Schnellster Hochleistungsserver für künstliche Intelligenz

© Dr. Sergej Zerr/L3S

Umweltfreundlich, effizient und leistungsstark: An der Leibniz Universität Hannover ist am L3S jetzt der nach Aussage der Hochschule zurzeit schnellste Hochleistungsrechner für Künstliche Intelligenz (KI) an den Start gegangen. Europaweit gehört das Forschungszentrum damit zu den ersten Anwendern, bei denen der Nvidia DGX-A100 installiert wurde. Der neue Rechner ermöglicht mit fünf Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde die zurzeit schnellste Bearbeitung im Bereich des maschinellen Lernens, verbraucht aber rund 75 Prozent weniger Strom als sein Vorgänger. Das Gerät soll insbesondere in dem interdisziplinären Forschungsvorhaben IIP-Ecosphere eingesetzt werden.

Einsatz von KI in der Produktion beschleunigen und optimieren

Ziel ist, den Einsatz von KI in der Produktion zu beschleunigen und zu optimieren. Die dafür erforderlichen Modelle des maschinellen Lernens – insbesondere des Deep Learning – benötigen für das Training sehr umfangreiche Datensätze, einen entsprechend großen Speicher sowie zahlreiche Grafikprozessoren mit einer extrem schnellen Verbindung untereinander. Der DGX-A100 ermöglicht die zurzeit schnellste Bearbeitung im Bereich des maschinellen Lernens, verbraucht aber nur noch ein Viertel der Stromleistung des Vorgängers. Mit einem GPU-Gesamtspeicher von 320 Gigabyte und einer Bandbreite von 12,4 Terabyte pro Sekunde bietet der neue Server am L3S eine KI-Leistung von fünf PetaFLOPS, also fünf Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde, sowie die neuesten Hochgeschwindigkeitsverbindungen.

Schnelleres Training aktueller KI-Modelle

Bereits seit Anfang des Jahres verfügt das L3S zudem über einen neuen GPU-gestützten Server mit einem Gesamtspeicher von einem halben Terabyte und damit über die notwendige Leistungsfähigkeit, um ein schnelleres Training der aktuellen KI-Modelle zu ermöglichen. Mit dem DGX-A100 verdoppelt das L3S seine KI-Leistung und ist damit auf die exponentiell wachsende Größe von KI-Modellen und -Daten hervorragend vorbereitet.

KI-Ökosystem für die intelligente Produktion

Das neue KI-System kommt vor allem dem Projekt IIP-Ecosphere zugute, einem KI-Ökosystem für die intelligente Produktion, das die Partner eines interdisziplinären Konsortiums aus Wissenschaft und Wirtschaft unter Leitung des L3S und des Instituts für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen der Leibniz Universität Hannover zurzeit gemeinsam aufbauen.

Unternehmen profitieren

Auch Unternehmen können von dem neuen Hochleistungsserver am L3S unmittelbar profitieren. Im Projekt IIP-Ecosphere wird das System in ein Experimentierfeld für die intelligente Produktion eingebunden. Neben den Projektpartnern können dann kleinere Unternehmen mit Unterstützung des L3S KI-Ansätze erproben, ohne direkt in die Infrastruktur investieren zu müssen.

Internationale Wettbewerbsfähigkeit gesteigert

Mit dem neuen System bietet das L3S zudem seinen Wissenschaftlern hervorragende Arbeitsbedingungen und will auf dem Gebiet der KI-Forschung seine internationale Wettbewerbsfähigkeit sTeigern. Studierende und Doktoranden werden am L3S optimal auf ihr zukünftiges Wirkungsfeld vorbereitet.

Technische Daten des DGX A100

• Acht NVIDIA A100 Tensor Core GPUs mit 5 Petaflops KI-Leistung und 320 GB GPU-Gesamtspeicher mit einer Bandbreite von 12,4 TB pro Sekunde.
• Sechs NVIDIA NVSwitch™ verbinden Fabrics mit NVIDIA NVLink® Technologie der dritten Generation für 4,8 TB pro Sekunde bidirektionaler Bandbreite.
• Neun Mellanox ConnectX-6 HDR-Netzwerkschnittstellen mit 200 Gb pro Sekunde, die insgesamt 3,6 TB pro Sekunde an bidirektionaler Bandbreite bieten.
• Mellanox In-Network Computing und Netzwerkbeschleunigungs-Engines wie RDMA, GPUDirect® und Scalable Hierarchical Aggregation and Reduction Protocol (SHARP)™, um höchste Leistung und Skalierbarkeit zu ermöglichen.
• 15 TB Gen4 NVMe interner Speicher, der 2x schneller als Gen3 NVMe SSDs ist.
• NVIDIA DGX Softwarestack, der optimierte Software für KI- und Datenwissenschafts-Workloads enthält, die maximale Leistung bietet und Unternehmen eine schnellere Rendite ihrer Investitionen in die KI-Infrastruktur ermöglicht. 

Das Forschungszentrum L3S

Das L3S ist eine gemeinsame Einrichtung der Universitäten Hannover und Braunschweig und hat die grundlagen- und anwendungsorientierte Erforschung neuer, zukunftsweisender Methoden und Technologien im Bereich Web Science, Künstliche Intelligenz und Digitale Transformation zum Ziel. Es nimmt national und international eine führende Rolle bei der ganzheitlichen Weiterentwicklung des Internet und der Digitalen Transformation und einer damit verbundenen interdisziplinären und grundlagenorientierten Forschung ein. 

IIP-Ecosphere

Das Projekt IIP-Ecosphere (Next Level Ecosphere for Intelligent Industrial Production) vernetzt Akteure aus Wirtschaft und Wissenschaft zu einem Ökosystem der intelligenten Produktion und entwickelt anwendungsorientierte KI-Methoden und innovative Geschäftsmodelle für die nächste Generation der Industrie 4.0. Das Ziel ist die Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit durch Selbstoptimierung der Produktion.

Das geplante Ökosystem bietet einen KI-Lösungskatalog und eine virtuelle Plattform zur Erhöhung der Herstellerunabhängigkeit. Zudem werden rechtliche, organisatorische und technische Rahmenbedingungen erarbeitet, damit Daten einfacher und sicherer zur Verbesserung und Entwicklung neuer Dienste geteilt werden können. So werden besonders Mittelständler und Start-ups in die Lage versetzt, KI-Methoden zur intelligenten Produktion selbst anzuwenden und weiterzuentwickeln

Das L3S erforscht die Auswirkungen des digitalen Wandels, um aus den Erkenntnissen Handlungsoptionen, -empfehlungen und Innovationsstrategien für die Wirtschaft, die Politik und Gesellschaft herzuleiten. Künstliche Intelligenz, Sicherheit und verantwortliche Systeme stehen im Mittelpunkt; wichtige interdisziplinäre Anwendungsbereiche sind Mobilität, Gesundheit, Produktion und Bildung. Das L3S besteht seit dem Jahr 2001 und vereint mehr als 150 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gemeinsam mit mehr als 20 Professoren unterschiedlicher Fachdisziplinen der Leibniz Universität Hannover und der Technischen Universität Braunschweig. Das jährliche Drittmittelvolumen liegt bei rund zehn Millionen Euro. 

(Veröffentlicht: 28. September 2020)