|
|
Paralelizace ultrazvukových simulací na svazku grafických karet
Dujíček, Aleš ; Kula, Michal (oponent) ; Jaroš, Jiří (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá rozšířením projektu k-Wave, který řeší simulace šíření ultrazvukových vln v heterogenním prostředí. Výpočet těchto simulací je založen na řešení soustavy parciálních diferenciálních rovnic pseudospektrální metodou. \\ Cílem této práce je využití lokální dekompozice pseudospektrální metody a výpočetního výkonu grafických karet ke zrychlení výpočtu těchto simulací. Dekompozicí výpočtu chceme dosáhnout nejen vyšší rychlosti, ale také možnosti provádět výpočet simulace ve větším prostoru, tedy s většími datovými mřížkami. Cílem je tedy dosáhnout nejen zrychlení, ale také dobré škálovatelnosti.
|
|
|
Klasifikace obrazů s pomocí umělé inteligence
Labuda, Adam ; Přinosil, Jiří (oponent) ; Burget, Radim (vedoucí práce)
Táto bakalárska práca sa bude zaoberať problematikou klasifikácie obrázkov a extrakcie príznakov z obrazu. V prostredí jazyka JAVA sa vytvorí príklad, ktorý načíta sadu obrázkov, extrahuje z nich príznaky s pomocou umelej inteligencie, ktorú poskytuje vedúci práce. Umelá iteligencia predpokladať druh obrázku. Na záver práce sú porovnané dosiahnuté výsledky.
|
|
|
Exploitation of GPU in graphics and image processing algorithms
Jošth, Radovan ; Svoboda, David (oponent) ; Trajtel,, Ľudovít (oponent) ; Herout, Adam (vedoucí práce)
This thesis introduces several selected algorithms, which were primarily developed for CPUs, but based on high demand for improvements; we have decided to utilize it on behalf of GPGPU. This modification was at the same time goal of our research. The research itself was performed on CUDA enabled devices. The thesis is divided in accordance with three algorithm’s groups that have been researched: a real-time object detection, spectral image analysis and real-time line detection. The research on real-time object detection was performed by using LRD and LRP features. Research on spectral image analysis was performed by using PCA and NTF algorithms and for the needs of real-time line detection, we have modified accumulation scheme for the Hough transform in two different ways. Prior to explaining particular algorithms and performed research, GPU architecture together with GPGPU overview are provided in second chapter, right after an introduction. Chapter dedicated to research achievements focus on methodology used for the different algorithm modifications and authors’ assess to the research, as well as several products that have been developed during the research. The final part of the thesis concludes our research and provides more information about the research impact.
|
|
|
Rychlá rekonstrukce obrazu tkání s využítím grafické karty
Kadlubiak, Kristián ; Kula, Michal (oponent) ; Jaroš, Jiří (vedoucí práce)
Fotoakustická spektroskopie je jedna z nejmodernějších zobrazovacích metod a nachází uplatnění ve vědních oborech jako je medicína, biochemie, materiálová technologie a mnoho dalších. Díky svým vlastnostem je fotoakustická spektroskopie velmi vhodná specificky pro medicínské účely. Tato metoda je neinvazivní a zároveň zaručuje vysokou přesnost zobrazení. Za vysokou přesnost metoda vděčí pokročilým, časově náročným výpočtům, mezi které patří operace jako FFT a trilineární interpolace. Tato bakalářská práce se zabývá akcelerací daných metod na grafické kartě. Naše implementace naplno využívá různé vlastnosti moderních grafických karet jako například sdílená paměť nebo texturový hardware. Implementaci jsme testovali na jedné z nejvýkonnějších grafických karet určených na high performance computing. Jednalo se o kartu NVIDIA K20m. V tomto prostředí se naší implementací podařilo zrychlit některé části rekonstrukce více než 400 - násobně. V jednorázovém módu rekonstrukce trvala o něco déle než samotná MATLAB verze. Je to způsobeno nutností převodu dat mezi prostředím MATLAB a CUDA kódem i přesto, že se podařilo snížit velikost přenášených dat o 37%. Zpracování větších dávek fotoakustických snímků by ukázalo skutečný potenciál implementace.
|
|
|
Simulace tekutin a plynů
Štambachr, Jakub ; Polok, Lukáš (oponent) ; Jošth, Radovan (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá simulacemi kapalin a plynů, obzvláště pak počítačovou simulací toku viskózních newtonských kapalin s volným povrchem. Hlavním cílem této práce je implementovat výkonný simulační model, využívající paralelní architektury grafických karet k obecným výpočtům. K implementaci jsem zvolil Smoothed Particle Hydrodynamics, lagrangeovskou metodu založenou na částicích. Podstatnou část této práce tvoří analýza rychlosti implementovaného algoritmu, srovnání dosažených výsledků s pracemi jiných autorů a demonstrace přínosu použití grafických karet oproti klasické implementaci pro CPU. Výstupem práce je interaktivní program umožňující simulovat (a vizualizovat) vodě podobné kapaliny v reálném čase.
|
|
|
Kódování 4K videa v reálném čase s technologií NVENC
Buchta, Martin ; Přinosil, Jiří (oponent) ; Kříž, Petr (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá enkódováním 4K videa v reálném čase s použítím technologie NVENC. Obsahuje základní popis nejpoužívanějších video kodeků H.264 a HEVC. Následně byly vysvětleny principy grafických karet a jejich programovatelných jednotek. Součástí práce je analýza řešení volně dostupného Video Codec SDK. Hlavním zaměřením práce je implementace aplikace, která zvládne enkódovat video z více 4K kamer v reálném čase. Dále jsou pro výslednou aplikaci provedeny výkonnostní a kvalitativní testy. Jejich výsledky jsou analyzovány a diskutovány.
|
|
| |
|
|
Hledání klíčů zabezpečených bezdrátových sítí pomocí GPU
Tyrala, Radek ; Pospíchal, Petr (oponent) ; Jaroš, Jiří (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá bezpečností v bezdrátových sítích se zaměřením na sítě typu Wi-Fi. Jsou zde charakterizovány používané bezpečnostní standardy a diskutována jejich slabá místa. Podrobněji se soustředí na bezpečnostní standard WPA2 a na možnosti jeho prolomení. Popisuje princip slovníkových útoků a jejich akceleraci pomocí paralelního zpracování na GPU. Přináší srovnání výkonnosti GPU a CPU pro aplikaci implementující slovníkový útok na bezdrátové sítě zabezpečené standardem 802.11i.
|
|
|
Numerická simulace šíření tepla s využitím GPU
Hradecký, Michal ; Vašíček, Zdeněk (oponent) ; Jaroš, Jiří (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá numerickou simulací šíření tepla v lidských tkáních. Navržený algoritmus pracuje s metodou konečných diferencí v časové doméně (FDTD), kterou aplikuje na řídící rovnici popisující tento systém. Pro implementaci je využito moderní grafické karty, jejíž výkon je porovnán s efektivní implementací na vícejádrovém procesoru. Výstupem práce je sada několika rozdílně optimalizovaných algoritmů pro grafické karty firmy NVIDIA. Experimentální výsledky ukazují, že využití sdílené paměti je v tomto případě kontraproduktivní a nejlepšího výsledku dosáhl algoritmus založený na registrech. Celkové zrychlení dosažené pomocí karty NVIDIA GeForce GTX 580 vzhledem k 4 jádrovému procesoru Intel Core i7 920 činí 18,5, což koresponduje s teoretickými možnostmi obou architektur.
|
|
|
Simulace šíření ultrazvuku v kostech
Kadlubiak, Kristián ; Vaverka, Filip (oponent) ; Jaroš, Jiří (vedoucí práce)
Odhaduje sa, že v roku 2012 sa objavilo celosvetovo neuveriteľných 14.1 milióna nových prípadov rakoviny. Toto číslo je alarmujúce. Napriek tomu, že zdravý životný štýl môže zredukovať riziko vzniku rakoviny, vždy existuje istá pravdepodobnosť, že sa rakovina objaví aj u úplne zdravého jedinca. Na úspech liečenia rakoviny majú vplyv najmä dva faktory. Po prvé - včasná diagnostika je absolútne nevyhnutná, po druhé - musí existovať vhodná operačná metóda na odstránenie poškodeného tkaniva. V obidvoch prípadoch má ultrazvuk veľký potenciál ako neinvazívna metóda. Fotoakustická spektroskopia je zobrazovacia metóda so skvelými vlastnosťami, založená na princípe ultrazvuku, schopná detegovať tumor. High-Intensity Focused Ultrasound (HIFU) je neinvazívny chirurgický postup. Tieto metódy by však neboli možné bez presnej simulácie šírenia ultrazvuku. Balíček k-Wave je open source toolbox pre MATLAB, ktorý implementuje tieto simulácie. Vyvstáva otázka, prečo nie sú tieto metódy bežne používané v praxi? Dôvodom je fakt, že simulácia šírenia ultrazvuku je veľmi časovo náročná operácia, čo robi tieto metódy neefektívnymi. Avšak existujú spôsoby akcelerácie takýchto simulácií. Implementácia simulácie na GPU je veľmi perspektívny prístup k akcelerácií. Hlavnou úlohou tejto diplomovej práce je akcelerácia simulácie šírenia ultrazvuku v kostiach a iných tvrdých tkanivách. Implementácia vyvinutá v rámci diplomovej práce bola testovná na rôznych superpočítačoch ako napríklad Anselm v Ostrave alebo Piz Daint v Lugane. Implementované riešenie dosahuje pozoruhodné zrýchlenie v porovnaní s originálnym prototypom v prostredí MATLAB. V najlepšom prípade bola implementácia schopná urýchliť simuláciu približne 160 násobne. To znamená, že simulácia, ktorá by za iných okolností trvala 6,5 dňa, je dnes dokončená za jednu hodinu. Toto zrýchlenie bolo dosiahnuté počas simulácie s rozmermi 416x416x416 bodov a za použitia karty NVIDIA Tesla P100. Diplomová práca obsahuje porovnanie výkonu na rôznych grafických kartách, aby čitateľovi umožnila komplexnejší náhľad na akceleračné schopnosti vyvinutej implementácie a tiež poskytuje bližší pohľad na pamäťovú náročnosť a numerickú presnosť aplikácie. Vďaka schopnosti aplikácie naplno využiť potenciál grafických kariet, majú lekári a vyskumníci z celého sveta v rukách mocný nástroj.
|
host ::
RSS.