Human Brain Project veröffentlicht neues Papier zur Exascale-Rechenleistung

Wissenschaftler am Human Brain Project (HBP) haben in einem neuen dargelegt Forschungsarbeit wie Fortschritte in der Neurowissenschaft Hochleistungsrechentechnologie erfordern und schließlich Exascale-Rechenleistung erfordern werden.

Das HBP ist das größte Gehirnforschungsprojekt in Europa und eines der größten Forschungsprojekte, die jemals von der Europäischen Union finanziert wurden. Das Projekt erforscht das Gehirn und seine Erkrankungen mithilfe hochentwickelter Methoden aus Bereichen wie Informatik, Neuroinformatik und künstlicher Intelligenz (KI). 

Supercomputing als Werkzeug für das Gehirn

Katrin Amunts ist eine der Wissenschaftlerinnen und wissenschaftliche Leiterin des HBP, Direktorin des C. und O. Vogt-Instituts für Hirnforschung, Universitätsklinikum Düsseldorf und Direktorin des Instituts für Neurowissenschaften und Medizin (INM-1) am Forschungszentrum Jülich.

„Um das Gehirn in seiner ganzen Komplexität zu verstehen, sind Erkenntnisse aus mehreren Skalen erforderlich – von der Genomik über Zellen und Synapsen bis hin zur Ebene des gesamten Organs“, sagt Amunts. „Das bedeutet, dass Supercomputing bei der Arbeit mit großen Datenmengen zu einem unverzichtbaren Werkzeug wird, um das Gehirn in den Griff zu bekommen.“ 

Thomas Lippert ist Direktor des Jülich Supercomputing Centre und Leiter des Supercomputings im HBI.

„Es sind aufregende Zeiten im Supercomputing“, sagt Lippert. „Wir erhalten viele neue Anfragen von Forschern aus der Neurowissenschaftsgemeinschaft, die leistungsstarke Computer benötigen, um die Komplexität des Gehirns zu bewältigen. Als Reaktion darauf entwickeln wir neue Werkzeuge, die auf die Erforschung des Gehirns zugeschnitten sind.“

Es gibt rund 86 Milliarden Neuronen, die Billionen von Kontaktpunkten im menschlichen Gehirn bilden. Durch die Abbildung eines gesamten Gehirns mit zellulärer Auflösung können Daten im Bereich von mehreren Petabyte erzeugt werden. Eine Elektronenmikroskopie des gesamten Gehirns würde mehr als ein Exabyte an Daten ergeben.

„Gehirnforschung, Medizin und Informationstechnologie stehen vor Herausforderungen, die nur durch die Bündelung der Kräfte aller drei Bereiche bewältigt werden können“, fügt Amunts hinzu. 

Datenherausforderung der Neurowissenschaften

Die Forschungsinfrastruktur EBRAINS des Human Brain Project konzentriert sich auf die Bewältigung der Big-Data-Herausforderung der Neurowissenschaften. Durch diese Infrastruktur steht Hirnforschern eine breite Palette an Werkzeugen, Daten- und Rechendiensten zur Verfügung. Sie können über die Fenix-Verbundinfrastruktur, die von Europas führenden Supercomputing-Zentren eingerichtet wurde, auf Supercomputing-Systeme zugreifen. 

Es wird erwartet, dass Europa innerhalb der nächsten fünf Jahre seine ersten beiden Exascale-Supercomputer bereitstellen wird. Die Supercomputer werden vom European High Performance Computing Joint Undertaking (EuroHPC JU) erworben, einer gemeinsamen Initiative der EU, europäischer Länder und privater Partner.

„Die Hirnforschungsgemeinschaft ist bereit, diese Exascale-Systeme zu nutzen“, schließt Amunts.