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High Performance Computing im Digital Lab

High Performance Computing (HPC) erweitert die Methoden in Forschung und Lehre und bietet so neue Möglichkeiten bei der mathematischen Modellierung, numerischen Simulation und Datenanalyse in vielen Disziplinen und erlaubt neue Einblicke.

Warum High Performance Computing?

Die «digitale Transformation» führt auch in den Life Sciences zu tiefgreifenden Veränderungen. In heutigen Forschungs- und Entwicklungsprojekten wird immer schneller der Punkt erreicht, an dem normale PCs nicht mehr ausreichen, um grössere Berechnungen durchzuführen. Das sogenannte High Performance Computing (HPC) wird ein immer wichtigerer Aspekt in modernen Forschungsprojekten und spielt eine grosse Rolle in der nationalen und internationalen Forschungsgemeinschaft.

«High Performance Computing spielt in unseren Forschungsfeldern eine immer wichtigere Rolle.»

Prof. Dr. Urs Hilber, Direktor Departement Life Sciences und Facility Management

Hauseigenes Digital Lab als «Enabler»

High Performance Computing oder zu Deutsch «Hochleistungsrechnen» ist ein Sammelbegriff für Infrastrukturen, Prozesse und Methoden, die zur Umsetzung rechenintensiver Algorithmen und Simulationen eingesetzt werden. Um die Forschenden und Studierenden in diesem Bereich zu unterstützen, wurde in Wädenswil ein eigenes HPC-Center aufgebaut. Die Infrastruktur und die Prozesse dieses Digital Lab sind für sogenanntes «High Throughput Computing» ausgelegt. Dabei geht es darum, den Rechenaufwand durch Parallelisierung auf mehrere Rechenkerne eines Clusters zu verteilen und somit den «Durchlauf» signifikant zu erhöhen, beziehungsweise die Rechenzeit drastisch zu verringern.

Vielfältige Anwendungen

In der Lebensmitteltechnologie beispielsweise wird HPC genutzt, um die Kerntemperatur von Lebensmitteln in Kühlregalen modellbasiert zu berechnen. In der Genomik, die das Erbgut erforscht, wird HPC angewendet, um in massgeschneiderten Workflows genetische Sequenzen zu analysieren und aufzubereiten. Die Biotechnologie setzt die schnelle Rechenmethode ein, um molekulares Docking zu berechnen. Im Bereich der Entwicklung von Bioreaktoren werden aufwendige Strömungssimulationen (Computational Fluid Dynamics – CFD) durchgeführt. Über Optimierungsverfahren und Data Mining erstrecken sich die Anwendungen bis hin zum Machine Learning – die Einsatzmöglichkeiten und Anwendungen sind enorm.

Für die Anforderungen von morgen gerüstet

Kompetenzen im Umgang mit digitalen Werkzeugen und grossen Datenmengen sind zukünftig zentrale Ergänzungen zu fachspezifischen Fähigkeiten. In der Vertiefung «Applied Computational Life Sciences» im Masterstudiengang Life Sciences wird man zum Data Scientist oder zur Simulationsexpertin im jeweiligen Fachgebiet ausgebildet. In der biomedizinischen, pharmazeutischen und in anderen Life-Sciences-Industrien besteht ein wachsender Bedarf an Fachleuten, die die Besonderheiten des Datenmanagements, der Modellierung und der Berechnung im Rahmen einer Life Sciences Disziplin und dem entsprechenden Geschäftsumfeld verstehen.

Für wen ist High Performance Computing?

HPC im Digital Lab wird am Departement Life Sciences und Facility Management eingesetzt in verschiedenen Konstellationen, zum Beispiel: