15.06.2020

Neue Datenautobahn eingeweiht

Wissenschaftliche Ultra-Hochgeschwindigkeitsdatenverbindung zwischen Deutschland und Polen eröffnet.

Polen und Deutschland öffnen ihre Grenzen wieder für Reisen und Tourismus. Wissenschaftliche Daten können bereits jetzt mit hoher Geschwindigkeit die Grenze in beide Richtungen passieren. Staats­sekretär Wolf-Dieter Lukas vom BMBF und der polnische Unter­staats­sekretär vom Ministerium für Wissenschaft und Bildung Grzegorz Wrochna eröffneten eine Ultra-Hoch­geschwindigkeits­verbindung für den Austausch wissenschaftlicher Daten zwischen den beiden Ländern. Die neue Verbindung zwischen European XFEL, DESY und dem National Center for Nuclear Research (NCBJ) in Otwock-Świerk bei Warschau schafft zusätzliche Kapazitäten für die Auswertung von Daten aus Experimenten, die internationale Forscherteams am weltweit größten Röntgenlaser European XFEL durchführen.
 

Abb.: Wim Leemans von DESY, Krzysztof Wrona, Robert Feidenhansl und Nicole...
Abb.: Wim Leemans von DESY, Krzysztof Wrona, Robert Feidenhans'l und Nicole Elleuche von European XFEL (v.l.n.r.) bei der Eröffnung der Ultra-Hoch­geschwindigkeits­verbindung (Bild: European XFEL)

Die ersten Passagiere auf der neuen Datenlinie waren Daten des Biomoleküls Lysozym, einer häufig zu Testzwecken eingesetzten Verbindung, von der am European XFEL 16 Millionen Datensätze gesammelt und in einem 2019 veröffentlichten Proof-of-Concept-Experiment analysiert wurden. Die Daten werden nun erneut in Polen analysiert, um die Software und Verfahren vor Ort am NCBJ zu testen und zu validieren.

Röntgendaten von Molekülen ermöglichen es den Forschern, deren dreidimensionale Struktur zu bestimmen. Viele solcher Bilder lassen sich zu molekularen Filmen kombinieren, um extrem schnelle Prozesse zu untersuchen, zum Beispiel im menschlichen Körper, bei chemischen Reaktionen oder in Materialien. 

Die Geschwindigkeit der wissenschaftlichen Datenanalyse ist wesentlich durch die verfügbare Rechenleistung zur Verarbeitung der Daten beschränkt. Von der Kalibrierung von Datensätzen bis zur Lösung von Strukturen werden enorme Mengen an CPU-Zeit benötigt. Die Nutzung von nun zwei Rechenzentren – bei DESY in Hamburg und bei NCBJ in Świerk – wird die Analyse der Daten beschleunigen, die bei den Experimenten am European XFEL anfallen. Die neue internationale Verbindung ermöglicht es, Daten mit einer Geschwindigkeit von bis zu 100 Gigabit pro Sekunde zu übertragen – etwa 400 Mal schneller als eine herkömmliche Hoch­geschwindigkeits-Internet­verbindung. Darüber hinaus ist die neue Verbindung auch etwa 100-mal schneller als die typischen Internet­verbindungen zwischen dem European XFEL und anderen Forschungs­instituten mit Ausnahme von DESY. Bei einer normalen Verbindung würde die Übertragung der riesigen Datenmenge, die bei einem durchschnittlichen Experiment am European XFEL anfällt, etwa einen Monat dauern. Mit der neuen Verbindung wird dies auf wenige Stunden reduziert. 

Wolf-Dieter Lukas, Staatssekretär im Bundes­ministerium für Bildung und Forschung, sagte: „In Zeiten, in denen wir dies am meisten benötigen, bringt uns die Hoch­leistungsdaten­verbindung näher zusammen. Ermöglicht wurde sie durch Erfindergeist, wissenschaftliche und technische Exzellenz, hervorragende Teamarbeit und erhebliche Investitionen sowohl auf polnischer als auch auf deutscher Seite. Gemeinsam verfügen Polen und Deutschland nun über wissenschaftliche Instrumente zur Erfassung enorm schneller Prozesse, Rechenzentren für die dazugehörige Analyse und eine Daten­verbindung zur Übertragung der Daten und Ergebnisse – und zwar in Hoch­geschwindigkeit.“

„Es ist ein großer Erfolg der polnischen Wissenschaftler, dass das nach Hamburg zweite XFEL-Rechen­zentrum bei NCBJ eingerichtet wird“, erklärte der polnische Unter­staats­sekretär Grzegorz Wrochna. „Das Ministerium und NCBJ haben dies seit Jahren vorbereitet. Der Erfolg ist Ausdruck der Anerkennung der European XFEL Partnerländer für die polnischen Beiträge zum Bau, zur Inbetriebnahme und zur Unter­stützung des European XFEL.“

Die Geschäftsführer der beiden Forschungs­einrichtungen, Robert Feidenhans'l und Nicole Elleuche für den European XFEL sowie Krzysztof Kurek für den NCBJ, hatten am Vormittag ein Abkommen unterzeichnet, mit dem der Daten­transfer zwischen den Einrichtungen geregelt wird. 

„Wir freuen uns sehr über die erste Hochgeschwindigkeits-Daten­verbindung zu einem unserer Partnerländer außerhalb Deutschlands“, sagte Robert Feidenhans'l. „Sie eröffnet weitere Möglichkeiten für eine enge und fruchtbare Zusammenarbeit mit unseren polnischen Kollegen und Experten in der Datenanalyse zum gegen­seitigen Nutzen beider Partner“, so Feidenhans'l.

„Die intelligente Verteilung und Verarbeitung von großen Datenmengen ist einer der Schlüssel für die Wissenschaft an großen Forschungs­zentren wie DESY oder European XFEL“, sagte DESY-Beschleuniger­direktor Wim Leemans. „Schnelle Datenleitungen wie diese werden die internationale Zusammenarbeit an diesen einzigartigen Anlagen beflügeln.“

An der Einrichtung der Hoch­geschwindigkeits­verbindung beteiligt waren neben European XFEL und NCBJ auch der Verein zur Förderung eines deutschen Forschungs­netzes e.V. (DFN-Verein), das Supercomputing and Networking Center am Institut für Bioorganische Chemie in Poznań (PSNC), das Research and Academic Computer Network National Research Institute (NASK) und das Deutsche Elektronen-Synchrotron (DESY). 2017 begannen die Partner mit der Einrichtung der erforderlichen zusätzlichen Infrastruktur.

European XFEL / DE
 

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