Skalierbaren Algorithmen gehört die Zukunft

Grundlegende Rechenwerkzeuge für viele verschiedene Anwendungen entwickelt der Informatiker Professor Peter Sanders in seinem Projekt „ScAlBox“ am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). 

Ziel des Projekts ist es, Algorithmen und Softwarebibliotheken bereitzustellen, die sehr große Datenmengen handhaben können und sich auf Millionen von parallel arbeitenden Prozessoren ausführen lassen. Der Europäische Forschungsrat ERC fördert das Projekt mit einem Advanced Grant.

Die digitale Revolution hat Wissenschaft, Technik und Alltagsleben tiefgreifend verändert: Computeranwendungen verarbeiten immer größere Datenmengen mit immer komplexeren Algorithmen. Allerdings droht der Fortschritt an Grenzen zu stoßen: Die Skalierbarkeit der Programme, das heißt ihre Fähigkeit, mit ihren Aufgaben zu wachsen, stellt eine wesentliche Herausforderung dar. „Die Leistung einzelner Prozessoren ist beschränkt – um größere Probleme zu lösen, müssen viele Prozessoren gleichzeitig eingesetzt werden“, erklärt Professor Peter Sanders vom Institut für Theoretische Informatik des KIT. Parallele Algorithmen wurden jedoch von der Forschung lange vernachlässigt. Software wird für bestehende Systeme und Datensätze optimiert, lässt sich aber noch nicht auf zukünftig weiter wachsende Datenmengen und steigende Prozessorzahlen skalieren.

An diesem kritischen Punkt setzt das Projekt „ScAlBox – Engineering Scalable Algorithms for the Basic Toolbox“ unter Leitung von Sanders an: „Wir arbeiten an Algorithmen und Software-Bibliotheken für vielfältig einsetzbare Basiskomponenten von Software, die sich auf beliebig große Datensätze und Millionen von parallel arbeitenden Prozessoren skalieren lassen“, sagt der Informatiker. Solche Komponenten sind beispielsweise Suchen, Sortieren, Warteschlangenverwaltung, Lastverteilung auf parallel arbeitende Prozessoren und Kommunikation zwischen Prozessen. „Die Schwierigkeit bei der Entwicklung der Algorithmen besteht darin, skalierbare Fehlertoleranz und dynamische Lastverteilung zu vereinen“, erläutert Sanders.

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