Heutzutage verlassen sich Forschungs- und Entwicklungsteams auf eine Vielzahl von Tools, um komplexe physikalische, chemische und biologische Wechselwirkungen zu simulieren und zu analysieren, die in der realen Welt auftreten. 

Dafür benötigen Forschungs- und Entwicklungsorganisationen jedoch zwei Dinge: schnelle Computer und anspruchsvolle Software. Dank Cloud, Open-Source-Software und anderen Trends haben Computerforscher und -ingenieure heute deutlich mehr Auswahlmöglichkeiten – sowohl hinsichtlich der Rechenleistung als auch der Anwendungen.

Diese Entwicklungen sind zwar eine tolle Neuigkeit, doch die zunehmende Anzahl an Optionen bringt auch neue Management-Herausforderungen für Unternehmen mit sich, die ihr Innovationstempo beschleunigen möchten.

Rasch wachsende Auswahl an F&E-Hardware und -Software

Die kontinuierliche Forschung und Entwicklung rechenintensiver Simulationen, Modellierungen und anderer Computergestütztes Engineering (CAE) Werkzeuge erweitern die Grenzen von HardwareleistungDoch diese Grenzen erweitern sich dank der Entwicklung des Cloud Computing und neuer, spezialisierter Computerchips rasant. Dank der Cloud kann sich fast jedes Forschungs- und Entwicklungsteam nun schnell mit dem High Performance Computing (HPC)-Cluster seiner Wahl verbinden, um seine rechnergestützte Forschung voranzutreiben.

Während die Demokratisierung ultraschneller Supercomputing-Cluster die Forschung und Entwicklung revolutioniert, findet gleichzeitig eine explosionsartige Entwicklung von Software statt, die die Zusammensetzung wissenschaftlicher und technischer Toolkits verändert. Insbesondere produktorientierte und F&E-orientierte Unternehmen nutzen zunehmend selbst entwickelte und maßgeschneiderte Anwendungen von Drittanbietern für die computergestützte Forschung und Entwicklung. 

Einige wichtige Branchentrends treiben die rasante Verbreitung von Softwareportfolios voran: Zusammenarbeit über Lieferketten hinweg, kundenspezifische KI/ML-optimierte Workflowssowie Open-Source-Tools und -Datensätze. Da Ingenieur- und Designprobleme zunehmend multidisziplinärer werden, werden Computer-Workflows an unternehmensspezifische Probleme angepasst (z. B. Simulation physikalischer, chemischer und elektromagnetischer Eigenschaften in derselben Studie).

Benutzerdefinierte verwenden Engineering-Software ist kein neues Konzept, aber die Zugänglichkeit und Praktikabilität von Cloud-basiertem HPC bieten Ingenieuren und Wissenschaftlern jetzt neue Möglichkeiten, eine größere Anzahl von F&E-Tools zu testen, zu skalieren und gemeinsam zu nutzen als bisher.
 
Cloud-HPC bietet Flexibilität hinsichtlich der Hardwarevielfalt und -kapazität, wodurch Praktiker ihre Tools beschleunigen können und Führen Sie Simulationen, Modellierungen und Analysen von überall aus durch. Da immer mehr neue spezialisierte Architekturen verfügbar werden, kann jeder Workload auf der Architektur konfiguriert werden, die seinen Anforderungen am besten entspricht.

Warum kundenspezifische Software auf dem Vormarsch ist

Wenn Unternehmen Fachwissen und individuelle Ansätze für Forschung und Entwicklung entwickeln, erstellen sie häufig maßgeschneiderte Software für ihre proprietären Daten und Forschungsmethoden. Der Einsatz maßgeschneiderter Tools – von Open Source bis hin zu selbst entwickelten Paketen – wird immer üblicher, insbesondere da Unternehmen zunehmend in computergestützte Forschung und Entwicklung investieren. 

Während kommerzielle (lizenzierte) Anwendungen einen konstanten Anteil des Computerverbrauchs (und der Budgets) ausmachen, hat Rescale beobachtet, dass sich die Kundenpräferenzen in Richtung größerer Vielfalt und Anpassung ihrer F&E-Tools verschieben, zum Beispiel: Solver, Compiler, Simulations- und Modellierungstools, Frameworks, interaktive Workstations, Visualisierungstools, Nachbearbeitungstools, Workflow-Automatisierungsskripte, SDKs, Bibliotheken und Open-Source-Tools. 

Die Verwendung von selbst entwickelten und angepassten Open-Source HPC software entwickelt sich aus drei Hauptgründen zu einem Wettbewerbsvorteil:

• Individuelle Software kann das geistige Eigentum und die einzigartigen Datensätze eines Unternehmens nutzen, um Produkte oder Forschungsmethoden besser zu testen und zu verfeinern. Beispielsweise können individuelle KI-Modelle, die auf vorhandenen Kundendaten oder einzigartigem Produktverhalten trainiert wurden, physikbasierte neuronale Netzwerke und generative Designtechnologien unterstützen. In Kombination mit herkömmlicher CAE können diese Techniken schneller bessere Produkte hervorbringen. 
• Maßgeschneiderte Software kann kostengünstiger sein als kommerzielle Software. Sie erfordert keine Lizenz für jeden einzelnen Benutzer und ermöglicht den Zugriff für nahezu jede Benutzerzahl. Historisch gesehen machte kommerzielle Software den Großteil der technischen und wissenschaftlichen Forschungsarbeit aus, wobei die Lizenzkosten oft alle anderen Posten im Computing-Stack überstiegen. Aufgrund der anhaltenden Kostensteigerungen suchen viele Unternehmen nach Möglichkeiten, ihre Lizenzkosten durch den Einsatz kostenloser Tools zu senken. Neue Open-Source-Software und selbst entwickelte Tools entwickeln sich schnell zu wettbewerbsfähigen Alternativen. 
• Benutzerdefinierte Software kann neue Hardwarekonfigurationen nutzen, um Leistung und Effizienz deutlich zu steigern. Mit der zunehmenden Anzahl an Softwareoptionen haben auch die Hardwareoptionen und die Kompatibilität stark zugenommen. Open-Source-Toolkits und Frameworks wie NVIDIAs CUDA, Googles Tensorflow und AMDs ROCm können nun zur Beschleunigung von HPC-Anwendungen auf ihren spezifischen Computerarchitekturen verwendet werden. Beispielsweise haben Rescale-Kunden reduzierte den Zeitaufwand für digitale Simulationen um 200 % und senkte gleichzeitig die Rechenkosten um 80 % – und das alles mit einem kostenlosen CFD-Solver der NASA namens FUN3D. 

Häufige Herausforderungen bei der Verwaltung von Software-Wildwuchs

Um mit der Software-Innovation Schritt zu halten, IT-Manager Sie müssen mit der wachsenden Komplexität der Unterstützung und Wartung größerer Softwareportfolios Schritt halten. In einer Zeit, in der jeder daran gewöhnt ist, sofort auf Cloud-basierte Software zuzugreifen, ist es eine Herausforderung, ein ähnliches Erlebnis mit selbst entwickelter Software zu bieten. 

Cloudbasiertes HPC bietet zwar großes Potenzial, Wissenschaftlern und Ingenieuren die schnelle Skalierung ihrer individuellen Anwendungen zu ermöglichen, doch der Weg dorthin kann für Teams, die weder mit Anwendungs- noch mit Cloud-Management vertraut sind, eine Herausforderung sein. Jede Software und jeder Workflow stellt individuelle Anforderungen an Konfiguration und Zugriff. Dies kann Zeit und wiederholte manuelle Schritte erfordern und wahrscheinlich zu kostspieligen Verzögerungen in der Forschung und Entwicklung führen. 

Manche Unternehmen gestatten ihren Forschungs- und Entwicklungsteams, neue Software selbstständig zu entwickeln. Doch selbst wenn diese Mitarbeiter über die entsprechenden Fähigkeiten verfügen, kann die unkontrollierte und dezentrale Softwareveröffentlichung erhebliche Risiken für die IT-Governance bergen, beispielsweise Kostenüberschreitungen, Sicherheitslücken oder Verstöße gegen branchenspezifische Compliance-Standards. 

Eine mögliche Lösung für die Self-Service-Bereitstellung von HPC-Software ist die Containerisierung, was die Aufgabe mit einigen Nachteilen und Risiken erfüllen kann. Container erfordern beispielsweise die Vertrautheit mit einer Vielzahl neuer Tools, bergen Sicherheitslücken beim Root-Zugriff und beeinträchtigen in der Regel die Softwareleistung. Folglich ist die Forschung und Entwicklung in den meisten Unternehmen vollständig von der IT abhängig, um neue Software in die Produktion zu bringen. 

Beschleunigung der Softwarebereitstellung und Vereinheitlichung der Governance

Rescale engagiert sich für die Unterstützung einer wachsender Katalog von kommerzieller und Open-Source-Software. Im Rahmen dieser laufenden Bemühungen freuen wir uns, bekannt zu geben Rescale Software Publisher. Software Publisher befasst sich mit den Chancen und Herausforderungen, denen sich Unternehmen heute bei der Veröffentlichung selbst entwickelter F&E-Software in der Cloud gegenübersehen. 

Publisher ermöglicht autorisierten Benutzern und Administratoren die Selbstveröffentlichung in ihrer privaten Rescale-Softwarebibliothek. Das geht schnell, ist einfach und erstellt ein robustes Image, das unternehmensweit und in der Cloud Ihrer Wahl konsistent skaliert werden kann. Entwicklungsteams können nun ihre einzigartigen F&E-Tools nutzen, um neue Produkte schneller auf den Markt zu bringen.  

Zu den wichtigsten Funktionen von Rescale Software Publisher gehören:

• IT- und autorisierte F&E-Benutzer können problemlos jede benutzerdefinierte, Open-Source- oder kommerzielle Software bereitstellen, die den Teammitgliedern zur Verfügung steht, und zwar im Einklang mit den IT-Richtlinien.
• Die automatisierte Konfiguration gewährleistet Konsistenz, Portabilität und Leistung über die besten und neuesten Architekturen hinweg.
• Das zentralisierte Softwareportfoliomanagement vereinheitlicht die Transparenz und Kontrolle von Kosten, Zugriff, Sicherheit und Compliance.

Unternehmen, die rechenintensive wissenschaftliche oder technische F&E-Software einsetzen, können die Vorteile der Cloud in nur wenigen Schritten voll ausschöpfen – vom Test bis zur vollständigen Bereitstellung. Ob F&E- oder IT-Anwender: Die interaktive Sandbox des Rescale Software Publisher bietet Ihnen eine einfache Schnittstelle zur Validierung Ihres Softwarepakets und zur Integration in Ihre private Softwarebibliothek wie jedes andere von Rescale unterstützte Paket.