Oregons Universitäten: KI-Forschung & High-Tech-Infrastruktur im Aufwind

Oregons öffentliche Universitäten starten eine bedeutende kollaborative Initiative zur Etablierung einer robusten landesweiten Cyberinfrastruktur, die darauf abzielt, Forschung und Innovation in fortgeschrittenen Technologien wie Künstlicher Intelligenz (KI) und maschinellem Lernen voranzutreiben. Dieses strategische Vorhaben soll Oregon und seine akademischen Institutionen als führendes Zentrum für technologische Entwicklung positionieren.

An vorderster Front dieses Unterfangens steht die Cyberinfrastruktur-Allianz für Oregon (CIAO), die von der University of Oregon angeführt wird. Diese Allianz vereint sieben weitere öffentliche Universitäten – die Oregon State University (OSU), die Oregon Health and Science University, die Portland State University (PSU), das Oregon Institute of Technology, die Eastern Oregon University, die Southern Oregon University und die Western Oregon University – zusammen mit Link Oregon, einer gemeinnützigen Organisation, die Hochgeschwindigkeits-Breitband für den öffentlichen Sektor und gemeinnützige Einrichtungen im ganzen Bundesstaat bereitstellt. Das Projekt hat erste Fördermittel erhalten, darunter einen Zuschuss von 200.000 US-Dollar von der National Science Foundation (NSF).

Ein grundlegender Schritt für CIAO ist die Durchführung eines umfassenden Cyberinfrastrukturplans und einer Bedarfsanalyse. Laut Christy Long, Associate CIO für Technologieinfrastruktur an der University of Oregon, wird diese Bewertung die spezifischen Anforderungen jeder Universität identifizieren, einschließlich derer für große Forschungszentren, Kooperationsprojekte, technologiegestützte Lehrpläne und aktuelle Engpässe, die den Fortschritt behindern. Ziel ist es, diese Bedürfnisse mit nationalen Ressourcen abzugleichen und ein breites Spektrum der akademischen Gemeinschaft einzubeziehen, von Studierenden und Forschenden bis hin zu Lehrenden und Administratoren.

Ein Hauptziel solcher Kooperationen ist die Dezentralisierung der Spitzenforschungsrechenleistung, um sie über einen einzigen Flaggschiff-Campus wie die University of Oregon hinaus zu verlagern. Stattdessen liegt der Fokus auf der Verbesserung der technologischen Fähigkeiten an allen staatlichen Universitäten. Dieser Ansatz soll Oregons Position als Zentrum für innovationsgetriebene Forschung vorantreiben und das Wachstum von High-Tech-Arbeitsplätzen fördern.

Ergänzend zu CIAO ist der Oregon Regional Computing Accelerator (Orca), ein angrenzendes Projekt, das im letzten Jahr ebenfalls einen NSF-Zuschuss von 1 Million US-Dollar erhielt. Orca betreibt Oregons ersten landesweiten, regionalen Cyberinfrastruktur-Cluster, der ein kostenlos zugängliches Netzwerk von Hochleistungscomputern mit Grafikprozessoreinheiten (GPUs) bereitstellt. Diese GPUs sind für anspruchsvolle KI- und maschinelle Lernaufgaben unerlässlich. Die Entwicklung von Orca wurde maßgeblich durch die Finanzierung des OSU-Alumnus Jensen Huang, Gründer und CEO von NVIDIA, und seiner Frau, Lori Huang, unterstützt.

Will Pazner, Assistenzprofessor am Fariborz Maseeh Department of Mathematics and Statistics der PSU, betonte die Bedeutung von Orca für kleinere und unterfinanzierte Institutionen. Er wies darauf hin, dass GPUs zwar für KI, maschinelles Lernen, Computerwissenschaften und Datenwissenschaften entscheidend sind, ihre Kosten jedoch unerschwinglich sein können. Orca begegnet diesem Problem, indem es kostenlosen Zugang in der gesamten Region anbietet und so den Zugang zu Hochleistungsrechnen demokratisiert.

Ein weiterer entscheidender Bestandteil dieser entstehenden Cyberinfrastruktur ist die Entwicklung eines 400-Gigabit-Netzwerks, das Campusanlagen landesweit verbindet. Dieses Hochgeschwindigkeitsnetzwerk ist entscheidend, um die steigenden Anforderungen der KI und die damit verbundenen riesigen Datensätze zu unterstützen. Mark Keever, Executive Director für Advanced Research Computing Services an der OSU, hob hervor, dass dieses Konnektivitätsniveau die Forschungsrechenleistung in allen Disziplinen demokratisiert und über traditionelle Ingenieur- und Wissenschaftsbereiche hinausgeht, um auch Bereiche wie die Geisteswissenschaften einzubeziehen, die zunehmend große Datensätze verarbeiten.

Die OSU rüstet ihr Kernnetz-Backbone aktiv auf 400 Gigabit auf und plant, ein separates 400-Gigabit-Netzwerk auf dem Campus einzurichten, um vier große Forschungsgebäude zu verbinden. Diese robuste Netzwerkkapazität wird als strategischer Wegbereiter für Forschung, Bildung und Innovation in ganz Oregon angesehen, insbesondere angesichts der zunehmend kollaborativen Natur der modernen wissenschaftlichen Forschung, die oft die Aggregation von Daten erfordert, die über verschiedene geografische Standorte verteilt sind.

Der Prozess der fortgeschrittenen Datenanalyse beinhaltet typischerweise die Bewegung von Daten von Sammelpunkten über digitale Plattformen zur Vorverarbeitung und Formatierung, dann die Übertragung zu Hochleistungsrechenclustern, Supercomputern oder Cloud-Umgebungen für fortgeschrittene KI- und maschinelle Lernanalysen. Ein 400-Gigabit-Netzwerk-Backbone gewährleistet eine nahtlose Datenbewegung entlang dieser gesamten Pipeline, von Edge-Geräten bis zu den Kernrechenressourcen.

Praktische Anwendungen für ein solches Hochgeschwindigkeitsnetzwerk sind vielfältig und wirkungsvoll. Beispiele hierfür sind die Ocean Observatories Initiative an der Oregon State University, die monatlich über sieben Terabyte ozeanografischer Daten von etwa 900 Sensoren sammelt. Das Digital City Testbed Center der Portland State University generiert monatlich etwa 10 Terabyte an Smart-City-Daten. Darüber hinaus produziert das Oregon Hazards Lab der University of Oregon große Datenmengen aus der Wildtierforschung und Überwachungsnetzwerken.

Diese kombinierten Anstrengungen, insbesondere durch CIAO, zielen darauf ab, Ressourcen und Projekte zu einer kohärenten landesweiten Strategie zu konsolidieren. Diese Strategie soll Oregons Position als führendes Zentrum für Innovation und Cyberforschung in mehreren akademischen Disziplinen und insbesondere über zahlreiche Campusse hinweg festigen. Da die Nachfrage nach hochqualifizierten Tech-Arbeitskräften beschleunigt, werden diese Initiativen es qualifizierten Arbeitskräften ermöglichen, mit Forschenden und Lehrenden zusammenzuarbeiten und modernste Computerwerkzeuge und -ressourcen sowohl in Klassenzimmer als auch in Forschungslabore zu integrieren.

CIAO wird auch die Mitgliedschaft der Oregon Research Computing Community of Practice (CoP) erweitern, um Vertreter aller acht öffentlichen Institutionen aufzunehmen. Dieses Forum wird den Austausch von Campus-Updates und gezielte Diskussionen zu kritischen Themen wie Identitäts- und Zugriffsmanagement, Datenmanagement, Sicherheit und Compliance erleichtern.

Durch die Angleichung der Cyberinfrastruktur Oregons an aufkommende nationale Standards und die Verbesserung des Zugangs zu fortgeschrittenen Technologien wird erwartet, dass diese kollaborative Anstrengung das landesweite Wirtschaftswachstum stimuliert. Dies wird durch die Anziehung von Forschungsförderung, die Unterstützung innovationsgetriebener Industrien und die Kultivierung einer hochqualifizierten technischen Belegschaft erreicht, die bereit ist, die Anforderungen der Zukunft zu erfüllen.