HPC Projekte am RRZK

Ein Überblick aktueller HPC Projekte am RRZK aus verschiedensten Fachrichtungen

• German Human Genome-Phenome Archive (GHGA)
• HPC.NRW
• ORKA-HPC: OpenMP für rekonfigurierbare heterogene Architekturen
• Abgeschlossene Projekte

Das GHGA hat das Ziel die Verfahren und Prozesse für die Hinterlegung und den Zugriff auf menschliche Datensätze zu optimieren. Eine Infrastruktur für einen offenen Umgang mit Omics-Daten soll entstehen, bei der gleichzeitig eine sichere Verwahrung der persönlichen Daten sichergestellt ist. Es soll dabei eine weitest gehende technische und organisatorische Vereinfachung erreicht werden, bei gleichzeitiger Gewährleistung der vollständigen Einhaltung der aktuellsten und höchsten Datenschutz- und Sicherheitsstandards.

Den Forschenden soll der Zugang über ein einfaches Datenzugriffsportal ermöglicht werden. Hierzu muss eine vielfältige und verteilte Dateninfrastruktur mit beträchtlichen Datenerzeugern und skalierbaren Cloud-Technologien integriert und optimiert werden. Zudem müssen die Kommunikation mit Datenzugriffsausschüssen und die technischen Details zur Regulierung des verteilten Datenzugriffs optimiert werden.

Projektbeteiligte:

• The German Cancer Research Center Heidelberg (Koordinierende Institution)
  • Direktorium: Prof Dr. Oliver Stegle (Sprecher), Prof. Dr. Oliver Kohlbacher, Dr. Jan Korbel, Prof. Dr. Eva Winkler
• The German Cancer Research Center Heidelberg: Oliver Stegle, Benedikt Brors, Ivo Buchhalter, Daniel Hübschmann, Martin Lablans, Peter Lichter
• Eberhard-Karls-Universität Tübingen: Oliver Kohlbacher, Jens Krüger, Sven Nahnsen, Thomas Walter
• University Hospital Tübingen: Holm Graessner, Nisar Malek, Stephan Ossowski, Olaf Rieß
• Charité - Universitätsmedizin Berlin: Michael Hummel, Thorsten Schlomm
• Technische Universität München: Julien Gagneur, Thomas Meitinger, Juliane Winkelmann
• Europäisches Laboratorium für Molekularbiologie, Heidelberg: Oliver Stegle, Peer Bork, Wolfgang Huber, Jan Korbel
• Max Delbrück Center for Molecular Medicine, Berlin: Dieter Beule, Uwe Ohler
• Technische Universität Dresden: Andreas Dahl, Wolfgang E. Nagel
• University Hospital Heidelberg: Dirk Jäger, Julio Saez-Rodriguez, Christoph Schickhardt, Eva Winkler
• Heidelberger Akademie der Wissenschaften, Heidelberg: Fruzsina Molnár-Gábor
• Universität zu Köln: Viktor Achter, Ulrich Lang, Susanne Motameny
• Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Kiel: Philip Rosenstiel
• Helmholtz Zentrum München: Thomas Meitinger, Annette Peters, Juliane Winkelmann
• Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen e.V., Bonn: Joachim Schultze
• Universität des Saarlandes, Saarbrücken: Jörn Walter
• German National Cohort, Heidelberg 

Projektlaufzeit: seit Oktober 2020 

https://ghga.dkfz.de/

Mit dem Nordrhein-Westfälischen Kompetenznetzwerk für Hochleistungsrechnen (HPC.NRW) entsteht die organisatorische und auch personelle Voraussetzung, für eine kompetente und thematisch weit gefächerte Anlauf- und Beratungsstelle für die HPC-Nutzenden in NRW. Das Know-how der größeren Ebene 2 HPC-Zentren (auch Tier-2 genannt) wird mit den Beratungsdienstleistungen der darunterliegenden Ebene (Ebene 3) kombiniert. Es entsteht ein leistungsstarkes HPC Beratungsnetzwerk. So soll auch die Grundversorgung für Standorte ohne Ebene 3-Zentren und der Fachhochschulen sichergestellt werden. Etabliert werden soll ein fairer, einheitlicher und strukturierter Zugang für HPC-Nutzende an allen Hochschulen in ganz NRW.

Ebenso wichtige Punkte der Umsetzung des HPC-Landeskonzeptes, welches mit angestoßen wurde durch die Empfehlungen des Wissenschaftsrats zur „Strategischen Weiterentwicklung des Hoch- und Höchstleistungsrechnens in Deutschland“, sind Struktur, Effizienz und Transparenz. Eine strukturierte Bereitstellung von HPC Ressourcen unterstützt die Nutzer bei der Auswahl der passenden Ebene, des Clusters und kann gegebenenfalls Hilfestellung zu Rechenzeit-Antragsstellung geben. Die landesweite Vernetzung und der Austausch unter den Standorten fördern eine effiziente und effektive Nutzung der Rechenleistung und helfen die Qualität des Betriebes zu verbessern. Eine transparente Darstellung der verfügbaren Ressourcen und die gemeinsame Abstimmung sind nötig für die Etablierung von einheitlichen und wissenschaftsgeleiteten Beantragungs- und Bewilligungsverfahren für alle Hochschulen in NRW.

Weitere Informationen unter HPC-Landeskonzept der Hochschulen in NRW

Kontakt: Viktor Achter

Konsortialpartner:

• RWTH Aachen University, IT Center (Konsortialführer)
• Universität Bielefeld, Bielefelder IT Servicezentrum
• Ruhr-Universität Bochum, IT Services
• Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Hochschulrechenzentrum
• Technische Universität Dortmund, IT und Medienzentrum
• Heinrich-Heine Universität Düsseldorf, Zentrum für Informations- und Medientechnologie
• Universität Duisburg-Essen, Zentrum für Informations- und Mediendienste
• Universität zu Köln, Regionales Rechenzentrum
• Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Zentrum für Informationsverarbeitung
• Universität Paderborn, Hochleistungs-IT-Systeme
• Universität Siegen, Simulationstechnik und wissenschaftliches Rechnen
• Bergische Universität Wuppertal, Zentrum für Informations- und Medienverarbeitung

https://hpc.dh.nrw/

BMBF-Förderkennzeichen: 01lH17003A

Das Projekt ORKA-HPC befasst sich mit heterogenen HPC-Architekturen unter Einsatz von FPGA-Beschleunigern. Die Rekonfigurierbarkeit von FPGAs ermöglicht sehr effiziente Implementierungen ausgewählter algorithmischer Kernels verschiedener Applikationsklassen. Dabei ist die Programmierung von FPGAs bisher vorwiegend Spezialisten vorbehalten und sehr zeitaufwendig, wodurch deren Verwendung im HPC-Bereich derzeit noch selten ist. Jüngste Entwicklungen adressieren die bessere Kopplung zwischen FPGA-Subsystem und Host. ORKA-HPC beabsichtigt, FPGAs den Softwareentwicklern im HPC-Bereich zugänglich zu machen und den Software-Portierungsaufwand auf FPGAs wesentlich zu reduzieren.

Hierzu soll eine produktive Verwendbarkeit von FPGAs über OpenMP, als bislang am stärksten adaptiertes Shared Memory Programmiermodell, etabliert werden. Bisherige OpenMP-Implementierungsversuche konzentrieren sich auf die Umsetzung einzelner Teilaspekte und adressieren insbesondere nicht die für HPC notwendigen Performance-Aspekte. Für einen ganzheitlichen Ansatz sind daher auch Forschungsarbeiten nötig, zum Beispiel zu neuen Ansätzen bei der Repräsentation von Programmcodes und heuristischen Methoden zur Optimierung für inhärent parallele Architekturen.

Kontakt: Viktor Achter

Projektbeteiligte

• Universität zu Köln: RRZK - Prof. Dr. Ulrich Lang (Projektkoordination)
• Fraunhofer-Institut für Algorithmen und wissenschaftliches Rechnen (SCAI): Horst Schwichtenberg
• Friedrich Alexander Universität Erlangen: Lehrstuhl für Programmiersysteme - Prof. Dr. Michael Philippsen
• Konrad-Zuse-Zentrum für Informationstechnik Berlin (ZIB): Dr. Thomas Steinke
• Assoziierte Partner
• Intel GmbH

Projektlaufzeit: 01.11.2017-31.07.2021

Projektwebseite ORKA-HPC

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