Fraunhofer-Preis für Kompression von Simulationsdaten

Für ihre Entwicklung zur Kompression von Simulationsergebnissen erhalten drei Wissenschaftler des Fraunhofer Instituts für wissenschaftliches Rechnen, Rodrigo Iza-Teran, Rudolph Lorentz und Clemens-August Thole, den Joseph-von-Fraunhofer-Preis 2007. Ausgezeichnet wurden sie für die Entwicklung von Komprimierungssoftware für Crash- und Wettersimulationen, die die dort anfallenden Datenberge auf bis ein Zehntel ihrer ursprünglichen Größe schrumpfen lässt. In beiden Anwendungsbereichen sind die Kompressionsverfahren kontextorientiert.

FEMZIP, so der Name des Produkts zur Kompression von Crashsimulationsdaten, nutzt Ingenieurswissen etwa über den Ablauf der Verformung von Bauteilen und verzichtet auf die Speicherung sich nicht verändernder Daten. Zudem hängt der nötige Grad der Genauigkeit davon ab, was untersucht werden soll. Nicht immer ist jeder Tausendstel Millimeter relevant, oft reicht eine Genauigkeit von einem Millimeter. "Der Ansatz ähnelt der Videokodierung", vergleicht Thole das Verfahren. "Ein Trick besteht darin, zu ermitteln, welche Bauteile sich bewegen, ohne sich zu deformieren. Ein anderer ist, die sich verändernden Inhalte möglichst gut vorherzusagen." Dieser Kompressionsschritt ist also gewollt verlustbehaftet, die weiteren Schritte sind verlustfrei.

Je nach Anwenderbedarf erreicht FEMZIP eine Kompression um den Faktor 10, 7 oder 5, was die Kosten für den Speicherplatz signifikant senkt. Immerhin fallen bei den typischen 100 bis 150 Crash-Simulationen pro Tag 100 Terabyte und mehr an. Mittlerweile setzen das Programm 70 Prozent der deutschen Autohersteller ein. Es verarbeitet Aufprall-Simulationsergebnisse der Programme LS-DYNA (FEMZIP-L) und PAM-CRASH (FEMZIP-P).

GRIBZIP arbeitet dagegen nur mit verlustfreien Algorithmen, beruht aber auch auf Wissen über den Gegenstand der Kompression. "Für die Simulationen wird Deutschland mit einen Netz von Gitterpunkten überzogen«, so Prof. Rudolph Lorentz. »Die Simulationsergebnisse an benachbarten Punkten hängen voneinander ab. So reicht es, wenn wir die Werte an einem Gitterpunkt gut vorhersagen können, um die Datengröße wesentlich zu reduzieren." So wird der Umfang der im Grib-Format abgelegten Wetterdaten um den Faktor 2,5 verkleinert; was beim Deutschen Wetterdienst im nächsten Jahr einer Reduktion von von 2,5 auf 1 Petabyte entspricht.

Der Joseph-von-Fraunhofer-Preis ist mit 20.000 Euro dotiert und wird seit 1978 jährlich vergeben. (js)