Nachhaltige Speichertechnik dank GPU-Power

Die Rolle von künstlicher Intelligenz beim Datenwachstum

KI-Tools wie ChatGPT gewinnen immer mehr an Bedeutung und werden zunehmend in ähnlicher Frequenz genutzt wie klassische Suchmaschinen. Dass KI-Anfragen dabei deutlich mehr Energie verbrauchen als klassische Suchvorgänge (BestBrokers 2023: AI’s Power Demand – Calculating ChatGPT’s Electricity Consumption for Handling Over 78 Billion User Queries Every Year), ist mittlerweile kein Geheimnis mehr. Weniger bekannt ist hingegen, dass diese intensiven Interaktionen auch eine erheblich höhere Datengenerierung verursachen und so das Datenwachstum zusätzlich beschleunigen.

Künstliche Intelligenz (KI) gilt insgesamt als einer der Haupttreiber für das exponentielle Wachstum von Daten. KI-Systeme benötigen große Mengen an qualitativ hochwertigen Daten, um ihre Algorithmen zu trainieren und kontinuierlich zu verbessern. Gleichzeitig erzeugen KI-Anwendungen ständig neue Daten – beispielsweise durch die Analyse von Sensorinformationen, Bild- und Videodaten oder Nutzungsprotokollen.

Dieser Kreislauf aus Datengenerierung und -nutzung sorgt für eine immer schneller wachsende Datenmenge, die gespeichert und verarbeitet werden muss. Die steigende Nachfrage nach Speicherplatz erfordert neue Ansätze in der Speichertechnologie, die sowohl eine hohe Kapazität als auch Effizienz und Nachhaltigkeit gewährleisten.

Kapazitäts- und Effizienzgrenzen der Speichertechnologien

Die kontinuierliche Erweiterung der Speicherkapazität ist mit technischen und wirtschaftlichen Grenzen verbunden. Die Flächendichte – also die Menge an Daten, die auf einer einzelnen Magnetscheibe einer Festplatte gespeichert werden kann – nimmt zwar zu, jedoch stoßen derzeitige Speichertechnologien zunehmend an physikalische Grenzen.

Festplattenlaufwerke (HDDs) können heute beispielsweise bereits mehr als 3 Terabyte pro Scheibe speichern, was eine signifikante Verbesserung gegenüber früheren Generationen darstellt. Dennoch müssen Speicherhersteller Wege finden, um Speicherlösungen zu entwickeln, die nicht nur große Kapazitäten bieten, sondern auch energieeffizient sind und eine nachhaltige Ressourcennutzung ermöglichen.

Simulationsgestützte Entwicklung: Effizienz durch GPU-beschleunigte Verfahren

Die Entwicklung moderner Speicherlösungen ist ein komplexer Prozess, der umfangreiche physikalische und elektromagnetische Simulationen umfasst. Diese dienen dazu, das Design der Speichermedien zu optimieren und ihre Leistungsfähigkeit sowie Zuverlässigkeit sicherzustellen.

Um diese Prozesse effizienter zu gestalten, setzt Seagate in enger Zusammenarbeit mit NVIDIA und Ansys auf GPU-beschleunigtes Computing. Durch den Einsatz von NVIDIA DGX-Systemen und RTX-Workstations konnte die Simulationsgeschwindigkeit um das bis zu 50-Fache gesteigert werden. So konnten etwa Strömungs- und Wärmeanalysen (CFD) erheblich beschleunigt werden, wodurch sich die Simulationsdauer von mehreren Wochen auf wenige Stunden verkürzte.

„Unternehmen müssen ihre Speicherinfrastruktur strategisch planen und dürfen sich nicht auf eine bloße Kapazitätserweiterung beschränken. Gefragt sind innovative Konzepte, die Skalierbarkeit, Flexibilität, Energieeffizienz und Nachhaltigkeit intelligent miteinander verbinden.“

Maarten Guijt, Seagate Technology

Diese GPU-gestützte Methodik ermöglicht es, deutlich komplexere Modelle zu verarbeiten, den Bedarf an physischen Prototypen zu reduzieren und den Energieverbrauch im Entwicklungsprozess zu senken. Im Vergleich zu herkömmlichen CPU-basierten Verfahren können dabei das bis zu siebenfache an Hardwarekosten gespart und der Energieverbrauch um das bis zu vierfache gesenkt werden. 

Durch die Kombination aus leistungsstarker Hardware, spezialisierter Software und partnerschaftlicher Entwicklungsarbeit entstehen so Speicherlösungen, die schneller marktreif sind und gleichzeitig nachhaltiger produziert werden können.

Nachhaltigkeit als zentrales Ziel in der Speicherentwicklung

Neben der Leistungsfähigkeit rückt auch die Nachhaltigkeit von Speicherlösungen zunehmend in den Fokus. Die Herstellung und der Betrieb von Speichermedien sind mit einem erheblichen Energieverbrauch verbunden, der sowohl ökologische als auch wirtschaftliche Auswirkungen hat. Laut einer aktuellen Umfrage von Seagate sehen 63,3 Prozent der Führungskräfte den steigenden Energieverbrauch als eines der größten Probleme in Rechenzentren – ein klares Signal für die Dringlichkeit nachhaltiger Speicherstrategien. Gerade die Speicherinfrastruktur spielt hier eine entscheidende Rolle, denn ihr Anteil am Gesamtenergiebedarf von Rechenzentren wird häufig unterschätzt. Effizientere Speicherlösungen bieten dabei eine zentrale Stellschraube, um den Energieverbrauch und die CO₂-Emissionen spürbar zu senken und gleichzeitig den wachsenden Datenmengen gerecht zu werden.

Innovative Ansätze zielen darauf ab, den Energieverbrauch pro gespeicherter Dateneinheit zu reduzieren. Fortschritte in der Flächendichte und effizientere Designprozesse durch GPU-beschleunigte Simulationen tragen dazu bei, die Umweltbelastung zu minimieren.

Darüber hinaus gewinnt die Verlängerung der Lebenszyklen von Speichermedien durch verbesserte Zuverlässigkeit und Performance an Bedeutung. Längere Nutzungsdauer und verbesserte Wiederverwertbarkeit sind wichtige Bausteine nachhaltiger Speicherinfrastrukturen.

Strategische Speicherplanung als Schlüssel zu nachhaltigem Wachstum

Das rasante Datenwachstum, insbesondere durch KI, stellt die Speicherindustrie vor große Herausforderungen. Unternehmen müssen ihre Speicherinfrastruktur daher strategisch planen und dürfen sich nicht auf eine bloße Kapazitätserweiterung beschränken. Gefragt sind innovative Konzepte, die Skalierbarkeit, Flexibilität, Energieeffizienz und Nachhaltigkeit intelligent miteinander verbinden.

Hybride Speicherarchitekturen, die schnelle Solid-State-Drives (SSDs) mit kostengünstigen Festplattenlaufwerken (HDDs) kombinieren, spielen dabei eine zentrale Rolle. Ergänzt werden diese Ansätze durch Cloud-basierte Speicherlösungen, die flexible Skalierung ermöglichen, aber zugleich zusätzliche Anforderungen an Datenschutz und Netzwerkinfrastruktur mit sich bringen.

Technologien wie GPU-beschleunigte Simulationen beschleunigen die Entwicklung komplexer Speicherlösungen und verbessern gleichzeitig Ressourceneffizienz. Fortschritte in der Flächendichte steigern zudem die Speicherkapazität pro Fläche und senken den Energieverbrauch.

Unternehmen müssen ihre Speicherinfrastruktur strategisch planen und verschiedene Technologien kombinieren, um den wachsenden Speicherbedarf zu decken und gleichzeitig ökologische wie wirtschaftliche Ziele in Einklang zu bringen.

Über den Autor:
Maarten Guijt ist Vice President Channel, Consumer and Distribution für die EMEA-Region bei Seagate Technology. In dieser Rolle verantwortet er das Channel-Geschäft sowie strategische Partnerschaften in Europa, dem Nahen Osten und Afrika. Mit über 20 Jahren Erfahrung in der IT- und Speicherbranche verfügt er über umfassendes Know-how in den Bereichen Vertrieb, digitale Transformation und Nachhaltigkeit. Vor seiner Tätigkeit bei Seagate hatte Guijt Führungspositionen bei verschiedenen globalen Technologieunternehmen inne.