Human Brain Project veröffentlicht neue Studie über Exascale-Computing-Leistung

Wissenschaftler des Human Brain Project (HBP) haben in einer neuen Forschungsarbeit dargelegt, wie Fortschritte in der Neurowissenschaft Hochleistungs-Computing-Technologie erfordern und letztendlich Exascale-Computing-Leistung benötigen werden.

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

Supercomputing als Werkzeug für das Gehirn

Katrin Amunts ist eine der Wissenschaftlerinnen und wissenschaftliche Direktorin 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.

“Das Verständnis des Gehirns in all seiner Komplexität erfordert Erkenntnisse aus mehreren Skalen – von der Genomik, Zellen und Synapsen bis zum gesamten Organ”, sagt Amunts. “Das bedeutet, mit großen Mengen an Daten zu arbeiten, und Supercomputing wird zu einem unverzichtbaren Werkzeug, um das Gehirn zu verstehen.”

Thomas Lippert ist Direktor des Jülicher Supercomputing-Centers und Leiter des Supercomputing im HBI.

“Es ist eine aufregende Zeit im Supercomputing”, sagt Lippert. “Wir erhalten viele neue Anfragen von Forschern der Neurowissenschaften, die leistungsstarke Computer benötigen, um die Komplexität des Gehirns zu bewältigen. Als Reaktion darauf entwickeln wir neue Werkzeuge, die speziell für die Untersuchung des Gehirns konzipiert sind.”

Es gibt etwa 86 Milliarden Neuronen, die das menschliche Gehirn bilden, und trillions von Kontaktstellen. Durch die Abbildung eines gesamten Gehirns in zellulärer Auflösung können Daten im Bereich mehrerer Petabytes produziert werden. Eine Elektronenmikroskopie des gesamten Gehirns würde zu mehr als einem Exabyte an Daten führen.

“Hirnforschung, Medizin und Informationstechnologie stehen vor Herausforderungen, die nur durch die Kombination der Kräfte aller drei Bereiche bewältigt werden können”, fügt Amunts hinzu.

Daten-Herausforderung der Neurowissenschaften

Die Forschungsinfrastruktur EBRAINS des Human Brain Project konzentriert sich auf die Bewältigung der großen Daten-Herausforderung der Neurowissenschaften. Durch diese Infrastruktur stehen eine Vielzahl von Werkzeugen, Daten- und Compute-Diensten für Hirnforscher zur Verfügung. Sie können Supercomputer-Systeme über die federierte Infrastruktur Fenix zugreifen, die von Europas führenden Supercomputing-Zentren eingerichtet wurde.

Europa wird voraussichtlich innerhalb der nächsten fünf Jahre seine ersten beiden Exascale-Supercomputer einsetzen. Die Supercomputer werden von der European High Performance Computing Joint Undertaking (EuroHPC JU) erworben, einem gemeinsamen Vorhaben der EU, europäischer Länder und privater Partner.

“Die Hirnforschungsgemeinschaft ist bereit, diese Exascale-Systeme zu nutzen”, schlussfolgert Amunts.