Big Data effizient verarbeiten - JARA-Partner an Verbundprojekt beteiligt

Forschergruppen der beiden JARA-Partner RWTH Aachen und Forschungszentrum Jülich sind gemeinsam mit weiteren Universitäten und assoziierten Partnern an einem BMBF-geförderten Verbundprojekt zur Erforschung neuartiger computergestützter Verarbeitungsmethoden für den Forschungsbereich Physik beteiligt. Ziel ist es, die Speicherung und Analyse großer Datenmengen aus Großexperimenten und Grundlagenforschung für die Zukunft und mit weiter wachsendem Datenvolumen zu ermöglichen und zu optimieren.

Unser Universum ist voller Rätsel. Beispielsweise, wenn vor dem Urknall gleich viel Materie wie Antimaterie vorhanden war, wovon die Wissenschaft heute ausgeht, warum haben sich die beiden Komponenten nicht gegenseitig vernichtet? Und warum hat sich die Materie gegenüber der Antimaterie durchgesetzt? Zahlreiche Großexperimente sind der Entschlüsselung dieser Rätsel und Beantwortung der Fragen gewidmet. Etwa der Large Hadron Collider (LHC) am CERN in der Schweiz oder das AMS-Experiment, das auf der Internationalen Raumstation ISS installiert ist.
Allen Experimenten gemeinsam ist, dass sie große Mengen von Daten erzeugen. AMS zeichnete zum Beispiel innerhalb von fünf Jahren 90 Milliarden Teilchen aus der kosmischen Strahlung auf. Am CERN werden jährlich sogar 50 Petabyte Daten erzeugt. Eine unvorstellbar große Menge und gleichzeitig eine gigantische Herausforderung für die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler.
Um Erkenntnisse aus den Daten zu erhalten, müssen diese analysiert werden. Aktuelle Methoden und Technologien stoßen dabei an ihre Grenzen. Neue computergestützte Speicher- und Rechenmethoden sind daher nötig, damit auch in Zukunft die Datenanalyse und Erkenntnisgewinnung aus den Experimenten gesichert ist. Vor allem, da die stetige Verbesserung der Auflösung der Messinstrumente und Leistungssteigerungen zur weiteren Erhöhung der Datenmenge führt.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Verbundprojekt „Innovative Digitale Technologien für die Erforschung von Universum und Materie“ als Pilotprojekt innerhalb des Rahmenprogramms „Erforschung von Universum und Materie – ErUM“ mit 3,6 Millionen Euro. Die RWTH Aachen und Das Forschungszentrum Jülich sind an diesem Projekt mit Forschergruppen beteiligt. Koordinator des Projekts ist Prof. Thomas Kuhr von der LMU – Experimental Flavor Physics Group.
Im Zentrum der interdisziplinären Forschung steht die Entwicklung neuer Prozessor-Architekturen, der Einsatz von Visualisierungstechnologien, aber vor allem auch die Verbesserung von Algorithmen und Optimierung des Deep Learnings und Künstlicher Intelligenz. Die Bestrebung liegt in erster Linie auf der Verbesserung der Computer-Infrastrukturen für die Anwendung in der physikalischen Forschung. Klar ist jedoch, dass auch andere Wissenschaftsgebiete von den Erkenntnissen und Entwicklungen profitieren werden. Das Überführen der neuen Technologien und Methoden auf andere Wissenschaften ist mehr als denkbar.