Prof. Dr. Tobias Friedrich erforscht gemeinsam mit Kollegen, wie zahlreiche Computer am effektivsten zusammenarbeiten.
Jan-Peter Kasper/FSU
Datenstress pur. Weil sich etwa alle zwei Jahre die Menge digitaler Daten verdoppelt, der Leistungszugewinn einzelner Computer dem aber nicht gerecht wird, müssen Rechenaufgaben verteilt werden. Was, wenn sich Rechner nicht freiwillig melden?
Um einzelne Computer vor dem Burn-Out zu schützen, verteilen Forscher die Rechenleistung auf komplexe Netzwerke. Die Analyse Diskreter Lastbalancierung auf heterogenen Netzwerken steht dabei im Mittelpunkt der Wissenschaftler, und ist Bestandteil des Projekts ADLON. Der für Laien kryptische Titel beinhaltet ein grundlegendes Problem des Informationszeitalters: Die Menge der digitalen Daten verdoppelt sich alle zwei Jahre. Der Leistungszugewinn einzelner Computer kann damit nicht mehr mithalten. Daher werden viele Probleme heute verteilt über eine Vielzahl von Rechnern bearbeitet.
Weltmeister im Verteilen von Rechnerleistung ist der Suchmaschinenbetreiber Google. Das betreibt schätzungsweise eine Million Server. Diese beantworten gemeinsam täglich etwa drei bis vier Milliarden Suchanfragen. Die Herausforderung hierbei ist, die zu erledigenden Aufgaben auf die beteiligten Rechner möglichst gleichmäßig zu verteilen.
Das Problem mit der Lastbalancierung lösen
„Immer dann, wenn große Berechnungen auf mehreren Rechnern gemeinsam durchgeführt werden müssen, stellt sich das Problem der Lastbalancierung“, erklärt Professor Tobias Friedrich. Es ist wie im menschlichen Alltag: Wenn zwei Personen gemeinsam eine Arbeit erledigen, dann sollte jeder die Hälfte abarbeiten, um am effektivsten und schnellsten zum Ziel zu kommen. Der Jenaer Lehrstuhlinhaber für Theoretische Informatik betreut zusammen mit Dr. Thomas Sauerwald, Universität von Cambridge (UK), das Projekt.
An der Frage einer schnellen Lastbalancierung arbeiten die beiden Wissenschaftler bereits seit einem gemeinsamen Forschungsaufenthalt in Berkeley (USA) im Jahr 2008. „Ein Großteil der Forschung der letzten Jahre beschränkt sich jedoch auf die Analyse wohl-strukturierter homogener Netzwerke“, sagt Tobias Friedrich. Das Problem: „Die meisten Resultate werden der komplexen und heterogenen Struktur heutiger Netzwerke nicht gerecht“. Das neue Projekt hat den Ehrgeiz, diese Lücke zu schließen. Es sollen Lastbalancierungsprobleme für praktisch relevante heterogene Netzwerke mathematisch untersucht werden.