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SENDUNGSARCHIV

16.07.2007
Folge 58

Mit Power in Europa rechnen - ein Gridverbund

Supercomputer werden für die Forschung zunehmend unersetzlich. Egal ob es nun um die Simulation neuer Materialien, detaillierte Klimamodelle oder die Genforschung geht: Je leistungsstärker die Rechner, desto schneller erhalten Wissenschaftler Antworten auf zentrale Fragen.

Die Industrienationen setzen derzeit daher zu einem regelrechten Wettrennen um die schnellsten Supercomputer der Welt an. Allerdings drohen nach einer anfangs guten Position Europa und Deutschland gegenüber den USA und Asien hinterherzuhinken, berichtet das Technologie-Magazin Technology Review.

Die "Partnership for Advanced Computing in Europe", kurz PACE, wurde in diesem Frühjahr in Berlin offiziell vorgestellt . Sie soll das Nachhinken der Europäer im weltweiten Vergleich nun ändern. In 15 EU-Staaten soll dank PACE ein ganzes Netzwerk von Supercomputern für Forscher aus Universitäten und Wirtschaft entstehen. Vier Spitzenrechner der Petaflop-Klasse, von denen jeder einzelne rund eine Billiarde Rechenschritte pro Sekunde leisten sollen, sind an den Standorten Frankreich, Spanien, Großbritannien und Deutschland geplant. Gleichzeitig sollen mittelgroße Rechner auf nationaler Ebene weniger rechenintensive Aufgaben übernehmen.


Superrechner in Jülich

Mit Milliarden Rechenschritten pro Sekunde spucken Supercomputer bunte Karten zum Klimawandel und zur Entstehung von Hurrikanen aus. Genforscher simulieren mit geballter Rechenkraft Proteinstrukturen, Materialwissenschaftler neue Werkstoffe für die Nanoelektronik. "In silico" avanciert neben "in vitro" und "in vivo" zu einer zentralen wissenschaftlichen Methode, die klassische Prototypen und Reagenzglasversuche zunehmend ergänzt. Die Industrienationen setzen zu einem Wettrennen um die schnellsten Rechner der Welt an. Und nach einer anfangs guten Position drohen Europa und Deutschland hinterher zu hinken.

Mit der PACE-Initiative könnte Europa auf eine Pole-Position vorpreschen. Es soll ein  Netzwerk von Supercomputern für Forscher aus Universitäten und Wirtschaft entstehen. Vier Spitzenrechner der Petaflop-Klasse, von denen jeder einzelne rund eine Billiarde Rechenschritte pro Sekunde leisten soll, sind an den Standorten Frankreich, Spanien, Großbritannien und Deutschland geplant. Mittelgroße Computer sollen auf nationaler Ebene weniger rechenintensive Arbeiten übernehmen. Und lokal könnte ein ganzer Schwarm aus kleinen Supercomputern Forschern einen raschen Zugriff für ihre Probleme sichern. "Sonst werden wir abgehängt", sagt Achim Bachem, Vorstandsvorsitzender des Forschungszentrums Jülich und Mitinitiator von PACE. Denn die USA werden wahrscheinlich 2008 die Petaflop-Hürde nehmen und Japan plant bis 2012 sogar eine 10-Petaflop-Maschine.

Auf etwa 500 Mio € schätzt der europäische Expertenrat für wissenschaftliche Infrastruktur ESFRI (European Strategy Forum for Research Infrastructures) allein die Investitionskosten in den kommenden Jahren. Weitere 100 bis 200 Mio € jährlich sollen den Betrieb der Hochleistungsrechner sicher stellen. Ob PACE die europäischen Gutachter überzeugen wird, entscheidet sich in den kommenden Monaten. Achim Bachem glaubt fest an den Zuschlag aus Brüssel. "Es wird keinen anderen Bewerber mit dieser Qualität geben." Da alle führenden europäischen Rechenzentren - vom Gauss-Verbund in Deutschland bis zum größten Europa-Rechner MareNostrum in Barcelona - an PACE beteiligt sind, scheint die Entscheidung der Europäischen Kommission eine reine Formsache.

Gut 80 Mio € fließen dann aus Brüsseler Töpfen in die Vorbereitung und die erste Ausbauphase des ambitionierten Rechnernetzwerks. Die restlichen etwa 400 Mio € werden vor allem aus den vier dominierenden Staaten (UK, D, F, ES) kommen müssen. Da Deutschland die Konsortialführerschaft von Pace inne haben könnte, wird der Anteil von Bund und Ländern wohl kaum unter 125 Mio € liegen. "Dafür werden die vier zentralen Länder auch mehr Stimmrecht bei der Nutzung der Computer haben", sagt Bachem. Wie genau die Zusammenarbeit und das Zuteilungsverfahren laufen soll, muss noch im Detail geklärt werden. "Das dauert ein bisschen", weiß Bachem.

Der Bedarf an den Spitzenrechnern ist auf alle Fälle gegeben. "Wir rechnen mit einer Überbuchung um den Faktor 2 bis 2,5", so Bachem. Nur die besten Anträge sollen durch ein internationales Expertenteam Zugang zu den Supercomputern erhalten. Für die Organisationsstruktur können andere europäische Projekt wie das Forschungszentrum Cern oder das Fusionsprojekt Iter als Vorbild dienen. Im Unterschied zu den amerikanischen Spitzenmaschinen am Lawrence Livermore National Laboratory oder an den Sandia Labs werden die europäischen Rechner offen für jede Art der Forschung sein. Dass hier wie in den USA rüstungsrelevante Probleme berechnet werden, ist eher unwahrscheinlich.

Gerade für die exportorientierte deutsche Industrie ist das von zentraler Bedeutung. "Der Maschinenbau wird ohne solche Computersimulationen mittelfristig nicht konkurrenzfähig auf dem Weltmarkt sein", ist Resch überzeugt. Nur über die Superrechner könne der Vorsprung in exzellenter Technik gehalten werden. Parallel gilt es, neue Werkstoffe zu entwickeln. "Materialwissenschaftler wollen auf die atomare Ebene gehen", weiß Resch. Derzeit simulieren sie den Aufbau von neuen Materialien noch mit einer bescheidenen Auflösung. "Heute stehen sie da mit einer Auflösung von 100 auf 100 auf 100 Atomen vor einer Wand", so Resch. Doch die geplanten Rechner können mit einer vieltausendfachen Genauigkeit den Weg zu neuen leichten und ultrafesten Materialien weisen.

Doch Supercomputer sind keine PCs. Sie müssen fachgerecht mit Problemen gefüttert werden. Resch zieht dazu gerne den Vergleich mit einem Formel-1-Boliden heran. "Ein ungeübter Nutzer bleibt immer im ersten Gang." Parallel zum Ausbau der Rechenkapazität wird PACE die Ausbildung gezielt unterstützen. "Fachleute aus der jeweiligen Community werden mit Informatikern, die den Rechner gut kennen, zusammenarbeiten", sagt Bachem.

Bevor die europäischen Forscher mit den Supercomputern neue Erkenntnisse gewinnen und Produkte entwickeln, profitieren die amerikanischen und japanischen Hersteller wie IBM, NEC, Cray oder SGI Silicon Graphics von der steigenden Nachfrage. Europa spielt abgesehen von einigen Chips aus dem AMD-Werk in Dresden bei der Hardware kaum eine Rolle. Aber Pace könnte bei der Bedienung und der Softwaretechnologie für die Rechnerboliden marktrelevantes Wissen erzeugen. "Es geht nicht nur um den Chip, sondern um die Software und alles was daran hängt. Die Wertschöpfungkette ist sehr viel länger", sagt Bachem. Denn der heutige Supercomputer werde schon morgen auf dem Schreibtisch stehen. Und hier hat Europa die Chance, von den Softwareschmieden in Fernost oder aus dem Silicon Valley unabhängiger zu werden.



In der Sendung sprechen wir über das Projekt PACE mit Prof. Dr. Dr. Thomas Lippert von dem Forschungszentrum Jülich.


Wo sind wir auf der Welt? - Navigation

Wäre ich bei der Entwicklung von GPS, dem Global Positioning System der Amerikaner dabeigewesen, dann wäre ich wahrscheinlich schon vorher mit dem Argument - zu kompliziert - ausgestiegen. Das, was die Ingenieure da hingelegt haben, ist eine Riesenleistung. Sicherlich stand der militärische Nutzen - wie bei vielen Innovationen - im Vordergrund. Damit war auch das finanzielle Risiko abgedeckt. Denn 24 Satelliten in die Umlaufbahn zu bringen, kostet eine Stange Geld - und immer wieder treten Kosten auf, weil diese recht tief fliegenden Satelliten relativ häufig ausgetauscht werden müssen.

Wir hörten damals schon ein paar Jahre vor dem Start, dass sich in Amerika in Richtung Navigation etwas tuen soll. So recht hatten wir es nicht verstanden; denn es gab keinerlei Vorbild. Und das, was vorab an Informationen zu haben war, brachte auch kein Licht in das Dunkel. Jedenfalls sprach man von hochgenauen Atomuhren, die in den Satelliten mitfliegen sollten.

Ich kann mich entsinnen, dass wir untereinander lange diskutierten, wie das mit den Uhren denn so klappen könnte. Wenn ich die Zeit des Satelliten A und die Zeit des Satelliten B und gar noch die Zeit des Satelliten C habe - und dies sogar in genauester Zeit, "wie soll ich damit nun die Position auf der Erde bestimmen?"

Mittlerweile wissen wir alle, dass es wwunderbar funktioniert und dass man sogar -in Grenzen- die Höhe feststellen kann, auf der ich mich gegenüber dem Meeresspiegel befinde. Dieses war vorher recht mühsam zu ermitteln. Eigentlich existierte nur die barometrische Methode, die aber sehr ungenau ist.

Als dann das Signal am Himmel war und die Empfänger schon etwas preiswerter wurden, war es stets mein Wunsch, so etwas zu besitzen. Grund dafür war die Möglichkeit, eigene Programme zu schreiben, um die gesendeten Daten zu dekodieren. Am Anfang passte das gut zu unserer Technik. Die ersten Empfänger sendeten ihre dekodierten Werte im ASCII Format mit 300 Baud nach draußen.

Mit einem kleinen Programm konnte man jetzt sehen, welche Satelliten empfangen wurden, wieviele es überhaupt im Empfangsbereich gab. Man konnte sehen, welche Positionen Nord/üd und Ost/West  ausgegeben wurden. Und dann gab es noch einen superinteressanten Parameter: die Geschwindigkeit.

Jetzt konnte man sich ein Programm für den Portabele schreiben,  um die gefahrene Geschwindigkeit in km/h auszugeben. Das war doch was!

Heute nutze ich dies noch in Garmisch, wenn ich mit meinem Roller unterwegs bin. Ein abgehalfterter GPS Empfänger namens Etrex dient mir zur Geschwindigkeitsmessung und zur Aufzeichnung der gefahrenen Kilometer. Der Grund: das Seil für den Antrieb des Kilometerzählers wurde bei 500 km defekt und wurde seither nicht mehr ausgetauscht. Wahrscheinlich bin ich damit der genaueste Rollerfahrer der Welt.

Bis die Navigation jedoch ins Auto kam, war es noch ein weiter Weg. Und wie immer - am Anfang war es einfach zu teuer. Mittlerweile jedoch ist es zum Standard geworden. Die mobilen Routenplaner gibt es heute schon mit TMC und Europakarte für unter 200 Euro.

Das hätte sich damals keiner träumen lassen. Vielleicht noch ein paar Worte zu TMC, denn dieses Verfahren ist bei vielen Autofahrern noch unbekannt. TMC heisst Traffic Message Channel und es ist ein Signal, das von den Rundfunkanstalten unhörbar mit dem Programm mitgeschickt wird. Mittlerweile gibt es mit TMC Pro auch ein privat betriebenes System, das über die privaten Hörfunkkanäle mitgeschickt wird.

Aus diesem Signal lassen sich Verkehrsdaten dekodieren, die nun aktuell in die Routenplanung einfließen können. Aus einem Eventcode (wie Stau oder stockender Verkehr) und einem Locationcode ( wie Ausfahrt  35 usw.) lassen sich genaue Störungen ermitteln. Und damit kann das Gerät günstige Umwege berechnen.

In der Sendung sprechen wir als alte Hasen aus unserem großen Schatzkästchen vergangener Informationen.


Mit WLAN navigieren

Offenbar gibt es für alle technischen Verfahren auch Alternativen. Wir sprachen in der Sendung über GPS und wie einfach man damit navigieren und Positionen bestimmen kann. Doch findige Köpfe lösen das Problem auch anders - für spezielle Aufgabenstellungen. Mittlerweile sind die Innenstädte mit vielen WLAN Stationen bestückt. Wenn man nun an einer bestimmten Stelle die WLAN Signale aufzeichnet und ebenso die MAC Adressen der Sender mitnimmt, dann kann man diesen Punkt so referenzieren, dass er einmalig in der Stadt ist. Kommt man wieder an diesen Ort, so kann man mit Hilfe der gespeicherten Daten die Position wiedererkennen.

Diese Methode hat den Vorteil, dass man keinen GPS Empfänger benötigt, der nur in wenigen Handys eingebaut ist. Doch Mobiltelefone mit WLAN Adapter sind häufiger anzutreffen. Zusätzlich hat das WLAN Signal einen Vorteil. Das Signal endet nicht an der Haustür, sondern durchdringt auch Mauern und Fenster. Somit kann man eine Navigation auch beschränkt inHouse realisieren.

Ein ähnliches System hatten wir in einer der letzten Sendungen bereits in Heidelberg vorgestellt. Auch hier war WLAN im Einsatz, um ein Stadtinformationssystem zu realisieren.

Die Studie bei Fraunhofer IIS hat ein paar weiterführende Features. Wie kommen die Daten jetzt in eine nutzbare Form? Läuft da jemand mit einem Handy in der Gegend herum und schreibt sich die empfangenen Daten auf? Könnte man machen - und für die InHouse Detektion ist dies auch nötig.

Man kann natürlich auch automatische Datensammler an geeigneten Fahrzeugen anbringen, die ständig die neuesten Daten einsammeln. Zum Beispiel eignet sich die Müllabfuhr für ein solches System. Die Fahrzeuge fahren periodisch auch in der Innenstadt. Zusammen mit GPS und WLAN können vollautomatisch WLAN Karten entstehen, die man mit den gemessenen GPS Daten korrellieren kann.

Der Versuch in der Nürnberberger Innenstadt läuft noch.



Wir sprachen mit dem Abteilungsleiter für Kommunikationsnetze bei Fraunhofer IIS in Erlangen, Jürgen Hupp.


CCZwei im TV - ein paar Worte pro domo

Ich habe mehrmals im CCZwei Forum nachgelesen, was man so über unsere ersten Schritte zurück auf die Mattscheibe so denkt. Alle sind nicht happy, die sich an die Form der Audiosendung im Auto, beim Joggen oder ganz normal zu Hause auf dem Sofa gewöhnt haben. Andere wiederum finden es toll, dass sie die altgewohnte Situation wiederfinden sollen. Nach dem Motto: der CC war im TV und CCZwei soll auch wieder dahin.

Nur muss ich hier ein paar eigene Bedenken niederschreiben, die sich aus der neuen Situation ergeben. Die Geburtstagssendung ist für den 24. Juli geplant und ich kann es schon verraten: über eine Fortführung haben wir natürlich auch schon diskutiert. Die Fortführung in einem, wie auch immer gearteten,  Periodikum bedeutet natürlich eine völlig neue logistische Struktur. Fernsehen macht man nicht aus der Hosentasche; es gehören viele Leute  dazu  und vor allem: es muß alles auf die Minute geplant werden.

Im traditionellen Fernsehen gibt es dafür strukturierte Ebenen. Neben der Aufnahmeleitung und der Produktionsleitung, neben den Kameraleuten und den Kabelhelfern, neben dem technischen Leiter und seinen Mitarbeitern für Licht und Ton wird noch ein Regisseur benötigt. Das sind noch lange nicht alle Mitarbeiter, die eigentlich nötig sind. Man braucht noch einen Requisiteur, einen Bühnenbildner und eine Menge Leute in der Verwaltung. Da muss es einen geben, der die Sendung für das Archiv vorbereitet, einen, der die Rechte klärt, einen, der die Pressemitteilungen schreibt und abschickt...

All das haben wir nicht. Weil wir wohl verrückt sind, gehen wir ein Experiment ein, was wahrscheinlich unsere Grenzen bald zeigen wird. Gerade jetzt war es bereits auf der Kippe. Wolfgang Rudolph hatte eine kleinere Operation am Fuß, die nicht ordentlich verlief. Er lag mit Fieber im Bett und es war nicht abzusehen, ob er überhaupt mitmachen kann.

Zwar hatten wir beide schon Fieber im Studio bei den Produktionen des CC1 und haben es dennoch durchgezogen. So gibt es keinen Computerclub in den 22 Jahren, bei denen einer gefehlt hätte. (Bis auf die geplanten Sendungen CC Report, die ich alleine moderierte). Ist eigentlich auch eine Leistung!

So wird man sehen müssen, wie stark die Arbeitsbelastung für jeden von uns werden wird. Natürlich gibt es genügend Themen, die man im TV bringen kann, oder die man besser im CCZwei Adio sendet. Doch alles zusammen: das heißt jeden Tag zur Stelle sein.

Spricht man bei einem Rentner nicht davon, dass er nun endlich allen Stress an den Kleiderhaken hängt und morgens seinen Tag mit einem Gedeck zum Sonderpreis beginnt? Aus der Traum.

Ob sich nun unser Fernsehengagement finanziell auch für die Beteiligten lohnen wird, steht ebenso in den Sternen. Offenbar sind die Macher des CCZwei blauäugige Träumer, die kein einziges Semester BWL studiert haben. Eine Kosten - Nutzen - Rechnung, wie sie in allen Geschäftsformen üblic h ist, haben sie wohl nicht in Auftrag gegeben.

Gerade jetzt aber beginnt in unserem Podcast eine neue Zeit. Jetzt verdienen wir sogar etwas - zwar nicht viel - aber es ist wenigstens keine Nullnummer mehr. Durch das Vorschalten von Werbespots bekommen wir etwas Bargeld in die Kasse. Bisher hat sich von den Hörern auch noch niemand beschwert.

Wie geht das? Mittlerweile haben Werbeagenturen entdeckt, dass das Werben im Internet durchaus erfolgreich sein kann. Virale Werbung nennt man so etwas. Da war vor allem Horst Schlämmer mit seiner Fahrschulprüfung Vorreiter. Millionen Abrufe machten VW zum Gewinner. In unserem Falle heißt das:

Da kommt OPEL oder der Baumarkt PRAKTIKER  und startet eine Kampagne. Sagen wir mal: sie schalten 50.000 Euro für Internetwerbung.

Die Agentur bedient nun ihre gebuchten Kunden mit Werbung. CCzwei z.B. bekam 13 Prozent. Das bedeutet, dass 13 Prozent der Hörer auch einen Spot vor die Sendung gesetzt bekamen. Der Rest hört die Sendung ohne Werbung.

Die Kunst  besteht nun darin, Werbetreibende zu finden, die den CCZwei als Premiumkunden sehen. Alle Werbung aus der Kampagne auf cczwei. Da suchen wir eigentlich noch danach. Klar. Wer kennt in seinem Umfeld jemand, der mit Werbung auf sein Gewerbe aufmeksam machen möchte?

Natürlich ist es günstiger, wenn man direkt mit uns die Spots abspricht. Versprechen kann man auf jeden Fall, dass die Botschaft gefiltert auf genau die richtige Personengruppe trifft, wenn es sich dabei um technische Produkte handelt.

Eigentlich ist es nicht meine Art, mich auch mit Marketing zu beschäftigen. Doch es kann doch nicht angehen, dass wir mit einem ganzseitigen  Artikel in der Frankfurter Allgemeinen Sonntagszeitung als Supertypen dargestellt werden und die Welt nimmt keine Notiz davon.

Das Jammern soll auch ein Ende haben. Wir bedanken uns bei allen, die uns bisher unterstützt haben. Da gibt es viele, die einen Dauerauftrag  ausgestellt haben. Einige sogar in der Höhe der GEZ - Gebühr. Da gibt es viele, die über PayPal uns zum Teil kräftige Finanzspritzen zukommen ließen.

Das ist unsere Hoffnung und deshalb machen wir weiter! Auch wenn man uns Traumtänzer nennt.


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