| Die Universität zu Köln setzt auf ein flüssigkeitsgekühltes High-Performance HPC-Cluster von KAYTUS und NEC Deutschland. | The University of Cologne relies on a liquid-cooled high-performance HPC cluster from KAYTUS and NEC Germany. |
| KAYTUS arbeitet mit NEC Deutschland am Rechenzentrum der Universität zu Köln mit einem hochmodernen flüssigkeitsgekühlten High Performance Computing (HPC)-Cluster.
Um ihre medizinische Forschung voranzutreiben, hatte die Universität zu Köln den Bau des neuen IT-Clusters RAMSES initiiert, um das bisherige System CHEOPS zu ersetzen. Dieses Upgrade soll moderne Software-Anwendungen in den Bereichen Astrophysik, Quantenphysik, Biowissenschaften und Genomanalyse unterstützen. Um die immensen Rechenleistungen bei komplexen wissenschaftlichen Simulationen zu bewältigen, wurde ein effektives Wärmemanagement unerlässlich, das die Zuverlässigkeit und Energieeffizienz der Server gewährleistet. Mit den Flüssigkeitskühlungslösungen von KAYTUS und NEC konnte das Rechenzentrum der Universität trotz verbesserter Leistung und hoher Datensicherheit die Kosten für die Kühlung um 40 % senken. Die 1388 gegründete Universität zu Köln ist eine der ältesten und größten Universitäten Europas und international renommiert für ihre wissenschaftlichen Leistungen sowie die Qualität und Diversität ihrer Lehrangebote. Zur IT-Infrastruktur der Universität mit ihren vier Exzellenzclustern gehört das Regionale Rechenzentrum Köln (RRZK). Es beherbergt den im September 2024 vorgestellten Hochleistungscomputer RAMSES, der umfangreiche Simulationen für komplexe wissenschaftliche Forschungen unterstützt. Mit Grafikprozessoren (GPUs), die für die Durchführung von Berechnungen in Bereichen wie neuronale Netze, Pharmakokinetik und Proteinstrukturvorhersage entwickelt wurden, ist RAMSES in der Lage, die kritische Herausforderung zu bewältigen, Kernkomponenten über längere Zeiträume mit hoher Rechenlast und hohen Temperaturen zu betreiben. Die Universität zu Köln gewährleistet mithilfe dieser hochmodernen IT-Lösung die beste parallele bzw. serielle Leistung ihres HPC-Systems sowie höchste Sicherheit, Zuverlässigkeit und Energieeffizienz und wird so ihren komplexen Forschungsanforderungen gerecht. Mit einer Rechenleistung von 4,8 PFLOPs – 48-mal mehr als beim Vorgängersystem – stellt das neue RAMSES-System für Wissenschaftler im ganzen Land eine entscheidende Rechenressource dar. Das System umfasst 174 Knoten, die mit 384 CPUs mit insgesamt 31.576 Kernen und 74 GPUs ausgestattet sind und eine CPU-Leistung von 1,7 PFLOPs und eine GPU-Leistung von 3,1 PFLOPs bieten. Diese hohe Rechenkapazität unterstützt ein breites Spektrum von Forschungsbereichen und treibt so Innovation und Wissensbildung voran. NEC und KAYTUS haben das RAMSES-System mit über 170 Servern, darunter 1U2S-, 2U2S- und AI-Server, sowie mit mehr als 140 flüssigkeitsgekühlten Knoten ausgestattet, die für anspruchsvolle Anwendungen wie Gromacs für Molekulardynamiksimulationen und NWChem für computergestützte Chemie ausgelegt sind. Die Lösung umfasst flüssigkeitsgekühlte Serverschränke, eine Kühlverteilungseinheit (CDU) sowie ein komplettes Servicepaket inklusive Testverfahren und Implementierung. „Die Analyse von klinischen Genomdaten ist kein klassisches Anwendungsgebiet für HPC-Systeme. Das ändert sich mit RAMSES – dank einer Ende-zu-Ende-Verschlüsselung während des gesamten Berechnungsprozesses und einer maßgeschneiderten Systemarchitektur, die derzeit in Deutschland einmalig ist“, erklärt Professor Dr.Ing. Stefan Wesner, Direktor des Regionalen Rechenzentrums Köln und Leiter der Abteilung für Informatik. „Die innovativen Flüssigkeitskühlungslösungen von NEC und KAYTUS überzeugen nicht nur durch hohe Rechnerdichte, starke Rechenleistung, Energieeinsparung, hohe Effizienz und Zuverlässigkeit, sondern auch durch vielfältige Produktkonfigurationen. NEC und KAYTUS haben eine auf Forschungskooperationen zugeschnittene Systemarchitektur und ein entsprechendes Betriebsmodell entwickelt und geliefert. Wir sind sehr froh, NEC und KAYTUS als langjährige, vertrauenswürdige Partner zu haben, die qualitativ hochwertige Hardware, Software und IT-Dienstleistungen bieten.“ Hohe Server-Dichte & Flüssigkeitskühlung beflügeln Leistung & Energieeffizienz Schlüsselkomponenten, um hohe Rechenleistung und Energieeffizienz zu erreichen, sind die flüssigkeitsgekühlten 1U2S-Knoten von KAYTUS, die jeweils mit zwei AMD Genova-Prozessoren mit jeweils 400 Watt Verbrauch pro Chip ausgestattet sind. Sie nutzen eine direkte Warmwasserkühlung, die den Einsatz von Systemen mit hoher Dichte in einem einzigen Serverschrank ermöglicht. Diese leitet die Wärme von wichtigen Komponenten wie CPU, Speicher und VR effektiv ab, deckt über 80 % des gesamten Stromverbrauchs des Systems und senkt die Kühlungskosten um 30 % bis 40 % im Vergleich zu herkömmlichen Luftkühlungsmethoden. Das mit Leckage-Erkennung ausgestattete System schaltet sich zudem automatisch ab und löst Alarm aus, falls ein Leck entdeckt wird. Darüber hinaus können die Server dank Flüssigkeitskühlung bei niedrigeren Temperaturen betrieben werden, was die Lebensdauer temperaturempfindlicher Komponenten verlängert, und die Ausfallrate verringert. Dieser Ansatz senkt die Betriebs- und Wartungskosten und erhöht die Effizienz und Langlebigkeit des Gesamtsystems. „Da die HPC-Leistung weiter zunimmt und immer enger mit dem Einsatz KI-basierter Anwendungen verknüpft wird, ist der Energieverbrauch für viele Rechenzentren, auch für die Universität zu Köln, zu einer großen Herausforderung geworden“, so Noritaka Hoshi, Managing Director der NEC Deutschland GmbH. „NEC und KAYTUS haben sich als langjährige Partner verpflichtet, modernste Flüssigkeitskühlungslösungen anzubieten, um Probleme bei der Wärmeabfuhr in High-Density-Computing-Umgebungen zu lösen.“ Zuverlässige IT-Umgebung für sichere & fortschrittliche Forschung Das neue RAMSES-System bietet neben der hochleistungsfähigen Rechenarchitektur auch eine einmalige und sichere IT-Umgebung für Bereiche wie Biowissenschaften und Medizin. Während etwa die direkte Beobachtung von Phänomenen wie schwarzen Löchern oder Sternexplosionen unmöglich ist, ermöglichen Simulationen auf HPC-Systemen diese Forschungen. Auch die Interpretation genetischer Merkmale ist so rechenintensiv, dass nur HPC-Systeme die Arbeitslast bewältigen können, und das bei gleichzeitiger Datensicherheit. Dieses hochmoderne HPC-System positioniert die Universität zu Köln an der Spitze der weltweiten Forschung und Innovation und bietet einen erheblichen Wettbewerbsvorteil. KAYTUS-Server gewährleisten Systemsicherheit auf Hardware-Ebene und ermöglichen es Wissenschaftlern, sich unbesorgt auf ihre Arbeit zu konzentrieren. Sicherheitsfeatures umfassen:
Clark Li, Country Manager von KAYTUS für die DACH-Region, fasst zusammen: „Mit den rasanten Fortschritten in der KI ist die Nachfrage nach Rechenleistung sowie effizienteren und rechtskonformen Flüssigkeitskühlungslösungen sprunghaft angestiegen. Wir freuen uns, dass die Universität zu Köln mit den durch das neue Cluster-System geschaffenen Forschungsmöglichkeiten hochzufrieden ist. Auch in Zukunft werden wir mit Unternehmen wie NEC zusammenarbeiten, um fortschrittliche flüssigkeitsgekühlte Lösungen anzubieten. Von der Konzeption und Entwicklung der Lösungen bis hin zu Produktionstests, Installation, Betrieb und Wartung liegt unser Schwerpunkt auf der Zuverlässigkeit und Effizienz der Systeme. Indem wir uns an Europas nachhaltigen Energiezielen orientieren, wollen wir einen Beitrag zur Entwicklung grüner, energieeffizienter Rechenzentren leisten.“ |
KAYTUS, together with NEC Germany, has installed a state-of-the-art liquid-cooled High Performance Computing (HPC) cluster in the University of Cologne’s data center.
In order to advance its medical research, the University of Cologne initiated the construction of the new RAMSES IT cluster to replace the previous CHEOPS system. The upgrade is designed to support advanced software applications in the fields of astrophysics, quantum physics, life sciences and genome analysis. To handle the immense computing power required for complex scientific simulations, effective thermal management was essential to ensure the reliability and energy efficiency of the servers. With liquid cooling solutions from KAYTUS and NEC, the university’s data center was able to reduce cooling costs by 40% while improving performance and data security. Founded in 1388, the University of Cologne is one of the oldest and largest universities in Europe and is internationally renowned for its scientific achievements and the quality and diversity of its courses. The university’s IT infrastructure, with its four clusters of excellence, includes the Regional Computing Center Cologne (RRZK). It is home to the high-performance computer RAMSES, which was unveiled in September 2024 and supports extensive simulations for complex scientific research. Featuring graphics processing units (GPUs) designed to perform computations in areas such as neural networks, pharmacokinetics, and protein structure prediction, RAMSES is able to meet the critical challenge of running core components at high computational loads and temperatures for extended periods of time. With this cutting-edge IT solution, the University of Cologne is ensuring the best parallel/serial performance of its HPC system, as well as the highest levels of security, reliability and energy efficiency to meet its complex research requirements. With a computing power of 4.8 PFLOPs – 48 times more than the previous system – the new RAMSES system is a critical computing resource for scientists across the country. The system includes 174 nodes equipped with 384 CPUs with a total of 31,576 cores and 74 GPUs, providing 1.7 PFLOPs of CPU performance and 3.1 PFLOPs of GPU performance. This high computing capacity supports a wide range of research areas, driving innovation and knowledge creation. NEC and KAYTUS have equipped the RAMSES system with more than 170 servers, including 1U2S, 2U2S and AI servers, and more than 140 liquid-cooled nodes designed for demanding applications such as Gromacs for molecular dynamics simulations and NWChem for computational chemistry. The solution includes liquid-cooled server cabinets, a cooling distribution unit (CDU), and a complete service package including testing and implementation. „The analysis of clinical genomic data is not a classic application for HPC systems. This changes with RAMSES – thanks to end-to-end encryption during the entire computing process and a tailor-made system architecture that is currently unique in Germany,“ explains Professor Dr.-Ing. Stefan Wesner, Director of the Regional Computing Center Cologne and Head of the Department of Computer Science. „The innovative liquid cooling solutions from NEC and KAYTUS impress not only with their high computing density, high computing power, energy savings, high efficiency and reliability, but also with their diverse product configurations. NEC and KAYTUS have developed and delivered a system architecture and operating model tailored to research collaborations. We are very pleased to have NEC and KAYTUS as long-term, trusted partners providing high quality hardware, software and IT services. High Server Density & Liquid Cooling Boost Performance & Energy Efficiency Key components for achieving high computing performance and energy efficiency are KAYTUS‘ liquid-cooled 1U2S nodes, each equipped with two AMD Genova processors at 400 watts per chip. They use direct hot water cooling, which enables high-density systems to be deployed in a single server rack. This effectively removes heat from key components such as the CPU, memory and VR, covering over 80% of the system’s total power consumption and reducing cooling costs by 30% to 40% compared to traditional air cooling methods. Equipped with leak detection, the system also automatically shuts down and alarms if a leak is detected. In addition, liquid cooling allows servers to operate at lower temperatures, extending the life of temperature-sensitive components and reducing failure rates. This approach reduces operating and maintenance costs and increases the efficiency and longevity of the overall system. „As HPC performance continues to grow and becomes more closely linked to the use of AI-based applications, energy consumption has become a major challenge for many data centers, including the University of Cologne,“ said Noritaka Hoshi, Managing Director of NEC Deutschland GmbH. „As long-term partners, NEC and KAYTUS are committed to providing state-of-the-art liquid cooling solutions to solve heat dissipation problems in high-density computing environments.“ Reliable IT environment for secure & advanced research In addition to its high-performance computing architecture, the new RAMSES system also provides a unique and secure IT environment for fields such as life sciences and medicine. While direct observation of phenomena such as black holes or stellar explosions is impossible, simulations on HPC systems make this research possible. Similarly, interpreting genetic traits is so computationally intensive that only HPC systems can handle the workload while ensuring data security. This state-of-the-art HPC system positions the University of Cologne at the forefront of global research and innovation and provides a significant competitive advantage. KAYTUS servers provide system security at the hardware level, allowing scientists to focus on their work with peace of mind. Security features include – BIOS/BMC Dual-Core Redundant Design: This feature secures system core data at the chip level, provides remote access security, and supports dual systems with in-band and out-of-band management. – Encrypted hard drives: Provides security from the lowest hardware level to the highest application level. Firmware encryption and digital signatures prevent unauthorized writing of unknown firmware. – Secure data erasure: Users have the ability to securely erase and permanently destroy hard drive data, ensuring complete data protection and confidentiality. Clark Li, KAYTUS Country Manager for DACH, concludes: „With the rapid advancement of AI, the demand for computing power and more efficient and compliant liquid cooling solutions has skyrocketed. We are delighted that the University of Cologne is so pleased with the research opportunities created by the new cluster system. We will continue to work with companies like NEC to provide advanced liquid cooling solutions. From the design and development of the solutions to production testing, installation, operation and maintenance, our focus is on the reliability and efficiency of the systems. By aligning ourselves with Europe’s sustainable energy goals, we want to contribute to the development of green, energy-efficient data centers.“ |
Carolina Heyder ist Chefredakteurin Security Storage und Channel Germany sowie freiberufliche IT-Fachjournalistin und Moderatorin. Sie verfügt über langjährige Erfahrung in renommierten Verlagshäusern wie WEKA-Fachmedien, Springer und Aspencore. Ob Text fürs Web oder Print, Audio oder Video. Am Laptop, vor dem Mikrofon oder der Kamera. Ob in Deutsch, Englisch oder Spanisch, Carolina Heyder ist in der IT-Welt Zuhause. Ihre Themenschwerpunkte sind Cybersecurity, Digitale Transformation, Nachhaltigkeit, Storage u. a.
Carolina Heyder is Editor-in-Chief of Security Storage and Channel Germany as well as a freelance IT journalist and presenter. She has many years of experience at renowned publishing houses such as WEKA-Fachmedien, Springer and Aspencore. Whether text for the web or print, audio or video. On the laptop, in front of the microphone or the camera. Whether in German, English or Spanish, Carolina Heyder is at home in the IT world. Her main topics are cybersecurity, digital transformation, sustainability, storage and others.
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