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Das Vienna Scientific Cluster (VSC) bietet HPC-Ressourcen und -Dienste für Wissenschaftler in ganz Österreich und unterstützt hochmoderne wissenschaftliche Forschung in verschiedenen Disziplinen – von der Meteorologie über Materialwissenschaften, der Quantenchemie bis hin zur Genetik.
Das VSC ist ein Konsortium aus fünf bedeutenden Universitäten: die TU Wien, die Universität Wien, die Universität für Bodenkultur Wien, die Technische Universität Graz und die Universität Innsbruck. Die Organisation steht allen Wissenschaftlern aus allen Hochschuleinrichtungen Österreichs offen.
Die Kooperation bedeutet, dass die fünf Universitäten größere und leistungsfähigere Supercomputer beschaffen und betreiben können, als es ihnen individuell möglich wäre. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da die Nachfrage nach HPC-Ressourcen in den letzten Jahren deutlich gestiegen ist.
Dabei handelt es sich nicht nur um die gestiegene Nachfrage von Seiten der Benutzer, sondern auch um ein immer unterschiedlicheres Benutzerfeld, aus dem die Anfragen eingehen. Bisher waren die Wissenschaftler, die sich für die Inanspruchnahme der VSC-Dienste bewarben, hauptsächlich traditionelle HPC-Nutzer. Diese Benutzer führten in der Regel große parallele Workloads aus, um komplexe numerische Probleme zu lösen, hauptsächlich in Bereichen wie Computerchemie, Ingenieurwesen, Physik und Materialwissenschaft – heute ändern sich jedoch diese Trends.
Das VSC nimmt nun vermehrt Anfragen seitens nicht herkömmlicher Benutzer aus den Bereichen Biotechnologie, Sozialwissenschaften und Geisteswissenschaften entgegen. Sie möchten die HPC-Ressourcen verwenden, um zur Förderung ihrer Forschung Big Data-Analytik und maschinelles Lernen auszuführen, die sehr unterschiedliche Rechen- und Datenspeicheranforderungen im Vergleich zu traditionellen HPC-Workloads aufweisen.
Heute unterstützt das VSC mehr als 300 Forschungsprojekte aus so diversen Bereichen wie Astrophysik und Bioinformatik bis hin zu molekularer Dynamik und Linguistik.
Da die bestehende HPC-Infrastruktur die Nachfrage nicht mehr erfüllen konnte, hat das VSC eine öffentliche Ausschreibung gestartet, um einen neuen, leistungsfähigeren und energieeffizienteren Supercomputer zu beschaffen, der eine ständig wachsende Anzahl herkömmlicher und besonderer Anwendungsfälle unterstützen kann.
Das VSC wählte ein gemeinsames Angebot von Lenovo und dem HPC-Implementierungspartner EDV-Design, das die Lenovo ThinkSystem SD650-Server mit skalierbaren Intel® Xeon® Prozessoren und Direct Water Cooling-Technik nutzt. Das Lenovo-System bot das beste Preis-Leistungs-Verhältnis und die höchste Energieeffizienz aller in Betracht gezogener Lösungen. Die integrierte Wasserkühlung entfernt etwa 90 % der Wärme aus dem System,1 was den Bedarf an Luftkühlung durch Ventilatoren drastisch reduziert und somit die Energiekosten senkt.
In Zusammenarbeit mit EDV-Design implementierte das VSC ein Cluster aus 792 ThinkSystem SD650-Knoten mit 37.920 Intel® Xeon® Platinum Prozessorkernen. Die Server sind mit der Intel® Omni-Path-Architektur mit über 100 GB/s verbunden, einer Hochgeschwindigkeitsverbindung, die die Anwendungsleistung steigert, den Lastenausgleich verbessert und die Skalierbarkeit maximiert. Das Cluster ist mit einem Datenspeichersystem verbunden, das IBM Spectrum Scale verwendet und aus Lenovo ThinkSystem SR650-Servern, Lenovo ThinkSystem DE6000H hybriden Speicherarrays und IBM Flash-Speicher besteht.
Das neue Lenovo Cluster namens VSC-4 wurde zum ersten Supercomputer in Österreich, der die Petaflop-Hürde (PFLOP) sprengen konnte und eine Spitzenleistung von 3,7 PFLOPS (2,7 PFLOPS im kontinuierlichen Betrieb) erzielte, die mit dem Linpack-Benchmark gemessen wurde. Es ist die größte HPC-Installation des Landes und belegte im Juni 2020 Platz 105 auf der Liste der 500 leistungsstärksten Supercomputer der Welt.
Professor Herbert Störi, wissenschaftlicher Projektleiter am VSC, bemerkt dazu: „Die Leistung und der Durchsatz sind hervorragend, was es uns ermöglicht, Big Data- und Analyse-Workloads zu unterstützen.
VSC-4 kann die vierfache Leistung seines Vorgängers erbringen.2 Dieser wahrlich erstklassige Supercomputer wird über viele Jahre den Kern der österreichischen Forschungsgemeinschaft ausmachen.“
Wie sein Vorgänger wird der VSC-4 für eine große Spannbreite von Forschungsprojekten eingesetzt: von der Vorhersage der Auswirkungen des Klimawandels auf Flüsse und Überschwemmungsgebiete, um bessere Vorbereitungen auf veränderte Wetterereignisse treffen zu können, bis hin zu einem besseren Verständnis der Reaktion von Medikamenten auf Proteine im menschlichen Körper für eine verbesserte Arzneimittelentwicklung. Bei Inbetriebnahme unterstützte der VSC-4 bereits mehr als 40 Forschungsgruppen.
Das Feedback, das das VSC bisher erhalten hat, ist äußerst positiv. Einige Benutzer berichten, dass bestimmte Aufgaben viel schneller laufen als auf dem alten Cluster. Auch wenn dies erst der Anfang ist, ist das Interesse am VSC-4 sehr hoch, und die Forscher freuen sich, ihre Workloads auf das neue System zu verlegen.
Der VSC-4 mit der neuesten Technik von Lenovo und Intel stellt eine deutliche Verbesserung gegenüber seinem Vorgänger dar. Somit wird es Forschern möglich sein, ihre Aufgaben schneller abzuschließen und in kürzerer Zeit Erkenntnisse zu gewinnen.
Professor Störi fasst zusammen: „Über unser neues Lenovo Cluster sind wir hoch erfreut. Es erfüllt alle Erwartungen in Bezug auf Leistung, Energieeffizienz, Systemstabilität und Verwaltbarkeit. Wir sind zuversichtlich, dass der VSC-4 Wissenschaftlern aller Disziplinen dabei helfen wird, ihre Forschung voranzubringen und neue Fortschritte in ihren Bereichen zu erzielen.“
„VSC-4 leistet das Vierfache seines Vorgängers. Er ist ein wahrlich erstklassiger Supercomputer, der über viele Jahre den Kern der österreichischen Forschungsgemeinschaft ausmachen wird.“ – Professor Herbert Störi, wissenschaftlicher Projektleiter, Vienna Scientific Cluster