|
|
Automatic scheduling, execution and monitoring of computational workflows on distributed systems
Jaroš, Marta ; Corbalan Gonzales, Julita (referee) ; Martinovič, Jan (referee) ; Jaroš, Jiří (advisor)
Rutinní automatizované vykonávání složitých výpočetních procesů, tzv. workflows, se stalo naprosto klíčovým pro dosažení vysoké produktivity v různých oblastech vědy a výzkumu. Výpočetní workflows se v posledních několika letech staly důležitou abstrakcí mnoha reálných procesů a jevů, jako např. digitálních dvojčat, personalizované medicíny či na simulaci založené vědě obecně. Vykonání workflow lze vnímat jako orchestraci mnoha úloh s různými výpočetními požadavky a vzájemnými závislostmi. Vzhledem k výpočetní složitosti reálných workflows je jejich provádění možné pouze na výpočetních klastrech nebo v cloudu, kde hraje efektivní plánování a optimalizace provedení workflows klíčovou roli. Hlavním cílem této práce je umožnit automatizované a spolehlivé vykonání výpočetních workflows. Tyto workflows se často skládají z distribuovaných úloh, které jsou schopny běžet na několika výpočetních prostředcích najednou, dokonce umožňují toto množství měnit. Anglicky se tyto úlohy nazývají moldable tasks. Množství přiřazených prostředků ovlivňuje jak dobu vykonání workflow, tak i cenu výpočtu, ovšem ne stejnou měrou díky rozdílné výpočetní efektivitě. Proto tato práce zkoumá různé přístupy k plánování a optimalizaci vykonání workflows, převážně se zabývá optimalizačními technikami založenými na genetických algoritmech. Práce představuje tři optimalizační přístupy zkoumající dynamicky i staticky přidělované výpočetních zdroje. V procesu optimalizace hraje důležitou roli výkonnostní databáze, která je průběžně vytvářena a jejíž úlohou je uchovávat paralelní škálování prováděných úloh při různých vstupech. Řídkost a neúplnost výkonnostní databáze je řešena různými interpolačními metodami. Navrhované přístupy vykazují lepší využití výpočetních prostředků a umožňují prioritizaci různých optimalizačních kritérií, např. doby provádění workflow či ceny výpočtu. Finální implementace byla experimentálně ověřena na reálných workflows vykonávaných na klastrech v národním superpočítačovém centru IT4Innovations. Tato práce rovněž představuje návrh a implementaci komplexního systému pro automatické plánování, vykonávání a monitorování workflows na výpočetních klastrech. Systém rovněž disponuje dalšími funkcemi jako jsou účtování, reportování či odolnost vůči chybám. Tento systém, zvaný k-Dispatch, byl úspěšně komercializován v oblasti ultrazvukové neurostimulace a je nabízen společností Brainbox, Ltd.
|
|
|
Diffusion Evolutionary Algorithm
Mészáros, István ; Pospíchal, Petr (referee) ; Jaroš, Jiří (advisor)
There are new trends in artificial intelligence nowadays. Methods known as evolutionary algorithms are one of them. These algorithms allow us to design and optimize systems using computers. One of the variants of evolutionary algorithms is the diffusion evolutionary algorithm. This type of algorithms is able to run in parallel, and besides that it brings many positive features. The question is under what conditions the diffusion variant of evolutionary algorithms can effectively be used. Is it possible to use for planning systems and for problem optimization? Why are they more favorable than other types of evolutionary algorithms? This work tries to answer these questions and explain the behavior of these algorithms.
|
|
|
The GPU Based Acceleration of Neural Networks
Šimíček, Ondřej ; Jaroš, Jiří (referee) ; Petrlík, Jiří (advisor)
The thesis deals with the acceleration of backpropagation neural networks using graphics chips. To solve this problem it was used the OpenCL technology that allows work with graphics chips from different manufacturers. The main goal was to accelerate the time-consuming learning process and classification process. The acceleration was achieved by training a large amount of neural networks simultaneously. The speed gain was used to find the best settings and topology of neural network for a given task using genetic algorithm.
|
|
|
The GPU Accelerated Optimisation of the Water Management Systems
Marek, Jan ; Petrlík, Jiří (referee) ; Jaroš, Jiří (advisor)
Subject of this thesis is optimalization of storage function of water management system. The work is based on dissertation thesis of Ing. Pavel Menšík Ph.D. Automatization of storage function of water management system. As optimalization method was chosen diferential evolution. Sequential version of the method will be implemented as a first step, followed by CPU accelerated and GPU accelerated versions.
|
|
|
Interactive Cloth Simulation Accelerated by GPU
Melichar, Vojtěch ; Klepárník, Petr (referee) ; Jaroš, Jiří (advisor)
This master thesis deals with interactive cloth simulation accelerated by GPU. In the first part there is a description of all technologies used during implementation of a program. The second part discusses various simulation methods. It is mainly focused on particle systems as a most used method. These parts are followed by a design of the program, which is implemented as a part of this thesis. The program was implemented in four variants. The first variant is CPU implementation, which was then optimalized with OpenMP. CUDA implementation is based on these implementations. Last variant implemented in this thesis is optimized CUDA implementation. All these implementations are evaluated from compute complexity point of view and suitability for real time graphics.
|
|
|
GUI for Handling Genetic Programming Chromozome
Staurovská, Jana ; Žaloudek, Luděk (referee) ; Jaroš, Jiří (advisor)
The main goal of this thesis is to create a program for manipulation with genetic programming chromosomes, which should allow export to a vector graphics format, moving of gates, their colouring and other graphical operations, and will work on different operating systems (mainly Microsoft Windows and Linux). For better understanding, the basic principles of cartesian genetic programming are described in theoretical part.
|
|
|
Acceleration of Ultrasound Simulations on Multi-GPU Systems
Stodůlka, Martin ; Vaverka, Filip (referee) ; Jaroš, Jiří (advisor)
The main focus of this project is usage of multi - GPU systems and usage of CUDA unified memory . Its goal is to accelerate computation of 2D and 3D FFT, which is the main part of simulations in k- Wave library .K- Wave is a C++/ Matlab library used for simulations of propagation of ultrasonic waves in 1D , 2D or 3D space . Acceleration of these functions is necessary , because the simulations are computationally intensive .
|
|
|
Optimization of Run Configurations of k-Wave Jobs
Sasák, Tomáš ; Jaroš, Marta (referee) ; Jaroš, Jiří (advisor)
This thesis focuses on scheduling, i.e. correct approximation of configurations used to run k-Wave simulations on supercomputers from the IT4Innovations infrastructure. Especially, for clusters Salomon and Anselm. A single work is composed of a set which contains many simulations. Every simulation is executed by some code from the k-Wave toolbox. To calculate the simulation, it is necesarry to select a suitable configuration, which means the amount of supercomputer resources (number of nodes, i.e. cores), and the duration of the rental. Creation of an ideal configuration is complicated and is even harder for an inexperienced user. The approximation is made based on the empiric data, obtained from multiple executions of different sets of simulations on given clusters. This data is stored and used by a set of approximators, which performs the actual approximation by methods of interpolation and regression. The text describes the implementation of the final scheduler. By experimenting, the most efficient methods for this problem has found out to be Akima spline, PCHIP interpolation and cubic spline. The main contribution of this work is creation of a tool which can find suitable configuration for k-Wave simulation without knowing the code or having lots of experience with its usage.
|
|
| |
|
| |
guest ::
