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 Blick unter den Gletscher
12.06.2017 | Universität Bern

nachricht ROBOLAB generiert neue Forschungsansätze und Kooperationen
08.05.2017 | Hochschule Mainz

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: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften