Human Brain Project veröffentlicht neuen Artikel über Exascale-Rechenleistung

Wissenschaftler beim Human Brain Project (HBP) haben in einem neuen Forschungsartikel dargelegt, wie Fortschritte in der Neurowissenschaft Hochleistungs-Technologie erfordern und letztendlich Exascale-Rechenleistung benötigen werden.

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

Supercomputing als Werkzeug für das Gehirn

Katrin Amunts ist eine der Wissenschaftler 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 Datenmengen 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 Neurowissenschaftsgemeinschaft, die leistungsstarke Rechenleistung benötigen, um die Komplexität des Gehirns zu bewältigen. Als Reaktion darauf entwickeln wir neue Werkzeuge, die speziell auf die Untersuchung des Gehirns ausgerichtet sind.”

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

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

Datenherausforderung der Neurowissenschaft

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

Europa wird voraussichtlich innerhalb der nächsten fünf Jahre seine ersten beiden Exascale-Supercomputer bereitstellen. Die Supercomputer werden vom European High Performance Computing Joint Undertaking (EuroHPC JU) erworben, einer gemeinsamen Initiative zwischen der EU, europäischen Ländern und privaten Partnern.

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