Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Grafikprozessoren für die Hirnforschung

19.06.2012
ISC'12: NVIDIA und das Forschungszentrum Jülich gründen "NVIDIA Application Lab"

Das Forschungszentrum Jülich und NVIDIA wollen gemeinsam wissenschaftliche Simulationen im Bereich der Neurowissenschaften mit Grafikprozessoren beschleunigen.

Sie gaben zu Beginn der größten europäischen Supercomputing-Messe ISC'12, die vom 17. bis zum 21. Juni in Hamburg stattfindet, die Gründung des "NVIDIA Application Lab" bekannt. Darin werden Experten von NVIDIA und des Jülich Supercomputing Centres (JSC) auch Anwendungen aus anderen Bereichen wie der Astrophysik, Teilchenphysik und den Material- und Biowissenschaften für Superrechner mit Grafikprozessoren optimieren.

Der Einsatz von Grafikprozessoren (GPUs) als sogenannter Accelerator ermöglicht eine enorme Beschleunigung für eine Vielzahl von Anwendungen auf Superrechnern. GPUs sind auf stark parallelisierbare Aufgaben wie etwa 3D-Berechnungen spezialisiert. Um ihre Leistungsfähigkeit für wissenschaftliche Berechnungen zu nutzen, sind neben entsprechender Hardware auch spezielle Programmiermodelle wie CUDA (Compute Unified Device Architecture) erforderlich, die es Programmierern erlauben, Programmteile auf den GPUs abarbeiten zu lassen. Bei effizienter Nutzung aller Recheneinheiten kann so auch erheblich Strom gespart werden.

"Das neue Lab wird es erleichtern, neue und bestehende wissenschaftliche Anwendungen so zu optimieren, dass sie von der Beschleunigung durch GPUs profitieren", schätzt Prof. Thomas Lippert, Direktor des Jülich Supercomputing Centre. "Die Kooperation wird hunderte Forscher aus ganz Europa in die Lage versetzen, die Rechenleistung für verschiedene Forschungszwecke durch den Einsatz von GPUs entscheidend zu steigern." Die Wissenschaftler können dafür auf Jülicher Superrechner zurückgreifen, unter anderem auf den Jülicher Hybridrechner JuDGE (Juelich Dedicated GPU Environment), bei dem herkömmliche Prozessoren durch NVIDIA® Tesla® GPUs verstärkt werden.

"Das Forschungszentrum Jülich ist eines der richtungsweisenden Höchstleistungsrechenzentren in Europa und hat beeindruckende Erfolge bei der Lösung anspruchsvollster wissenschaftlicher Probleme erzielt", betont Steve Scott, Chief Technology Officer von Tesla GPU Computing bei NVIDIA, einem der größten Entwickler von Grafikprozessoren weltweit. "Das neue Lab mit seinem Fokus auf den bahnbrechenden Leistungsvorteilen von GPUs wird Jülich in seiner Rolle als eine der weltweit führenden Einrichtungen bei der Schaffung der Grundlagen für die nächste Welle wissenschaftlicher Entdeckungen weiter stärken."

Pilotprojekt: Jülicher Hirnforschung

Jülicher Forscher am Institut für Neurowissenschaften und Medizin setzen GPUs bereits in einem Pilotprojekt ein. Sie beschleunigen damit Berechnungen für ein extrem hochaufgelöstes, mehrdimensionales Hirnmodell, an dem sie seit vielen Jahren arbeiten. Die Wissenschaftler analysieren Tausende histologische Hirnschnitte mit modernen bildgebenden Verfahren, unter anderem mit einer selbst entwickelten Technik mit polarisiertem Licht, dem 3D-Polarized Light Imaging (3D-PLI), mit der sie den räumlichen Verlauf der Verbindungen von Nervenfasern bis in den Mikrometerbereich hinein erfassen.

Millionen Faserbahnen simultan über kurze und lange Strecken im Gehirn zu verfolgen ist sehr rechenaufwendig. Durch den Einsatz von ultraschnellen Grafikprozessoren lässt es sich um das 50fache beschleunigen.

"3D-PLI ist die einzige Möglichkeit, Bilder mit der Auflösung von wenigen tausendstel Millimetern von Nervenfasern im menschlichen Gehirn zu erhalten und den Verlauf dann über mehrere Zentimeter zu verfolgen. Die 3D-Rekonstruktion und das Rendern, beides Bestandteile der Berechnung der Bilder für den ersten Hirnatlas dieser Art weltweit, in Echtzeit stellt jedoch eines der größten Probleme der computergestützten Berechnungen dar", berichtet Prof. Katrin Amunts, Direktorin des Jülicher Instituts für Neurowissenschaften und Medizin - Strukturelle und funktionelle Organisation des Gehirns (INM-1). Die Optimierung der Anwendungen in den Neurowissenschaften sollen im "NVIDIA Application Lab" als Vorbild dienen für andere herausragende GPU-beschleunigte Projekte aus breit gefächerten Forschungsbereichen.

Weitere Informationen:

Jülich Supercomputing Centre (JSC): http://www.fz-juelich.de/ias/jsc

Institut für Neurowissenschaften und Medizin - Strukturelle und funktionelle Organisation des Gehirns (INM-1): http://www.fz-juelich.de/inm/inm-1

Juelich Dedicated GPU Environment (JuDGE):
http://www.fz-juelich.de/ias/jsc/judge
High Performance Computing mit NVIDIA Tesla GPUs:
http://www.nvidia.de/page/tesla_computing_solutions.html
Ansprechpartner:
Prof. Dr. Dirk Pleiter, Jülich Supercomputing Centre,
Forschungszentrum Jülich
Tel. 02461 61-9327 d.pleiter@fz-juelich.de
Stefan Kraemer
Sales Director HPC - Education, NVIDIA
Tel: 0172-8328263
skraemer@nvidia.com
Pressekontakt:
Tobias Schlößer, Unternehmenskommunikation,
Forschungszentrum Jülich
Tel. 02461 61-4771 t.schloesser@fz-juelich.de
Jens Neuschäfer
Pressesprecher PSG, NVIDIA
Tel: 089-628350015
jneuschaefer@nvidia.com

Tobias Schlößer | Forschungszentrum Jülich
Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Interdisziplinäre Forschung:

nachricht Lösung gegen Schwefelsäureangriff auf Abwasseranlagen
23.02.2018 | Technische Universität Graz

nachricht Forschende der Uni Kiel entwickeln extrem empfindliches Sensorsystem für Magnetfelder
15.02.2018 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Interdisziplinäre Forschung >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics