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24. Januar 2022

Wie man Computerressourcen bei Experimenten effektiver nutzen kann

Das Konsortium PUNCH4NFDI wird für fünf Jahre gefördert

Bei wissenschaftlichen Experimenten zu den grundlegenden Bestandteilen der Materie und ihren Wechselwirkungen entstehen immer größere Datenmengen, die verarbeitet und analysiert werden müssen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der Teilchen-, Astro-, Astroteilchen-, Hadronen- und Kernphysik haben sich daher zu einem Konsortium zusammengeschlossen. Ziel ist es, die riesigen Datensätze von vielen Experimenten „nachhaltig“ so zu organisieren, dass alle Daten leicht auffindbar, gut zugänglich, verknüpfbar sowie wiederverwendbar werden. Die Beteiligung des FIAS am Konsortium PUNCH4NFDI (engl: „Particles, Universe, NuClei, and Hadrons for the NFDI“) wird im Rahmen der Nationalen Forschungsdateninfrastruktur (NFDI) für zunächst fünf Jahre mit insgesamt fast 280.000 € gefördert.

Um noch genauere Ergebnisse zu erhalten, werden viele zukünftige wissenschaftliche Experimente aus dem PUNCH-Bereich ein Vielfaches der bisherigen Datenmengen verarbeiten müssen. Gleichzeitig steigen die technischen Anforderungen für die Verarbeitung bei höheren Datenraten. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler stehen also vor der Herausforderung, auf viel kürzeren Zeitskalen weitaus komplexere Entscheidungen als bisher zu treffen und müssen dabei die vorhandenen Computerressourcen effektiver nutzen.

Neben dem Hauptantragsteller DESY gehört auch das FIAS zusammen mit 18 weiteren Förderungsempfängern zum Konsortium PUNCH4NFDI. Dieses beinhaltet auch noch 23 weitere Partner aus der Helmholtz-Gemeinschaft, der Max-Planck-Gesellschaft, der Leibniz-Gemeinschaft sowie von Universitäten, wie beispielsweise auch die Goethe-Universität.

Am FIAS ist ein Fokus der Forschungsgruppe von Prof. Dr. Lindenstruth schon länger darauf ausgerichtet, parallele Prozessorsysteme und Computercluster, die oft unter hohen Echtzeit- und Zuverlässigkeitsanforderungen stehen, weiterzuentwickeln. Diese Expertise wird nun in den Aufgabenbereich 5 „Data Irreversibility“ des Konsortiums eingebracht, die der am FIAS arbeitende Wissenschaftler PD Dr. Andreas Redelbach, gemeinsam mit Prof. Dr. Michael Kramer vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn, leitet. In diesem Arbeitsschwerpunkt geht es darum, Muster in Detektordaten unter Echtzeitanforderungen zu erkennen und damit idealerweise nur Daten von „Interesse“ dauerhaft zu speichern. Eine möglichst effiziente Datenselektion unter optimaler Hardware-Nutzung setzt zukunftsweisende, unter anderem am FIAS entwickelte, Konzepte von Green IT um.

Die zu erwarteten Lösungen könnten daher auch für weitere, datenintensive, Forschungsfelder bei der Optimierung der Signalsuche relevant sein und zukünftige Entdeckungen erleichtern. Eine interdisziplinäre Anwendung der statistisch aufwändigen Simulationstechniken aus dem PUNCH-Bereich hat sich bereits bei der Interpretation epidemiologischer Daten ergeben.

Das FIAS ist zudem seit September 2021 Mitglied im gemeinnützigen Verein NFDI e.V. Dieser widmet sich der Förderung von Wissenschaft durch eine Nationale Forschungsdateninfrastruktur, die ein übergreifendes Forschungsdatenmanagement in Deutschland etabliert und fortentwickelt.

Am Ende der ersten Förderperiode im Herbst 2026 besteht die Möglichkeit auf eine weitere Förderung von NFDI-Konsortien mit dem Ziel, das Potential möglichst aller Forschungsdaten langfristig auszuschöpfen.