IT-Plattform für Forschungslabs Wie viel Platz braucht eine HPC-Plattform für F&E?

Der gemeinnützige, unabhängige Verein LAB³ finanziert seine Infrastruktur aus Spenden und bietet seine IT-Plattform für Einzelpersonen, Start-ups, Unternehmen, Universitäten und der Kommunalwirtschaft an. Jetzt hat LAB³ ein HPC-Rechen-Cluster aufgebaut, zu dem Legrand spezielle Schranksysteme beigesteuert hat.

Der Verein LAB³ betreibt mehrere Forschungslabore und eine cloudbasierte IT-Plattform für aufwändige, KI-unterstützte Analysen und Simulationen. Die von der restlichen IT des Vereins entkoppelte Plattform basiert auf mehreren Server-Clustern, die in zwei IT-Racks in einem kleinen Nebenraum der Vereinszentrale in Darmstadt untergebracht sind.

Der Verein LAB³ besteht seit fünf Jahren und hat seine Infrastruktur selbst aufgebaut. Dabei ist er auf Spenden angewiesen. So stammen zum Beispiel die Schränke von Modulan, einer Marke von Legrand Date Center Solutions.

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Server-Cluster für aufwändige Berechnungen und Simulationen

Bei einer spendenbasierten Infrastruktur entsteht leicht der Eindruck, dass sie unprofessionell sein könnte. Doch das Gegenteil ist hier der Fall. Auf dieser Plattform laufen derzeit aufwändige Proteinentfaltungsberechnungen, thermodynamische Flow-Analysen sowie Simulationen für die zerspanende Mechanik, für die Ultraleichtbau-Architektur und für die Mobilität von morgen.

Fabian Herrlich ist ehrenamtlich verantwortlich für die IT-Infrastruktur und hauptberuflich ein gut vernetzter IT-Experte. Ähnliches gilt für die anderen Vereinsmitglieder, die ihre Expertise in den Bereichen Rechen-Cluster, KI und Security für diese Plattform eingebracht haben.

Der HPC-Rechen-Cluster besteht derzeit aus 2.000 physischen CPU-Kernen mit insgesamt 104 Knoten und 12 TByte Arbeitsspeicher. Diese Infrastruktur soll möglichst bald um GPU-Computing Systeme zur Beschleunigung ergänzt und mit schnellen InfinityBand-Verbindungen aufgerüstet werden.

Wer nutzt die Forschungslabore?

Der gemeinnützige, unabhängige Verein bietet seine Forschungslabore sowie die IT-Plattform für Einzelpersonen, Start-ups, Unternehmen, Universitäten und der Kommunalwirtschaft an. Die Laboratorien und Technologien können beispielsweise für die Förderung von Gründungs-, Citizenscience- und Forschungsprojekten, der Datenevaluierung oder für Lehrveranstaltungen von Mitgliedern und Partnern genutzt werden.

Wenn ein Forschungsprojekt für die Infrastruktur geeignet und der rechtliche und finanzielle Rahmen gegeben ist, erhalten die Erfinder und Forschenden Zugang zum jeweiligen Labor und einen VPN-Zugang für ihr Projekt auf die HPC-Plattform. Das können auch Unternehmen sein, die eine eigene Forschungsabteilung aufbauen und dies in der LABspace-Umgebung erst einmal testen möchten, oder Konzerne, die die Zusammenarbeit mit Hochschulwissenschaftlern an einem gemeinsamen Projekt in einem Institut mit produktnaher Hardware durchführen wollen. Darüber hinaus bietet der Verein Erfindern hier Forschungsmöglichkeiten, die auf Technologien und eine geeignete Umgebung angewiesen sind, jedoch keinen Zugang in beispielsweise universitäre Laboratorien besitzen.

Entscheidend: Stromversorgung und Klimamanagement

Als Fabian Herrlich die IT-Schränke anfragte, klärte er zunächst mit Nicolas Walter, dem Modulan Vertriebsmanager für Schränke und Einhausungen, per Telefon und E-Mail ab, mit welchem Equipment die 19-Zoll-Schränke ausgestattet werden sollen und informierte ihn über die Einbausituation vor Ort. Im Wesentlichen werden dabei folgende Punkte abgehandelt:

• Für welche Art der Stromversorgung soll der IT-Schrank ausgelegt sein?

• Welche Komponenten und Geräte sollen eingebaut werden?

• Welche Ausstattung wird benötigt?

• Welche Vorrichtungen sind für die Verkabelung notwendig?

• Welche Abmessungen soll der Schrank besitzen?

• Welche Abmessungen hat der dafür vorgesehene Raum?

• Wo befindet sich darin der bevorzugte Standplatz?

• Wie wird gekühlt? Z.B. Kaltluft aus dem Unterflurboden?

Auf dieser Grundlage konnte Modulan schnell ein passgenaues Angebot erstellen. Die Schränke wurden in dem kleinen IT-Raum so gestellt, dass mit Hilfe einer Nische eine Art Warm-/Kaltgang-Lösung entstand – mit dem Warmgang zur Wand hin. Die erwärmte Luft wird von dort nach draußen geführt. Für die Zukunft ist eine Warmgang-Einhausung gegen die Wand vorgesehen, die spätestens mit der Integration der GPU-Systeme auch notwendig werden wird. Außerdem soll eine Schranküberwachung integriert werden.

HPC-Cluster als Edge-Datacenter der F&E-Abteilung

HPC-Cluster wie das von LAB³ halten zunehmend Einzug in die Unternehmens-IT. Nicht nur die Automobilindustrie und der Maschinenbau entwickeln und erforschen neue Technologien und Werkstoffe mithilfe von KI-gestützten Computersimulationen. Die Chemie- und Pharmaindustrie sowie Lebensmittelhersteller nutzen für ihre Forschung mindestens genauso aufwändige Simulationen und Analysen, die mithilfe von künstlicher Intelligenz, Sensorik und High-Speed-Infrastrukturen schneller Ergebnisse zu Tage bringen.

Viele Konzerne betreiben diese Rechenkapazitäten in ihrem zentralen Rechenzentrum. Wäre es nicht für das F&E-Team performanter, wenn diese HPC-Plattform als ausgelagertes Edge-Rechenzentrum in der F&E-Abteilung stünde? Das würde zudem das zentrale Rechenzentrum entlasten. Oft reicht eine Nische oder Stellfläche in einem Nebenraum dafür aus. Insbesondere bei beengten Platzverhältnissen oder wenn Spezialmaße notwendig werden, kann die Wahl des passenden Schranksystems aufwändig werden. Hier ist es sinnvoll, einen Anbieter zu wählen, der wie Modulan seine Schränke an die Gegebenheiten vor Ort leicht anpassen kann.

Über die Autorin

Doris Piepenbrink ist freie Journalistin in München.

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