Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mehr Effizienz für komplexes Rechnen

29.11.2013
Sei es das Planen der Wegstrecke von Berlin nach Hamburg, die Simulation von Luftströmungen um ein neues Passagierflugzeug oder Freundschaftsbeziehungen in Facebook - viele wichtige Informatikanwendungen modellieren Beziehungen zwischen Objekten durch Graphen (Netzwerke) im Sinne der diskreten Mathematik. Eine wichtige Technik um komplexe Berechnungen auf immer größeren Netzwerken bewältigen zu können ist die Zerlegung (Partitionierung) der Graphen in mehrere Teile. Die Informatiker Professor Peter Sanders und Dr. Christian Schulz vom KIT haben nun mit dem Karlsruhe High Quality Partitioner (KaHIP) ein Werkzeug entwickelt, das dabei die bisher weltweit besten Lösungen bietet.

Die modellierten Objekte (Knoten des Graphen) können durch KaHIP so in gleich große Blöcke aufgeteilt werden, dass möglichst wenige Verbindungen (Kanten) zwischen den einzelnen Teilen verlaufen. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise Routenplaner beschleunigen: Hier wird das im Routenplaner vorhandene Verkehrsnetz aufgeteilt (partitioniert). Sucht man nun eine konkrete Strecke beispielsweise von Berlin nach Hamburg, so müssen große Teile dieses Verkehrsnetzes bei der Planung der Route gar nicht erst betrachtet werden. Insgesamt kann durch die Verwendung eines Partitionierungswerkzeugs wie KaHIP die Berechnung einer Strecke so um ein Vielfaches beschleunigt werden.

Bei komplexen Berechnungen mit sehr detaillierten Graphen, wie beispielsweise bei der Berechnung der Strömungseigenschaften eines Flugzeugs, reicht oftmals ein einzelner Rechner nicht mehr aus. Hier kann KaHIP die Berechnungen sinnvoll verteilen und dadurch für eine effiziente, gleichzeitige Berechnung auf mehreren Rechnern der Simulation sorgen. Ausschlaggebend hierfür ist die Anzahl an Kanten, die in einem Graphen zerschnitten werden müssen. „Das geht umso schneller, je weniger Kanten im Graphen zerschnitten werden. Unser System bietet eine praktikable Lösung des Graphpartitionierungsproblems und zerschneidet dabei bis zu dreimal weniger Kanten als vergleichbare Werkzeuge auf dem Markt“, erklärt Dr. Christian Schulz, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Theoretische Informatik des KIT.

KaHIP – Open Source

Christian Schulz entwickelte KaHIP im Rahmen seiner Dissertation am KIT gemeinsam mit Professor Peter Sanders. Bereits während der Entwicklungsphase fanden sich in Wissenschaftskreisen wie auch in der Wirtschaft diverse Interessenten für das Programm. Nun steht KaHIP als Open Source Programm zur Verfügung. Im internationalen Vergleich konnte die Entwicklung aus Karlsruhe bereits erste Erfolge erzielen. So setzte sich KaHIP in der zehnten DIMACS Implementation Challenge, einer internationalen Fachkonferenz, ebenso durch, wie im „Walshaw Benchmark“, in dem sich Graphpartitionierer aus der ganzen Welt miteinander messen.

„Basierend auf unserer jahrelangen Erfahrung mit der Verarbeitung von Graphen können wir mit KaHIP nun ein Werkzeug anbieten, das für eine Vielzahl von Anwendungen die aktuell weltweit beste Lösungsqualität liefert“, so Professor Peter Sanders vom Institut für Theoretische Informatik am KIT.

Für seine bisherige Arbeit an Algorithmen für die Verarbeitung von Graphen wurde Professor Sanders bereits mehrfach ausgezeichnet. Zuletzt im Jahr 2012 mit dem Landesforschungspreis und einem „Google Focused Research Award“ sowie im Jahr 2011 mit dem Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis.

Nähere Informationen zu KaHIP: http://algo2.iti.kit.edu/documents/kahip/

Weiterer Kontakt:
Sebastian Schäfer, Fakultät für Informatik, Öffentlichkeitsarbeit, Tel.: +49 721 608-44344, Fax: +49 721 608-4177, E-Mail: sebastian.schaefer@kit.edu

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist eine Körperschaft des öffentlichen Rechts nach den Gesetzen des Landes Baden-Württemberg. Es nimmt sowohl die Mission einer Universität als auch die Mission eines nationalen Forschungszentrums in der Helmholtz-Gemeinschaft wahr. Thematische Schwerpunkte der Forschung sind Energie, natürliche und gebaute Umwelt sowie Gesellschaft und Technik, von fundamentalen Fragen bis zur Anwendung. Mit rund 9000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern, darunter knapp 6000 in Wissenschaft und Lehre, sowie 24 000 Studierenden ist das KIT eine der größten Forschungs- und Lehreinrichtungen Europas. Das KIT verfolgt seine Aufgaben im Wissensdreieck Forschung – Lehre – Innovation.

Monika Landgraf | idw
Weitere Informationen:
http://www.kit.edu

Weitere Berichte zu: Graphen-Speicher Routenplaner Simulation Verkehrsnetz

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Interdisziplinäre Forschung:

nachricht Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf
20.04.2018 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

nachricht Bionik-Forschungsvorhaben untersucht mechanische Eigenschaften von Außenskeletten
26.03.2018 | Hochschule Bremen

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: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

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

Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf

20.04.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala

20.04.2018 | Physik Astronomie

Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas

20.04.2018 | Geowissenschaften

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