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Für ihre Entwicklung zur Kompression von Simulationsergebnissen erhalten drei Forscher des von Prof. Dr. Ulrich Trottenberg geleiteten Fraunhofer-Instituts für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen (SCAI) den renommierten Joseph-von-Fraunhofer-Preis 2007.
SANKT AUGUSTIN. Mehr Simulation heißt auch mehr Speicherbedarf. Dank einer neuen Komprimierungs-Software ist das für Crash- und Wettersimulationen kein Problem: Denn die Datenberge werden auf bis ein Zehntel ihrer ursprünglichen Größe geschrumpft. Rodrigo Iza-Teran, Prof. Dr. Rudolph Lorentz und Clemens-August Thole erhalten für ihre Entwicklung den mit 20.000 Euro dotierten Joseph-von-Fraunhofer-Preis 2007. Die Jury überzeugten zum einen die hervorragenden mathematischen Methoden und zum anderen der große Erfolg, den die Kompressionsverfahren bei den Anwendern erzielt haben.
"Lassen Sie uns über das Wetter sprechen", sagt Clemens-August Thole. "Ab 2008 wird beim Deutschen Wetterdienst die Prognose für die kommenden Tage etwa 20 Mal vorausberechnet. Da entstehen im Jahr etwa 2,5 Petabyte an Daten." Ein Petabyte entspricht etwa 2 000 Festplatten mit je 500 Gigabyte Speicherplatz. Um diese Menge klein zu rechnen, hat Thole mit seinem Team eine Software entwickelt, die Wetterdaten im Grib-Format um den Faktor 2,5 reduzieren. "Für die Simulationen wird Deutschland mit einem Netz von Gitterpunkten überzogen", so Prof. Rudolph Lorentz. "Die Simulationsergebnisse an benachbarten Punkten hängen voneinander ab. So reicht es, wenn wir die Werte an einem Gitterpunkt gut vorhersagen können, um die Datengröße wesentlich zu reduzieren."
Auch aus der Automobilindustrie sind Simulationen nicht mehr wegzudenken. Allerdings benötigt bereits ein virtueller Crash mehrere Gigabyte Speicherplatz. "Pro Tag fährt so ein Modell etwa 100 bis 150 Mal im Rechner gegen die Wand", sagt Rodrigo Iza-Teran. Da kommen schnell Daten von 100 Terabyte und mehr zusammen. Als ersten Schritt für die Kompression geben die Entwicklungs-Ingenieure die Genauigkeit der gespeicherten Daten vor, zum Beispiel ein Millimeter für Fahrzeugcrashs. Bei diesem Quantisieren wird bewusst ein Datenverlust in Kauf genommen. Alle weiteren Komprimierungsschritte sind verlustfrei, das heißt die Daten lassen sich wieder 1:1 herstellen. Je nach Anwenderbedarf können die Wissenschaftler des SCAI eine Kompression um den Faktor 10, 7 oder 5 anbieten. "Der Ansatz ähnelt der Videocodierung", sagt Thole. "Ein Trick besteht darin, zu ermitteln, welche Bauteile sich bewegen ohne sich zu deformieren. Ein anderer ist, die sich verändernden Inhalte möglichst gut vorherzusagen." Fast alle deutschen Automobilhersteller setzen die Software ein. Grund: Sie sparen wertvollen Speicherplatz und der Datenaustausch läuft reibungslos. Zudem lassen sich komprimierte Daten einfacher und schneller visualisieren. Die Dekompression ist mittlerweile in vielen Visualisierungsprogrammen, so genannten Postprozessoren, integriert, so dass sich die Dateien ohne einen Zwischenschritt zum Entzippen öffnen.
Joseph-von-Fraunhofer-Preis - Forschen für die Praxis
Seit 1978 verleiht die Fraunhofer-Gesellschaft alljährlich Preise für herausragende wissenschaftliche Leistungen ihrer Mitarbeiter, die anwendungsnahe Probleme lösen. Mehr als 200 Forscherinnen und Forscher haben diesen Preis inzwischen gewonnen. In diesem Jahr werden drei Preise mit jeweils 20 000 Euro vergeben.
Ansprechpartner:
Dipl.-Journ. Michael Krapp, Fraunhofer-Institut für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen (SCAI), Marketing und Kommunikation
Schloss Birlinghoven, 53754 Sankt Augustin
Telefon: 02241/14-2935, Fax: 02241/14-42935
michael.krapp@scai.fraunhofer.de
http://www.scai.fraunhofer.de/kompression.html
Dipl.-Tech.-Math. Rodrigo Iza-Teran, Dipl.-Math. Clemens-August Thole, Prof. Dr. Rudolph Lorentz (v. ...
© Fraunhofer/Volker Steger
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Merkmale dieser Pressemitteilung:
Elektrotechnik, Energie, Informationstechnik, Maschinenbau, Mathematik, Physik / Astronomie
überregional
Forschungs- / Wissenstransfer, Forschungsergebnisse
Deutsch
Dipl.-Tech.-Math. Rodrigo Iza-Teran, Dipl.-Math. Clemens-August Thole, Prof. Dr. Rudolph Lorentz (v. ...
© Fraunhofer/Volker Steger
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