Daten auf der Überholspur: Der Informatiker hat von 3m5. den Excellence Award 2025 verliehen bekommen. Er erforscht, wie moderne Computerchips Daten besser verarbeiten und dafür bis zu 60-mal weniger Energie brauchen.

Ein Zimmer, ein Sachbearbeiter, ein Stapel Anträge – und plötzlich ist Stillstand, weil der Nachschub fehlt. So beschreibt Dr. Johannes Pietrzyk anschaulich ein alltägliches Problem in der Datenverarbeitung: Prozesse laufen nebeneinander, aber die Daten kommen nicht schnell genug an.
Seine Lösung? Moderne Computerchips intelligenter nutzen, sodass sie gleichzeitig kleine Rechenschritte erledigen – und das extrem effizient. Dafür hat er die sogenannte SIMD-Technologie innovativ genutzt. Selbst FPGAs, also anpassbare Chips, lassen sich auf diese Weise effizient nutzen.

„Besonders spannend war für mich zu sehen, wie viel Energie sich einsparen lässt, wenn wir die Datenströme im Bereich des Worksharings richtig organisieren, also wenn Datenzugriffe geteilt werden können“, erzählt Pietrzyk. „In manchen Szenarien konnte der Energieverbrauch um den Faktor 60 reduziert werden.“

Vom Rechenzentrum bis zur Klinik: Wie die Wirtschaft von Pietrzyks Forschung profitieren könnte

Sein Forschungsfeld ist nicht allein für die Wissenschaft relevant. Überall dort, wo große Datenmengen in kurzer Zeit ausgewertet werden müssen, bietet seine Lösung Vorteile, zum Beispiel:

• Finanzbranche: Zum Beispiel bei der Bewertung von Risiken oder beim Hochfrequenzhandel

• Gesundheitswesen: Für die Auswertung medizinischer Daten, z. B. aus Studien oder Patientenakten

• Industrie 4.0: Wenn Produktionsdaten in Echtzeit verarbeitet und optimiert werden sollen

• Telekommunikation: Bei der Analyse von Netzwerkdaten und dem Management großer Datenströme

Pietrzyks Softwarebibliothek TSL lässt sich als Open Source auf verschiedenen Hardware-Plattformen einsetzen, für mehr Performance und weniger Energieverbrauch auch in Unternehmen.

„Wir filtern, wir aggregieren, wir gruppieren Daten“

Zurück zu den beispielhaften Sachbearbeitern: Um effizienter zu arbeiten, würden in diesem Beispiel mehrere Sachbearbeiter in einem Raum arbeiten, allerdings jeder an je einer Teilaufgabe sämtlicher Anträge.

Pietrzyks Forschungsergebnisse entstanden in Kooperation mit den internationalen Technologiekonzernen NEC, Intel, Meta und SAP. Die illustre Liste zeigt, wie praxisnah und anschlussfähig die Ideen auch für große Systeme und Plattformen sind. Mit NEC testete der Informatiker beispielweise im Rahmen seiner Promotion deren Vektorkarte als ergebnisoffenes Evaluationsprojekt.

Die Abstraktionsbibliothek wird künftig im Team am Lehrstuhl Informatik weiterentwickelt, und Pietrzyk arbeitet im Projekt „CHORYS – Open and Programmable Accelerators for Data-Intensive Applications on the Cloud“ weiter am Performance- Zauber der parallelen Datenverarbeitung.