Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) – Die ZHAW baut eine High Performance Computing Umgebung mit HPE-Technologie auf.

Ausgangslage.

«Digitale Methoden werden bei uns immer wichtiger, um bei ganz unterschiedlichen Fragestellungen neue wissenschaftliche Erkenntnisse zu gewinnen und um die Struktur und Eigenschaften realer Systeme zu verstehen», sagt Dr. Pascal Häussler. Er ist Leiter des vor drei Jahren am ZHAW Departement Life Sciences und Facility Management (LSFM) ins Leben gerufenen Teams für High Performance Computing (HPC), intern als „Digital Lab“ bezeichnet. Treiber für die Einrichtung eines eigenen HPC-Angebotes am ZHAW Campus Wädenswil waren Forschende, die bei der Verarbeitung grosser Datensätze und bei hoch anspruchsvollen Fragestellungen und Modellen mit ihren Workstations immer häufiger an Grenzen stiessen. «Nach einer experimentellen Anfangsphase wurde uns klar, dass wir das Thema HPC strategisch angehen mussten und dass wir eine ClusterUmgebung für HPC-Aufgabenstellungen im Haus benötigten. Unsere grösste Herausforderung waren die beschränkten Ressourcen. Unser Team bestand aus mir und zwei weiteren Mitarbeitern. Es war klar, dass wir das Thema High Performance Computing schrittweise angehen mussten. Crawl, walk, run… hiess die Devise», so Dr. Pascal Häussler weiter.

Lösung.

Das kleine Team holte sich zu Beginn Rat bei den HPC-Spezialisten der ETH Zürich. Dr. Pascal Häussler: «Dieser Austausch war wertvoll und hat uns viel Evaluationszeit gespart. Der Umstand, dass auch die ETH HPE ProLiant Server und HPE Apollo Racks einsetzt, hat uns in der Absicht bestärkt, unseren Cluster mit diesen Produkten zu bauen. Zumal wir bereits in der Vergangenheit erfolgreich Hardware von HPE eingesetzt haben. Aufgrund unserer beschränkten personellen Ressourcen brauchten wir starke Partner, die wir in HPE und Bechtle gefunden haben. In einem Kick-off-Meeting mit HPC-Spezialisten von HPE wurden die Hardware-Spezifikationen für die Compute Nodes definiert. Die heterogenen Bedürfnisse unserer fünf Institute sprachen für einen „General Purpose Linux Cluster“. Wichtig war für uns auch, dass das System für unser kleines Team beherrschbar bleibt.» Beschafft wurden schliesslich 32 HPE ProLiant XL230k Gen10 und DL380 Gen10 Server, zwei HPE Apollo 4510 Gen10 Storage-Systeme, zwei Mellanox InfiniBand EDR Switches sowie zwei HPE Apollo k6000 Chassis der neusten Generation. Mehrere bereits vorhandene Gen9 ProLiant Server konnten ebenfalls in den Cluster integriert werden. Neben den Leistungsdaten überzeugte das einfache Hardware-Setup, da alle Switches und Fabrics bereits im Apollo-Chassis integriert sind.

Nutzen.

Dr. Pascal Häussler bezeichnet das HPC-Projekt der ZHAW als rundum gelungen: «Wir haben mit der engagierten Unterstützung von Bechtle und HPE alle Projektziele im gesteckten Termin- und Budget-Rahmen erreicht.» Gefragt nach den wichtigsten Erfolgsfaktoren bei der Einführung eines HPC-Kompetenzzentrums an einer Hochschule antwortet der Leiter: «Die Infrastruktur ist das eine. Mindestens so wichtig sind der Aufbau des MethodenKnow-hows und die Sensibilisierung der möglichen internen Nutzerkreise.» Die neue HPC-Infrastruktur am Departement LSFM der ZHAW wird bereits intensiv von Forschenden und Studierenden genutzt. Typische Anwendungen sind z. B. die algorithmische Verarbeitung von GenomDatensätzen, das Molecular Modelling in der Biotechnologie, Strömungsberechnungen für Bio-Reaktoren oder das Machine Learning. Dank der neuen HPC-Infrastruktur auf Basis von HPE Hardware und dem wachsenden Methoden-Know-how ergeben sich neue Anwendungsfelder in allen Forschungsbereichen am Departement. 

 

Dr. Robert Vorburger, Leiter der Forschungsgruppe Knowledge Engineering und des ZHAW Data Science Laboratory, betont die strategische Bedeutung des High Performance Computings für die ZHAW: «Die Fähigkeit, HPC methodisch zu beherrschen und erfolgreich in der Forschung und Ausbildung einzusetzen wird zu einer Schlüsselkompetenz für jede Hochschule mit MINT-Fokus. Das Digital Lab eröffnet Forschenden und Studierenden vielfältige Möglichkeiten, Wissen und praktische Erfahrung im Umgang mit den digitalen Methoden des High Performance Computing aufzubauen.» Und diese Kompetenzen sind auch in der Wirtschaft gefragt. «In der biomedizinischen, pharmazeutischen und in anderen Life-Sciences-Industrien ebenso wie im Facility Management werden künftig Fachleute benötigt, welche die Besonderheiten des Datenmanagements, der Modellierung und der Simulation im jeweiligen Geschäftsumfeld verstehen», gibt der Digital-Lab Verantwortliche Dr. Pascal Häussler zu bedenken. Die praxisorientierte Fachhochschule bietet darum bereits neue Studiengänge mit HPC-Fokus an: In der Vertiefung ‹Applied Computational Life Sciences› im Masterstudiengang Life Sciences bildet die ZHAW in Wädenswil neu Studierende zum ‹Data Scientist› oder zum/ zur ‹Simulationsexperten/-in› im jeweiligen Fachgebiet aus.

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