Der Bioreaktor in der Datenwolke

Durch Cloud-Technologie wird der Betrieb von Bioreaktoren effizienter

02.12.2016 - Deutschland

Bioreaktoren sind Systeme, in denen Zellen, Mikroorganismen oder sehr kleine Pflanzen kultiviert werden. Ziel ist es, Zellen oder Stoffwechselprodukte zu gewinnen, welche die pharmazeutische und chemische Industrie zum Beispiel für Medikamente benötigt. Für die erfolgreiche Kultivierung ist es wichtig, dass Werte wie Sauerstoffgehalt, Temperatur und pH-Wert genau eingehalten werden. Aufwendige Simulationen sind für die genaue Planung der Kultivierung notwendig. Für kleine und mittelständische Ingenieurbüros ist es nicht leicht, diese Berechnungen wegen immenser Investitionskosten in die benötigte Hardware selbst durchzuführen.

Eine Lösung bietet das EU-Projekt CloudFlow. 47 Partnerinstitutionen aus 13 europäischen Ländern arbeiten hier zusammen. Die Idee ist, mittels Cloud-Computing kleinen und mittleren Unternehmen die Möglichkeit zu eröffnen, Simulationssoftware über das Internet auf der CloudFlow-Plattform zu nutzen. Die zur Verfügung stehenden Server stellen dabei sehr hohe Rechenleistungen zur Lösung komplexer Aufgaben bereit (High Performance Computing; HPC). „In der Praxis müssen vor allem kleinere Unternehmen auf viele der Möglichkeiten heute verfügbarer Ingenieursoftware verzichten“, erklärt Professor André Stork vom Fraunhofer IGD, Koordinator von CloudFlow. „Kleine Ingenieurbüros haben an manchen Speziallösungen überhaupt nur ein paar Mal im Jahr Bedarf und geben Aufträge deshalb entweder an Spezialisten weiter oder nehmen sie gar nicht an.“ Die mit CloudFlow zur Verfügung gestellte Spezialsoftware muss nicht mehr auf lokalen Rechnern installiert und lizenziert werden, sondern wird für die benötigte Zeit online genutzt. Geschäftsmodelle wie Pay-per-Use sind so möglich. Der Nutzer bezahlt für die Rechenleistung und die Zeit, in der er die Software online verwendet.

Einen Anwendungstest von CloudFlow hat die im österreichischen Graz beheimatete Firma SES-Tec OG durchgeführt. SES-Tec ist auf Hightech-Simulationen spezialisiert. Für die Berechnung von Experimenten in Bioreaktoren verwendet die Firma die CFD-(Computational Fluid Dynamics)-Simulationssoftware der AVL List GmbH. Die Software AVL FIRE™ wurde im Rahmen des Projekts für eine Nutzung in der Cloud weiterentwickelt. Über die CloudFlow-Plattform setzt SES-Tec AVL FIRE™ kosteneffizient ein und nutzt gleichzeitig die Vorteile der leistungsfähigen Rechnerinfrastruktur. So werden in diesem Test parallel 25 unterschiedliche Szenarien durchgerechnet und ausgewertet, was ein wesentlicher Geschwindigkeitsgewinn ist und die Kosten erheblich reduziert.

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