Forschung und Entwicklung

Wissenschaftlich-technisches Profil

Neben den IT-Dienstleistungen für das HZDR treibt die Zentralabteilung Informationsdienste und Computing (FWC) auch Forschungs- und Entwicklungsthemen auf unterschiedlichen Themenfeldern voran. 

Einbindung in die Helmholtz Forschung

In der aktuellen Förderperiode der Helmholtz Gemeinschaft (PoF IV - Programmorientierte Förderung) ist die Zentralabteilung im Topic "Data Management und Analysis" des Forschungsprogramms "Matter & Technologies" involviert und bringt dort die Erfahrungen aus den Bereichen Forschungsdartenemangent, Hochleistungsrechnen und künstliche Intelligenz ein.

Forschungsdatenmanagement

Als Betreiber von mehreren Forschungsgroßgeräten muss das HZDR auch die Verantwortung über die dabei anfallenden Daten übernehmen. Dazu werden sowohl in mehreren internen Projekten als auch nationalen und internationalen Projekten Lösungen entwickelt.

Diese umfassen:

• Aufbau einer flexiblen Datenpublikationsplattform, über die Primär- und Sekundärdaten, Software, Publikationen der Allgemeinheit zur Verfügung gestellt werden
• Entwicklung einer zentralen Datenmangementplattform für Daten, die sich gerade im aktiven Auswerteprozess befinden
• Anbindung aller relevanten Meta-Daten Quellen, damit ab Beginn der Datenverwertungskette mit publizierbaren Datensätzen gearbeitet wird
• Unterstützung beim Aufbau von zentralen Labor-Informationsmanagement Systemen und elektronischen Laborbüchern für die Experimentatoren

Förderung dieser Aktivitäten im Rahmen von Drittmittelprojekten

• ExPANDS
• LEAPS-INNOV
• InvenioRDM
• HELIPORT
• HERMES
• BMBF-Projekt Forschungsdatenmanagement am HZDR und HZB (RDMatDB) (abgeschlossen)

Machine Learning / Parallele Simulationen

Die Zentralabteilung Informationsdienste und Computing (FWC) unterstützt die Wissenschaftler bei der Erstellung, Nutzung und Optimierung von Simulation zur Berechnung von physikalischen Phänomenen. Besondere Kompetenzen sind dabei im Bereich many-core Computing (z.B. GPUs, Intel Xeon Phi) vorhanden. Die aktuellen Arbeitsschwerpunkte sind:

• Am HZDR wurde eine Helmholtz AI Local Unit zur Unterstützung der Wissenschaflter des gesamten Fachbereichs Materie in der Helmholtz-Gemeinschaft auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz eingerichtet. Sie besteht aus einer Young Investigator Gruppe unter Leitung von Dr. Nico Hoffmann und einem Helmholtz AI Consultant Team unter Dr. Peter Steinbach.
• Mitentwicklung der Software im Umfeld von PIConGPU
• Optimierung von ultra-schneller CT Rekonstruktion für den ROFEX Detektor
• Dynamsiche Strahlprofil-Analysis der Laser-Teilchenbeschleuniger zur Vermeidung von Schäden in den Laseroptiken
• Zusammenführung der verschiedenen Methoden zur bestimmung von molekularen Strukturen in Lösungsgemischen über eine Web-Anwendung
• Analyse und Optimierung des Laufzeitverhaltens von (parallelen) Anwendungen am HZDR (z.B. OpenFOAM)

Software Development

• FWC betreibt im Rahmen von HIFIS (Helmholtz Federated IT Infrastructure Services) ein Kompetenzcluster für Software Development Services am HZDR. Dies beinhaltet eine Entwicklungsplattform, Training und Support für qualitativ hochwertige, nachhaltige Softwareentwicklung.

In-Situ und Ex-Situ Visualisierung

Die Zentralabteilung Informationsdienste und Computing (FWC) betreibt ein Virtual Reality Labor zur Darstellung von umfangreichen Simulations- und Messdaten im dreidimensionalen Raum. Weiterhin werden  interaktiver Benutzeroberflächen zur Analyse und Manipulation dieser Daten entwickelt. Eine besondere Qualifikation ist die langjähre Erfahung im Bereich interaktiver Simulation von Feuerwehreinsätzen mit voll-immersiver Visualisierung (→ VR).

IT-gestützte Kollaboration

Die Zentralabteilung Informationsdienste und Computing (FWC) arbeitet aktiv in verschiedenen Gruppen zum Thema Identity Management Lösungen in föderierten Umgebungen und Informations-Sicherheit im Umfeld von Cloud Computing mit.

Gremienarbeit

Die Zentralabteilung Informationsdienste und Computing (FWC) vertritt das HZDR auch in verschiedenen Gremien:

• Der Helmholtz Inkubator "Information und Data Science" bringt Experten aus allen Zentren zusammen und unterstützt die digitale Transformation der Forschungsaktivitäten in der Helmholtz Gemeinschaft.
• Das OpenACC Standardisierungsgremium entwickelt eine hardwareunabhängige Beschreibung von Parallelität in Programmen mittels sog. Direktiven, die dann vom Compiler auf die gerade verwendet Plattform übersetzt werden kann sowie Trainingsmethoden um Hardwarebeschleuniger einfacher nutzbar zu machen.
• Die SPEC High Performance Group entwickelt standardisierte Benchmarks, die zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit von Computersystemen verwendet werden. Das HZDR war hier von 2016-2021 Mitglied.

Konferenzen und Workshops

• Zu diesen Schwerpunkten veranstaltet FWC eigene Konferenzen und Workshops.

Publikationen

• Zu den genannten Themen beteiligt sich die Zentralabteilung aktiv mit eigenen Publikationen.