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Ultraschneller 5G-Chipfunk auf der DATE

 Dr. Meik Dörpinghaus leitet die Forschungsgruppe für „Information and System Theory“ am Zentrum für fortgeschrittene Elektronik Dresden (cfaed) an der TUD. Foto: Jürgen Lösel, TUD

Dr. Meik Dörpinghaus leitet die Forschungsgruppe für „Information and System Theory“ am Zentrum für fortgeschrittene Elektronik Dresden (cfaed) an der TUD. Außerdem gehört er zu den HAEC-Forschern an der Uni. Foto: Jürgen Lösel, TUD

TU Dresden zeigt auf Chipdesigner-Messe auch Konzepte für Mini-Supercomputer am Straßenrand

Dresden, 16. März 2018. Forscher der TU Dresden werden auf der Chipdesigner-Messe „DATE“ vom 19. bis zum 23. März 2018 im Kongresszentrum Dresden Hardware- und Software-Lösungen vorstellen, um winzige Hochleistungs-Rechner per Funk extrem schnell zu vernetzen und ihnen den Stromhunger auszutreiben.

Cloud-Rechner stecken hinter Sprach-Assis und anderen Diensten

Ein Hintergrund dieser Forschungen: Wenn wir uns mit sprachgesteuerten künstlichen Intelligenzen (KI) wie Siri, Alexa oder Cortana unterhalten, dann erscheint es so, als ob sie im iPhone, im Mini-Lautsprecher oder im Laptop vor uns stecken würden. Tatsächlich aber sind diese Geräte zu schwachbrüstig, um auch nur scheinbar intelligent reagieren zu können. Sie sprechen und „verstehen“ uns nur, weil sie das Gespräch fortlaufend an viel leistungsfähigere Computer irgendwo in Übersee senden, an die sogenannte „Cloud“ („Rechnerwolke“). Dort sind die leistungsstarken Spracherkennungs-Programme konzentriert, die menschliche Fragen in Computersprache übersetzen und scheinbar schlaue Antworten um den halben Erdball zurück zum Smartphone oder zur Alexa-Box schicken.

Ein 5G-Roboter misst sich mit menschlichen Gegnern im Kugel-Balancierspiel. Foto: Heiko Weckbrodt

Ein 5G-Roboter misst sich mit menschlichen Gegnern im Kugel-Balancierspiel. Foto: Heiko Weckbrodt

Autonomes Fahren und Industrie 4.0 setzen wahrscheinlich auch auf die Cloud

Das ist aber ist nur ein kleiner Vorgeschmack auf die Cloud-Dienste der Zukunft. Die irgendwo auf dem Erdball, vorzugsweise aber in den USA platzierten Rechnerwolken müssen dann zum Beispiel komplexe Ströme hochvernetzter fahrerloser Autos unfallfrei lenken. Andere Clouds werden Hunderte, vielleicht gar Tausende Roboter, Werkzeugmaschinen, Transportautomaten und Werkstücke in hochautomatisierten „Industrie 4.0“-Fabriken koordinieren.

Dezentrale Edge-Cloud-Lösungen gefragt

Um zu verhindern, dass diese wachsenden Fluten die weltweiten Daten- und Stromnetze überlasten, arbeiten unter anderem Forscher an der Technischen Universität Dresden an dezentralen Alternativlösungen: Statt für jede Entscheidung („Nach links“ oder „nach rechts“, „Bremsen“ oder „Augen zu und durch“) Supercomputer in Amerika anzupingen, wollen sie winzig kleine Supercomputer-Würfel direkt in Mobilfunk-Stationen, Autos, Robotern oder am Straßenrand verteilen. Sie übernehmen dann die anspruchsvolle Datenverarbeitung gleich vor Ort und sparen so auch wertvolle Millisekunden Signallaufzeit. Genannt wird dieses Konzept „Edge Cloud“, was übersetzt soviel bedeutet wie „Rechnerwolke um die Ecke“.

HAEC-Boxen sollen ihren Stromverbrauch an die Nachfrage anpassen

Diese Boxen sollen auf „Highly Adaptive Energy-Efficient Computing“ (HAEC) basieren. Diese Kombination aus Hardware- und Software-Technologien für stromsparendes Rechnen hat die TU Dresden im Rahmen eines Sonderforschungsprogramms entwickelt. Eine Grundidee dabei: In diesen Supercomputer-Miniboxen sollen Rechner- und Speicherchips dicht übereinander gestapelt und innerhalb des Stapels optisch miteinander verbunden sein. Die Kommunikation zwischen den benachbarten Chipstapeln übernimmt dagegen eine spezielle Version des Mobilfunks der 5. Generation (5G). Diese 5G-Version arbeitet auf hohen Frequenzen um die 300 Gigahertz und erreicht dadurch sehr hohe Datenraten. „Diese Funkverbindungen ermöglichen ein hochflexibles Kommunikationsnetzwerk“, betonen die TU-Forscher. Dadurch können einzelne Rechnerkerne oder ganze Chipstapel je nach Rechenbedarf zugeschaltet oder stromsparend deaktiviert werden.

Uni stellt auch „Tomahawk 4“-Prozessor vor

Auf der DATE-Messe wollen die TU-Teams um Prof. Gerhard Fettweis, Prof. Dirk Plettemeier und Dr. Meik Dörpinghaus diese 5G- und HAEC-Technologien vorstellen. Außerdem wird der Dresdner Vielkern-Prozessors „Tomahawk 4“ zu sehen sein, der speziell für künftige Mobilfunk-Aufgaben entwickelt wurde.

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