Anwendungsbereiche und typische Problemstellungen

Typische Problemstellungen

Wie in der ersten Phase des Grid Computings treiben auch heute besonders rechenintensive Problemstellungen eine Vielzahl an Grid Projekten voran. Versuchsanlagen stehen teilweise weltweit nur einmalig zur Verfügung und das von ihnen produzierte Datenvolumen ist immens. Neben dem traditionellen wissenschaftlichen Umfeld nehmen auch immer mehr Unternehmen an der Entwicklung von Grids teil. Die Auswertung großer Datenmengen und die Simulation von Prozessen sind die Hauptthemenfelder dieser Grid Projekte.

klassische wissenschaftliche Disziplinen sind

• Elementarteilchenphysik (z.B. Large Hadron Collider Experimente)
• Astronomie (z.B. Datenauswertung bei Radioteleskopen)
• Bio-Informatik (z.B. Genomanalyse)
• Biologie (z.B. Simulation von Organismen und dem Zusammenspiel der unterschiedlichen Zelltypen)
• Klimaforschung (z.B. Wettervorhersage und Hochwassersimulation)
• Medizin (z.B. Visualisierung und Simulation von Prozessen)
• Ingenieursdisziplinen (z.B. Simulationen im Automobil und Flugzeugbau)

• Risikoanalyse (z.B. Simulation mit einer Vielzahl an Szenarien mit unterschiedlichen Parametern)
• Qualitätssicherung (z.B. durch Simulation verschiedener Einsatzbedingungen)
• Simulation sämtlicher Produktionsvorgänge unter verschiedenen Voraussetzungen

Anwendungsbereiche

Die D-Grid Initiative:

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützt mit der D-Grid Initiative die deutsche Gridcommunity. Durch die Bereitstellung einer Softwareumgebung soll den deutschen Universitäten und Instituten Zugang zu diversen Ressourcen ermöglicht und die Schaffung einer deutschen Grid Commuity unterstützt werden. Bisher nehmen über 100 Forschungseinrichtungen an diesem staatlich geförterten Projekten teil. Die Aufteilung der Bereiche erfolgt dabei nach Fachgebiet.

- Hochenergiephysik

- Astrophysik

- Medizin

- Klimaforschung

- Ingenieurswissenschaften

In dieser Initiative werden die typischen Probleme beim Schaffen einer funktionierenden Grid Umgebung thematisiert. Die Einrichtung der virtuellen Orgaisationen, die Abrechung der Ressourcen unter den Teilnehmern, Unterstützung bei der Entwicklung von Grid Software und Grid Services werden durch Studien und Thesenpapiere speziell für das D-Grid bereitgestellt.

Neben den an den Forschungseinrichtungen vorhandenen Ressourcen sollen in dieser Initiative Dienstleister wie z.B. das Leibnitz Rechenzentrum (LRZ) in den Verbund der deutschlandweiten Initiative eingebunden werden. Bisher versorgt das LRZ die münchner Hochschulen und andere wissenschaftlichen Einrichtungen (z.B. Max-Planck-Institute, Fraunhofer-Gesellschaft) mit zentralen und dezentralen Systemen. Weiterhin sind die Rechner von 40 Studentenwohnheimen angebunden. 

Als zentrale Systeme stehen 3 Supercomputer zur Verfügung:

• Einen Höchstleistungsrechner SGI Altix 4700 mit 26 TeraFlop/s Rechenleistung, der bundesweit genutzt wird. Dieses System wird 2007 auf über 60 TeraFlop/s erweitert.
• Hochleistungsrechner (128-Prozessor SGI Altix 3700 Bx2, 128-Prozessor SGI Altix 4700 und ein Itanium2 basiertes Linux-Cluster), die allen bayerischen Hochschulen offen stehen.
• Ein Intel IA32/EM64T basiertes Linux-Cluster. Diese Maschinen stehen vor allem den Instituten der Münchner Hochschulen zur Verfügung

Diverse Anwendungsbereiche außerhalb der Forschung:

Neben dem klassischen rein wissenschaftlichen Einsatzgebieten für Grid Computing können kooperative Nutzung von Ressourcen besonders mittelständischen Unternehmen entscheidende Vorteile bringen. Die kostenintensive Anschaffung eigener Ressourcen kann durch die Gründung einer virtuellen Organisation abgefangen werden. Rechenintensive realistische Simulation z.B. des Erstarrungsvorhangs beim Metallguss kann dabei entweder aus der Zusammenarbeit der Unternehmen selbst erfolgen, oder als Geschäftsstrategie von IT Service Dinstleistern für die jeweiligen Branchen bereitgestellt werden. Mit Grid Computing ist es nicht mehr entscheidend die für ein bestimmtes Problem notwendigen Ressourcen selbst zu besitzen, sondern einen Zugang zu ihnen zu bekommen.

Auch für große Unternehmen wäre es sinnvoll in Grid Projekte zu investieren, um einerseits die global verteilten Unternehmensstruktur in der IT abzubilden und die Zusammenarbeit mit diversen Zulieferern in gemeinsamen Projekten zu verbessern. Die Auslastung der eigenen Ressourcen und die Nutzung der "versteckten" Kapazitäten aus nicht an die IT Infrastruktur angebundenen Ressourcen, machen so eine wirtschftlichere Nutzung möglich.