktur wird die Energieeffizienz und der Ressourcen schonende Betrieb von Rechenzentren auch aus Kostengründen immer wichtiger: 2025 liefert die hauseigene Photovoltaik-Anlage erstmals Energie für die LRZ-Büros. Wie SuperMUC-NG und CoolMUC-4 wird auch Blue Lion mit warmem Wasser gekühlt und braucht keine Lüfter mehr. Und schon wird am LRZ die nächste Zertifizierung vorbereitet: Das europäische Umweltmanagementsystem EMAS dokumentiert den Ressourcenverbrauch einer Organisation, soll in allen Bereichen helfen, mit eingesetzten Materialien, Gerätschaften oder Energie sparsamer umzugehen, und wird ins . Bis Ende 2025 entsteht dafür ein erster Umweltbericht mit Zahlen – gut möglich, dass Sie 2026 erfahren, wie das LRZ in Sachen Umweltverträglichkeit abschneidet. (vs)