Cloud Computing für Forschungszwecke

"World Community Grid" ermöglicht die Bearbeitung komplexer Rechenoperationen - Bereitstellung freier Rechenkapazitäten auch aus einer IBM-internen Cloud
Cloud Computing: Rund um den Globus bündelt IBM die ungenutzte Rechenleistung internetfähiger Computer und stellt diese als Spende in den Dienst humanitärer Grundlagenforschung

(06.04.09) - Was passiert, wenn die Rechenleistung von 1,2 Millionen Rechnern auf der ganzen Welt gebündelt und zur Lösung der dringendsten Menschheitsprobleme genutzt wird? Das von IBM initiierte "World Community Grid" (WCGrid) liefert die Antwort: Ausschließlich für humanitäre Forschungszwecke eingesetzt, ermöglicht es die Bearbeitung komplexer Rechenoperationen, ohne dass wissenschaftliche Einrichtungen selbst teure Rechenzentren vorhalten müssen. Als eine Art virtueller Supercomputer bündelt es die ungenutzte Rechenleistung einzelner PCs und Server. Auch private Nutzer können so zum wissenschaftlichen Fortschritt beitragen.

Das Prinzip des verteilten Rechnens ist simpel: Mit Hilfe einer Software vereinen sich eine Vielzahl internetfähiger Computer im virtuellen Raum und schaffen ein großes System mit immenser Rechenleistung. Statt beispielsweise in einer Ruhephase auf Stand-by zu schalten, stellt der Heimcomputer einen kleinen Teil seiner ungenutzten Rechenkapazitäten ausgewählten Forschungsprojekten zur Verfügung, von denen das WCGrid als Einziges in der Welt gleich mehrere unter einer Oberfläche vereint.

Mathematische Berechnungen werden also nicht gebündelt von einem Supercomputer bearbeitet, sondern in kleinen Paketen auf alle angeschlossenen Rechner im Grid verteilt. Die benötigte Forschungszeit wird durch die Unterstützung von derzeit über 430.000 registrierten Nutzern von Jahrzehnten auf Monate verkürzt. Das Forschungsspektrum reicht von Klimaschutz über Nahrungsmittelsicherung bis hin zu Aidsforschung - die Auswahl der Projekte bleibt dem Nutzer selbst überlassen.

Um ungenutzte Rechenzeit zu spenden, müssen sich PC-Nutzer lediglich unter www.worldcommunitygrid.org registrieren und eine kleine, sichere Software installieren. Den Rest übernimmt die Technik eigenständig. Kürzlich sind zwei neue Projekte hinzugekommen:

Mit "Help Fight Childhood Cancer" starteten IBM und die Wissenschaftler am Institut für Krebsforschung der Universität Chiba (Japan) ein Projekt zur Bekämpfung des Neuroblastoms. Jener Tumor stellt eine der häufigsten Todesursachen bei Kleinkindern mit bösartigen Neubildungen dar. Erklärtes Ziel des Forschungsvorhabens ist es, eine medikamentöse Behandlung zu finden, die das Wachstum dreier Proteine unterdrückt, denen eine Schlüsselrolle bei der Evolution des Krebses zugesprochen wird.

Die japanischen Wissenschaftler werden entsprechende Laborexperimente simulieren. Die Berechnung dieser insgesamt 9 Millionen virtuellen chemischen Experimente würde sich auf einem einzelnen Rechner zu über 8000 Jahren Rechenzeit aufsummieren. Mithilfe des WCGrid wird das Vorhaben voraussichtlich binnen zwei Jahren abgeschlossen sein.

Das "Clean Energy Project” hat die Entwicklung polymerbasierter Solarzellen zum Ziel, die als saubere Energiequelle dabei helfen sollen, dem steigenden Energiebedarf der Weltbevölkerung zu begegnen. Forschungspartner ist das Institut für Chemie und chemische Biologie der Harvard-Universität. Durch die Nutzung des WCGrid können die Wissenschaftler die elektronischen Eigenschaften zehntausender organischer Materialien in einer virtuellen Umgebung berechnen, anstatt sie in jahrelangen herkömmlichen chemischen Verfahren im Labor zu untersuchen. Binnen zwei Jahren sollen durch diesen vergleichenden Prozess Materialien identifiziert werden, die sich für die kostengünstige Entwicklung neuartiger Solarzellen und Speichereinheiten eignen.

IBM stellt Server, Software und den technischen Service bereit, um das Grid zu betreiben und sorgt gleichzeitig für die nötige Sicherheit - unter anderem durch den Virenschutz und die Kennzeichnung der an den WCGrid-Client gesendeten Daten mit einer digitalen Signatur. Neu ist zudem die Bereitstellung freier Rechenkapazitäten aus einer IBM-internen Cloud. Beim Cloud Computing nutzen Unternehmen Hardware, Software und Services über ein Netzwerk dynamisch und nach Bedarf, um ihre IT effizienter einzusetzen und Kosten zu senken. In der Masse sind es aber die vielen Privatnutzer im Internet, die mit ihren Rechenspenden zur Lösung der Forschungsfragen beitragen.

Das WCGrid steht wissenschaftlichen Projekten zur Verfügung, die einen öffentlichen, nicht-kommerziellen Hintergrund haben und humanitären Zwecken dienen. Die durch das WCGrid errechneten Ergebnisse werden unter "Public Domain" (Gemeinfreiheit) veröffentlicht und können von Forschern weltweit frei genutzt werden. Selbstverständlich können sich auch deutsche Forschungseinrichtungen auf der www.worldcommunitygrid.org um die Rechenspenden bewerben. (IBM: ra)

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