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Der Hunger der Daten

Frankfurter Forscher brechen Weltrekord mit effizienter Informationstechnologie

31.03.2010 00:03
Felix Helbig

In den Gebäudekomplexen moderner Computerunternehmen sind das neonbeleuchtete Räume in den Kellergeschossen, dort stehen in langen Reihen gleichförmige Kästen wie Kleiderschränke, die Server. Daten in Mengen, die sich menschliche Gehirne nur schwer vorstellen könne, werden dort gesendet, empfangen, umgeleitet und vor allem sortiert, immer wieder sortiert. Die große Frage dabei sei, sagt Ulrich Meyer, ob der zunehmende Energiehunger der Informationstechnik nicht deutlich gesenkt werden könne.

Die Antwort hat der Informatik-Professor an der Goethe-Universität dabei eigentlich gerade geliefert. Er kann gesenkt werden, der Energiehunger der Daten. Und Meyer weiß auch wie.

Gemeinsam mit Kollegen vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Meyer und seine Wissenschaftler ein Verfahren entwickelt, das den Energieverbrauch bei der Verarbeitung großer Datenmengen deutlich reduziert. Damit stellten sie einen Weltrekord bei einem internationalen Wettbewerb zur effizienten Sortierung von Daten auf. Verglichen mit den vorherigen Rekordhaltern von der amerikanischen Stanford University steigerten die Frankfurter im Verbund mit den Karlsruhern die Energieeffizienz um das Drei- bis Vierfache.

Ein Weltrekord im Datensortieren also. Sachen gibt´s. Seit Jahrzehnten verzeichnet der von einem amerikanischen Informatiker ins Leben gerufene "Sort Benchmark" die Weltrekorde bei der Datensortierung, manchmal geht es dabei um Millisekunden. Den Deutschen gelang nun ein Sprung auf ein neues Level.

Das Team um Meyer und Peter Sanders (KIT) sowie die Doktoranden Andreas Beckmann (Goethe-Uni) und Johannes Singler (KIT) erreichte den Rekord, in dem es scheinbar unkonventionelle Hardware einsetzte. Anstatt Strom schluckende Serverprozessoren zu verwenden, nutzten sie Mikroprozessoren, die eigentlich für Netbooks entwickelt wurden. Die im Vergleich zu Serversystemen schwächere Rechenleistung kompensierten sie mit Hilfe hocheffizienter Algorithmen.

Anstelle von Festplatten, die viel Strom zum Antrieb der mechanischen Komponenten brauchen, setzten die Forscher sogenannte "Solid State Disks" ein, die deutlich schneller und gleichzeitig sparsamer sind. Dieser Trick bescherte ihnen den Weltrekord und eine für die Informationstechnologie weitreichende Erkenntnis. "Auf lange Sicht sollten viele kleine, sparsame und kooperierende Systeme die bislang üblichen schwergewichtigen ersetzen", sagt Sanders. Es wäre auch das Ende surrender Serverhallen, sie würden schlicht überflüssig. Die neue Lösung ist kleiner - und vor allem deutlich sparsamer.

So aufregend das für die Wissenschaft ist, im Wettbewerb um den Weltrekord galt es, klaren Vorgaben zu folgen. Das Sortieren der Daten, ein Schlüsselproblem der Informatik und von zentraler Bedeutung etwa für Suchmaschinen, ist bei "Sort Benchmark" in drei Kategorien geteilt. Jeweils 10 Gigabyte, 100 Gigabyte und 1 Terabyte mussten dabei sortiert werden, bestehend aus Datensätzen zu je 100 Byte.

Selbst für die größte Datenmenge, die einem Papierstapel von zehn Kilometern Höhe entspricht, benötigten die Forscher dabei nur 0,2 Kilowattstunden. Das ist etwa soviel Energie, wie zum Aufkochen von zwei Litern Wasser benötigt wird.

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