BUSINESS WIRE: Universität zu Köln fördert Forschung mit flüssigkeitsgekühltem High-Performance HPC-Cluster von KAYTUS & NEC Deutschland

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Neue leistungsstarke und energieeffiziente flüssigkeitsgekühlte Rechenzentren bringen wissenschaftlichen Fortschritt in Biowissenschaften und Medizin voran.

STUTTGART, Germany & SINGAPUR --(BUSINESS WIRE)-- 09.12.2024 --

KAYTUS, ein führender Anbieter von IT- Infrastruktur, gibt die Zusammenarbeit mit NEC Deutschland, einem Marktführer bei HPC-Lösungen für wissenschaftliche und technische Anwendungen, bekannt. Gemeinsam statten die Partner das Rechenzentrum der Universität zu Köln mit einem hochmodernen flüssigkeitsgekühlten High Performance Computing Cluster aus.

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Um ihre bahnbrechende medizinische Forschung voranzutreiben, hatte die Universität zu Köln den Bau des neuen Clusters RAMSES (Research Accelerator for Modeling and Simulation with Enhanced Security) initiiert, der das veraltete bisherige System CHEOPS (Cologne High Efficient Operating Platform for Science) ersetzt. Dieses umfassende IT-Upgrade soll modernste Software-Anwendungen in den Bereichen Astrophysik, Quantenphysik, Biowissenschaften und Genomanalyse unterstützen. Angesichts der immensen Rechenleistung, die für komplexe wissenschaftliche Simulationen erforderlich ist, wurde ein effektives Wärmemanagement unerlässlich, um Zuverlässigkeit und Energieeffizienz der Server zu gewährleisten. Mit den hochmodernen Flüssigkeitskühlungslösungen von KAYTUS und NEC konnte das Rechenzentrum der Universität die Kosten für die Kühlung um beeindruckende 40 % senken, und das bei außergewöhnlicher Leistung sowie hoher Datensicherheit.

Die 1388 gegründete Universität zu Köln ist eine der ältesten und größten Universitäten Europas. Aufgrund ihrer hervorragenden wissenschaftlichen Leistungen und der hohen Qualität und Diversität ihrer Lehrangebote genießt sie ein ausgezeichnetes internationales Renommee. Zur Infrastruktur der Universität mit ihren dem wissenschaftlichen Fortschritt gewidmeten vier Exzellenzclustern, gehört das Regionale Rechenzentrum Köln (RRZK), das fortschrittliche HPC-Funktionen bietet. Das Rechenzentrum beherbergt den Hochleistungscomputer CHEOPS bzw. jetzt auch RAMSES, der umfangreiche Simulationen für komplexe wissenschaftliche Forschungen unterstützt.

Im September 2024 stellte die Universität ihr Nachfolgesystem RAMSES vor. Mit Grafikprozessoren (GPUs), die für die Durchführung von Berechnungen in Bereichen wie neuronale Netze, Pharmakokinetik und Proteinstrukturvorhersage entwickelt wurden, ist RAMSES in der Lage, die kritische Herausforderung zu bewältigen, Kernkomponenten über längere Zeiträume mit hoher Rechenlast und hohen Temperaturen zu betreiben. Die Universität zu Köln hat sich für diese hochmoderne IT-Lösung entschieden, um die beste parallele und auch serielle Leistung ihres HPC-Systems zu erzielen sowie höchste Sicherheit, Zuverlässigkeit und Energieeffizienz zu gewährleisten, um ihren komplexen Forschungsanforderungen gerecht zu werden.

Das neue RAMSES-System stellt für Wissenschaftler im ganzen Land eine entscheidende Rechenressource dar, die fortschrittliche Simulationen und Datenverarbeitung für bahnbrechende Forschung ermöglicht. Mit einer Rechenleistung von 4,8 PFLOPs – 48-mal mehr als beim Vorgängersystem – setzt es neue Maßstäbe für die Forschungsinfrastruktur. Das RAMSES-System umfasst 174 Knoten, die mit 384 CPUs mit insgesamt 31.576 Kernen und 74 GPUs ausgestattet sind und eine CPU-Leistung von 1,7 PFLOPs und eine GPU-Leistung von 3,1 PFLOPs bieten. Diese hohe Rechenkapazität unterstützt ein breites Spektrum von Forschungsbereichen, insbesondere die Förderung der Forschungsmöglichkeiten in den Biowissenschaften und zahlreichen anderen wissenschaftlichen Disziplinen, und treibt damit Innovation und Wissensbildung voran.

NEC und KAYTUS kooperierten bei der Bereitstellung der Clusterlösung für das RAMSES-System. Diese fortschrittliche Lösung umfasst über 170 Server, darunter 1U2S-, 2U2S- und AI-Server, mit mehr als 140 flüssigkeitsgekühlten Knoten, die für anspruchsvolle Anwendungen wie Gromacs für Molekulardynamiksimulationen und NWChem für computergestützte Chemie ausgelegt sind. Die Lösung umfasst flüssigkeitsgekühlte Serverschränke, eine Kühlverteilungseinheit (Cooling Distribution Unit, CDU) sowie ein komplettes Servicepaket mit Testverfahren und Implementierung, die eine optimale Leistung und Energieeffizienz des Systems für intensive Forschungsaufgaben gewährleisten.

„Die Analyse von klinischen Genomdaten ist traditionell kein klassisches Anwendungsgebiet für HPC-Systeme. Das ändert sich mit RAMSES – dank einer Ende-zu-Ende-Verschlüsselung während des gesamten Berechnungsprozesses und einer maßgeschneiderten Systemarchitektur, die derzeit in Deutschland einmalig ist“, erklärt Professor Dr.-Ing. Stefan Wesner, Direktor des Regionalen Rechenzentrums Köln und Leiter der Abteilung für Informatik. „Die innovativen Flüssigkeitskühlungslösungen von NEC und KAYTUS überzeugen nicht nur durch hohe Rechnerdichte, starke Rechenleistung, Energieeinsparung, hohe Effizienz und Zuverlässigkeit, sondern auch durch vielfältige Produktkonfigurationen. NEC und KAYTUS haben eine auf die Anwendung in Forschungskooperationen zugeschnittene Systemarchitektur und ein entsprechendes Betriebsmodell entwickelt und geliefert. Wir sind sehr froh, NEC und KAYTUS als langjährige, vertrauenswürdige Partner zu haben, die qualitativ hochwertige Hardware, Software und IT-Dienstleistungen liefern.“

Hohe Dichte und Flüssigkeitskühlung für beeindruckende Leistung und Energieeffizienz

Der HPC-Cluster der Universität zu Köln setzt eine Reihe von KAYTUS-Serverprodukten ein, um sowohl hohe Rechenleistung als auch Energieeffizienz zu erreichen. Kernstück des Projekts sind die neuesten flüssigkeitsgekühlten 1U2S-Knoten von KAYTUS, die jeweils mit zwei hochmodernen AMD Genova-Prozessoren ausgestattet sind, die jeweils 400 Watt pro Chip verbrauchen. Diese Knoten nutzen die Technologie der direkten Warmwasserkühlung, die den Einsatz von Systemen mit hoher Dichte in einem einzigen Serverschrank ermöglicht. Die fortschrittliche Warmwasserkühlplatte leitet die Wärme von wichtigen Komponenten wie CPU, Speicher und VR effektiv ab, wobei die Flüssigkeitskühlung über 80 % des gesamten Stromverbrauchs des Systems abdeckt. Dieser innovative Ansatz senkt die Kosten für die Kühlung um 30 % bis 40 % im Vergleich zu herkömmlichen Luftkühlungsmethoden, was zu erheblichen Einsparungen im Betrieb führt, während die starke Leistung erhalten bleibt.

Neben der hohen Leistung bieten die flüssigkeitsgekühlten Knoten auch eine bemerkenswerte Zuverlässigkeit. Ausgestattet mit einer Leckage-Erkennungstechnologie kann sich das System automatisch abschalten und Alarm auslösen, wenn ein Leck entdeckt wird, was einen effizienten Betrieb und eine effektive Wartung gewährleistet. Darüber hinaus können die Server dank der Flüssigkeitskühlung bei niedrigeren Temperaturen betrieben werden, was die Lebensdauer temperaturempfindlicher Komponenten verlängert, und die Ausfallrate verringert. Dieser proaktive Ansatz senkt die Betriebs- und Wartungskosten des Clusters erheblich und erhöht die Effizienz und Langlebigkeit des Gesamtsystems.

„Da die HPC-Leistung weiter zunimmt und immer enger mit dem Einsatz KI-basierter Anwendungen verknüpft wird, ist der Energieverbrauch für viele Rechenzentren, auch für die Universität zu Köln, zu einer großen Herausforderung geworden“, so Noritaka Hoshi, Managing Director der NEC Deutschland GmbH. „NEC und KAYTUS haben sich als langjährige Partner verpflichtet, modernste Flüssigkeitskühlungslösungen anzubieten, um Probleme bei der Wärmeabfuhr in High-Density-Computing-Umgebungen zu lösen.“

Zuverlässige IT-Umgebung für sichere und fortschrittliche wissenschaftliche Forschung

Das neue RAMSES-System erfüllt nicht nur die Nachfrage nach einer hochleistungsfähigen Rechenarchitektur, sondern bietet auch eine einmalige und sichere IT-Umgebung, die für Bereiche wie Biowissenschaften und Medizin von entscheidender Bedeutung ist. Während beispielsweise die direkte Beobachtung von Phänomenen wie schwarzen Löchern oder Sternexplosionen unmöglich ist, machen Simulationen auf HPC-Systemen solche (Er)Forschungen möglich. Auch die Interpretation genetischer Merkmale ist so rechenintensiv, dass nur HPC-Systeme die Arbeitslast bewältigen können, und das bei gleichzeitiger Einhaltung strenger Datensicherheitsanforderungen. Dieses hochmoderne HPC-System positioniert die Universität zu Köln an der Spitze der weltweiten Forschung und Innovation und bietet einen erheblichen Wettbewerbsvorteil.

Der KAYTUS-Server gewährleistet Systemsicherheit auf Hardware-Ebene, schützt wissenschaftliche Forschungsdaten und ermöglicht es Wissenschaftlern, sich unbesorgt auf ihre Arbeit zu konzentrieren. KAYTUS-Server zeichnen sich durch mehrdimensionale Sicherheitsverbesserungen aus und bieten umfassenden Schutz in verschiedenen Einsatzbereichen:

• BIOS/BMC Dual-Core Redundant Design: Diese Funktion sichert die Kerndaten des Systems auf Chipebene, gewährleistet die Sicherheit per Fernzugriff und unterstützt duale Systeme mit In-Band- und Out-of-Band-Management.
• Verschlüsselte Festplatten: Bietet Sicherheit von der untersten Hardware- bis zur höchsten Anwendungsebene. Firmware-Verschlüsselung und digitale Signaturen verhindern das unbefugte Schreiben von unbekannter Firmware.
• Sichere Datenlöschung: Benutzer haben die Möglichkeit, Festplattendaten sicher zu löschen und dauerhaft zu vernichten, wodurch vollständiger Datenschutz und Vertraulichkeit gewährleistet werden.

Die Aufgabe der Universität zu Köln ist es, Wissen zu schaffen und zu teilen. Dieses Streben hängt oft von der Durchführung von Simulationen und intensiven Berechnungen ab. Das hocheffiziente Computing-Cluster ermöglicht es den Wissenschaftlern, Forschungen durchzuführen, die sonst nicht möglich wären. So können sie Einblicke in komplexe Phänomene gewinnen und bahnbrechende Entdeckungen machen, die den wissenschaftlichen Fortschritt vorantreiben.

Clark Li, Country Manager von KAYTUS für die DACH-Region, fasst zusammen: „Mit den rasanten Fortschritten in der KI ist die Nachfrage nach Rechenleistung sprunghaft angestiegen, was den Bedarf an effizienteren und kompatiblen Flüssigkeitskühlungslösungen erhöht. Wir freuen uns, dass die Universität zu Köln dank unserer engen Zusammenarbeit mit NEC mit den durch das neue Cluster-System geschaffenen Forschungsmöglichkeiten zufrieden ist. Auch in Zukunft werden wir mit Unternehmen wie NEC zusammenarbeiten, um fortschrittliche Lösungen im Bereich Flüssigkeitskühlung anzubieten. Von der Konzeption und Entwicklung der Lösungen bis hin zu Produktionstests, Installation und laufendem Betrieb und Wartung liegt unser Schwerpunkt auf der Gewährleistung der Zuverlässigkeit und Effizienz der Systeme. Indem wir uns an Europas nachhaltigen Energiezielen orientieren, wollen wir einen Beitrag zur Entwicklung grüner, energieeffizienter Rechenzentren leisten.“

Über KAYTUS

KAYTUS ist ein führender Anbieter von IT-Infrastrukturprodukten und -lösungen und bietet eine Reihe von innovativen, offenen und umweltfreundlichen Infrastrukturprodukten für Cloud, KI, Edge und andere aufkommende Szenarien. Mit einem kundenzentrierten Ansatz reagiert KAYTUS durch sein agiles Geschäftsmodell flexibel auf die Bedürfnisse der Nutzer. Erfahren Sie mehr unter KAYTUS.com

Über NEC Deutschland

NEC Corporation hat sich als führendes Unternehmen im Bereich der Integration von IT- und Netzwerktechnologien etabliert und fördert gleichzeitig das Markenstatement „Orchestrating a brighter world“. NEC ermöglicht Unternehmen und Gemeinden, sich an die raschen Veränderungen in der Gesellschaft und auf dem Markt anzupassen, indem es die sozialen Werte von Sicherheit, Schutz, Fairness und Effizienz wahrnimmt, um eine nachhaltigere Welt zu fördern, in der jeder die Chance hat, sein volles Potenzial auszuschöpfen. Weitere Informationen finden Sie bei NEC unter https://www.nec.com und https://www.nec.com/en/global/solutions/5g/index.html.

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