Speditionen optimieren die Transportpläne für ihre Fahrzeuge und damit ihre Kosten mithilfe von spezieller Software. Das Ermitteln der optimalen Routen erfordert allerdings hohe Rechenleistung. Auf Einkernrechnern kann dies mehrere Stunden dauern. Forscher des KIT haben nun eine gängige sequenzielle Transportplanungssoftware parallelisiert. Die Parallelisierung auf einem Mehrkernrechner mit 24 Kernen verkürzte die typische Optimierungszeit für reale Daten durchschnittlich von 1,5 Stunden auf fünf Minuten.
Multicore-Systeme, die mehrere Prozessorkerne auf einem Chip vereinen, ermöglichen es, Aufgaben parallel zu bearbeiten. So lassen sich Rechenleistung und -geschwindigkeit deutlich steigern. Um dieses Potenzial voll auszuschöpfen, muss sequenzielle Software, die Aufgaben nacheinander auf einem Prozessorkern abarbeitet, allerdings umgeschrieben, das heißt parallelisiert werden. Die Parallelisierung einer kommerziellen SAP-Anwendung zur Speditionsplanung ist den Informatikern Markus Hossner, Dr. Victor Pankratius und Professor Walter F. Tichy am Karlsruher Institut für Technologie gelungen. In der Zeitschrift „it – Information Technology” stellen die Forscher die verschiedenen aktuellen Parallelisierungsansätze vor.
Bei der Software „Vehicle Scheduling and Routing Optimizer“ handelt es sich um ein Modul der SAP „Business Suite“. Sie dient dazu, die kostengünstigsten Routen zu berechnen, dabei Lieferungen zu Fahrzeugen zuzuweisen, Ladevorgaben zu berücksichtigen und Umladezeiten einzuplanen. Die Software basiert auf einem evolutionären Algorithmus, der die Prinzipien biologischer Evolution im Computer nachbildet. Dieser Algorithmus sollte nach einer Vorgabe von SAP nicht ersetzt, sondern von sequenziell auf parallel rechnend umgeschrieben werden. Dabei galt es, die einzelnen Aufgaben geschickt aufzuspalten und zu synchronisieren. „Wichtig war sicherzustellen, dass jeder Ausführungsstrang auf seine eigenen Daten zurückgreift“, erklärt Victor Pankratius, der am KIT die Young Investigator Group „Multicore Software Engineering“ leitet.
Die Forscher ermittelten den geeigneten Parallelisierungsansatz experimentell und arbeiteten dabei auch mit den realen Daten aus Speditionen. „Es hat sich herausgestellt, das zuvor theoretisch nach Lehrbuch entwickelte Ansätze in der Praxis nicht funktionieren, weil bei ihnen der Aufwand durch das Hin- und Herschieben der Daten letztlich den Gewinn der Parallelisierung übersteigt“, erläutert Pankratius.
Victor Pankratius, Walter F. Tichy: Truck Scheduling on Multicore. it – Information Technology; 53 (2011) 2/DOI 10.1524/itit.2011.0626.
www.oldenbourg-link.com/doi/pdf/10.1524/itit.2011.0626
IT am KIT: Die Jahreshighlights
Auf der CeBIT in Hannover präsentiert das KIT in diesem Jahr ab dem 6. März aktuelle Forschung aus seinen Schwerpunkten COMMputation sowie Anthropomatik und Robotik (Halle 9, Stand G33). Auch bei seinem Jahresempfang, zu dem das KIT am 22. März zahlreiche Partner aus Industrie und Wissenschaft erwartet, steht die Informationstechnologie im Fokus. Und im Herbst feiert am KIT die erste deutsche Fakultät für Informatik ihr 40-jähriges Bestehen.
Die Informationstechnologie am Karlsruher Institut für Technologie bündelt sich in zwei Schwerpunkten. Das Leitthema des KIT-Schwerpunkts COMMputation ist die Verflechtung von Kommunikation und Computertechnologie. Damit werden Geräte möglich, die ihre Umgebung wahrnehmen, mit ihr interagieren und sich anpassen. Um solche komplexen, technischen Geräte zu entwickeln, arbeiten Forscher aus den Bereichen Informatik, Elektrotechnik, Informationstechnik sowie Wirtschaftswissenschaften an neuen Konzepten, Architekturen, Verfahren, Werkzeugen und Anwendungen.
Ziel des KIT-Schwerpunktes Anthropomatik und Robotik ist die Verbesserung der Lebensqualität des Menschen. Mit Methoden aus Informatik, Maschinenbau, Elektro- und Informationstechnik sowie Geistes- und Sozialwissenschaften entwickelt er symbiotische Systeme. Als Leitbild dienen Anatomie, Motorik, Wahrnehmung und Verhalten des Menschen. Die Forschungsthemen erstrecken sich vom maschineller Intelligenz und menschenzentrierter Robotik, über multimodale Interaktion und Robotertechnologie bis hin zur Industrierobotik.
Als „Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft“ schafft und vermittelt das KIT Wissen für Gesellschaft und Umwelt. Ziel ist es, zu den globalen Herausforderungen maßgebliche Beiträge in den Feldern Energie, Mobilität und Information zu leisten. Dazu arbeiten rund 10 000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf einer breiten disziplinären Basis in Natur-, Ingenieur-, Wirtschafts- sowie Geistes- und Sozialwissenschaften zusammen. Seine 22 800 Studierenden bereitet das KIT durch ein forschungsorientiertes universitäres Studium auf verantwortungsvolle Aufgaben in Gesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft vor. Die Innovationstätigkeit am KIT schlägt die Brücke zwischen Erkenntnis und Anwendung zum gesellschaftlichen Nutzen, wirtschaftlichen Wohlstand und Erhalt unserer natürlichen Lebensgrundlagen. Das KIT ist eine der deutschen Exzellenzuniversitäten.