Wie KI uns bei der Bewältigung künftiger Exa-Arbeitslasten helfen kann
Europa entwickelt hochmoderne Supercomputer, die Forschenden eine beispiellose Rechenleistung zur Unterstützung wissenschaftlicher Entdeckungen bieten. Aber auch komplexe Simulationen wie Wettervorhersagen und Luftfahrtkonstruktion erzeugen große Mengen an Informationen, die mit herkömmlichen Methoden nur schwer zu analysieren sind. Für das Projekt ACROSS werden Modelle der künstlichen Intelligenz (KI) eingesetzt, um bestehende Hochleistungsrechner zu verbessern. KI könnte Softwareinstrumente für das Hochleistungsrechnen in verschiedenen technologischen Bereichen revolutionieren, z. B. bei der Beschleunigung des Entwurfsprozesses für kritische Flugzeugkomponenten, der Verbesserung der Genauigkeit von Wettervorhersagen und der Weiterentwicklung von Simulationen zur CO2-Abscheidung und -Speicherung, um eine sauberere Energiezukunft zu unterstützen. Alberto Scionti, leitender Forscher bei der LINKS Foundation in Italien und Leiter Öffentlichkeitsarbeit bei ACROSS, erklärt: „KI-Modelle sind inzwischen so weit fortgeschritten, dass sie die Komplexität unserer Welt erfassen können. Damit bieten sie zweifellos die Möglichkeit, Softwareinstrumente für das Hochleistungsrechnen zu optimieren und damit die Fähigkeit Forschender, mehr zu erforschen und zu entdecken, zu beschleunigen.“ Das ACROSS-Konsortium, bestehend aus 17 Projektpartnern aus Europa, hat sich dem Ziel verschrieben, eine konvergente Plattform zu entwerfen und zu entwickeln, die Hochleistungsrechnen, Big Data und KI integriert. Ziel war es, ein modulares, flexibles Softwarepaket zu erstellen, das der Aufgabe gewachsen ist, komplexe Arbeitsabläufe auf modernen Supercomputern zu bewältigen und traditionelle Simulationen mit KI-Modellen und Big-Data-Verarbeitung zu kombinieren. Dadurch wird es für Nutzende einfacher, ihre Arbeitsabläufe zu beschreiben, deren Ausführung zu vereinfachen und sicherzustellen, dass Daten und Aufgaben auch bei der Nutzung von Cloud-Ressourcen reibungslos ablaufen.
Stärkerer wissenschaftlicher Fortschritt
ACROSS hat Forschenden dazu verholfen, die Leistung von Supercomputern effektiver zu nutzen. Im Rahmen des Projekts wurden neue Instrumente entwickelt, die eine tiefere Analyse und komplexere Simulationen unterstützen und so die Forschung voranbringen. Im Bereich der Luftfahrt hat ACROSS den Zeitaufwand für die Durchführung von Simulationen verringert und den Entwurfsprozess für kritische Triebwerkskomponenten verkürzt. Somit wird dazu beigetragen, effizientere und umweltfreundlichere Flugzeuge herzustellen. „Das Pilotprojekt für die Luftfahrt hat das KI-Modell auf eine neue Stufe gehoben, indem mehrere Parameter gleichzeitig anvisiert und so die Geschwindigkeit jedes einzelnen Arbeitsablaufs weiter erhöht wurde“, sagt Scionti. Zu den Ergebnissen von ACROSS gehört auch die optimierte der Datenverarbeitung für die Wettervorhersage. Sie sorgte für genauere Wettervorhersagen, die für die Abschwächung der Auswirkungen extremer Wetterereignisse entscheidend sind. Schließlich wurden projektintern auch die Simulationen der CO2-Abscheidung und -Speicherung verbessert, die für die Verringerung der Treibhausgasemissionen und die Eindämmung des Klimawandels unerlässlich sind.
Fortgeschrittene Berechnungen
ACROSS gewährleistete vorhersehbare Ausführungszeiten für komplexe Arbeitsabläufe, wodurch Forschende effizienter mit KI-Modellen experimentieren konnten. Diese deterministische Ausführung von Arbeitsabläufen erlaubte es den Forschenden, Experimente mit größerer Präzision und Zuverlässigkeit zu planen und durchzuführen, und hat zu einer Verbesserung des gesamten Forschungsprozesses geführt. Außerdem ebnete die Erforschung von durch das menschliche Gehirn inspirierten Architekturen den Weg für künftige Effizienzsteigerungen bei der Datenverarbeitung. Diese neuronalen Netze versprechen erhebliche Verbesserungen bei der Verarbeitungsgeschwindigkeit und der Energieeffizienz, wodurch Computer – und die Forschung – wesentlich schneller werden. Das Projekt ACROSS wurde mit Unterstützung des Gemeinsamen Unternehmens für europäisches Hochleistungsrechnen durchgeführt, einer Initiative, die zur Entwicklung eines Ökosystems für Hochleistungsrechnen von Weltrang in Europa gegründet wurde.
Schlüsselbegriffe
ACROSS, Gemeinsames Unternehmen für europäisches Hochleistungsrechnen, Supercomputer, Hochleistungsrechnen, KI, künstliche Intelligenz, Daten, Big Data, Luftfahrt, Klima, CO2, Softwarepaket, Arbeitsablauf
