|
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.
|
|
Packet Classification Algorithms
Puš, Viktor ; Lhotka,, Ladislav (oponent) ; Dvořák, Václav (vedoucí práce)
This thesis deals with packet classification in computer networks. Classification is the key task in many networking devices, most notably packet filters - firewalls. This thesis therefore concerns the area of computer security. The thesis is focused on high-speed networks with the bandwidth of 100 Gb/s and beyond. General-purpose processors can not be used in such cases, because their performance is not sufficient. Therefore, specialized hardware is used, mainly ASICs and FPGAs. Many packet classification algorithms designed for hardware implementation were presented, yet these approaches are not ready for very high-speed networks. This thesis addresses the design of new high-speed packet classification algorithms, targeted for the implementation in dedicated hardware. The algorithm that decomposes the problem into several easier sub-problems is proposed. The first subproblem is the longest prefix match (LPM) operation, which is used also in IP packet routing. As the LPM algorithms with sufficient speed have already been published, they can be used in out context. The following subproblem is mapping the prefixes to the rule numbers. This is where the thesis brings innovation by using a specifically constructed hash function. This hash function allows the mapping to be done in constant time and requires only one memory with narrow data bus. The algorithm throughput can be determined analytically and is independent on the number of rules or the network traffic characteristics. With the use of available parts the throughput of 266 million packets per second can be achieved. Additional three algorithms (PFCA, PCCA, MSPCCA) that follow in this thesis are designed to lower the memory requirements of the first one without compromising the speed. The second algorithm lowers the memory size by 11 % to 96 %, depending on the rule set. The disadvantage of low stability is removed by the third algorithm, which reduces the memory requirements by 31 % to 84 %, compared to the first one. The fourth algorithm combines the third one with the older approach and thanks to the use of several techniques lowers the memory requirements by 73 % to 99 %.
|
|
Acceleration of Object Detection Using Classifiers
Juránek, Roman ; Kälviäinen, Heikki (oponent) ; Sojka, Eduard (oponent) ; Zemčík, Pavel (vedoucí práce)
Detection of objects in computer vision is a complex task. One of most popular and well explored approaches is the use of statistical classifiers and scanning windows. In this approach, classifiers learned by AdaBoost algorithm (or some modification) are often used as they achieve low error rates, high detection rates and they are suitable for detection in real-time applications. Object detection run-time which uses such classifiers can be implemented by various methods and properties of underlying architecture can be used for speed-up of the detection. For the purpose of acceleration, graphics hardware, multi-core architectures, SIMD or other means can be used. The detection is often implemented on programmable hardware. The contribution of this thesis is to introduce an optimization technique which enhances object detection performance with respect to an user defined cost function. The optimization balances computations of previously learned classifiers between two or more run-time implementations in order to minimize the cost function. The optimization method is verified on a basic example -- division of a classifier to a pre-processing unit implemented in FPGA, and a post-processing unit in standard PC.
|
|
OPTIMIZATION OF ALGORITHMS AND DATA STRUCTURES FOR REGULAR EXPRESSION MATCHING USING FPGA TECHNOLOGY
Kaštil, Jan ; Plíva, Zdeněk (oponent) ; Vlček, Karel (oponent) ; Kotásek, Zdeněk (vedoucí práce)
This thesis deals with fast regular expression matching using FPGA. Regular expression matching in high speed computer networks is computationally intensive operation used mostly in the field of the computer network security and in the field of monitoring of the network traffic. Current solutions do not achieve throughput required by modern networks with respect to all requirements placed on the matching unit. Innovative hardware architectures implemented in FPGA or ASIC have the highest throughput. This thesis describes two new architectures suitable for the FPGA and ASIC implementation. The basic idea of these architectures is to use perfect hash function to implement transitional function of deterministic finite automaton. Also, architecture that allows the user to introduce small probability of errors into the matching process in order to reduce memory requirement of the matching unit was introduced. The thesis contains analysis of the effect of these errors to overall reliability of the system and compares it to the reliability of currently used approach. The measurement of properties of regular expressions used in analysis of the traffic in modern computer networks was performed in the thesis. The analysis implies that most of the used regular expressions are suitable for the implementation by proposed architectures. To guarantee high throughput of the matching unit new algorithms for alphabet transformation is proposed. The algorithm allows to transform the automaton to accept several input characters per one transition. The main advantage of the proposed algorithm over currently used solutions is that it does not have any limitation over the number of characters that are accepted at once. Implemented architectures were compared with the current state of the art algorithm and 200MB memory reduction was achieve
|
|
Methods for class prediction with high-dimensional gene expression data
Šilhavá, Jana ; Matula, Petr (oponent) ; Železný, Filip (oponent) ; Smrž, Pavel (vedoucí práce)
This thesis deals with class prediction with high-dimensional gene expression data. During the last decade, an increasing amount of genomic data has become available. Combining gene expression data with other data can be useful in clinical management, where it can improve the prediction of disease prognosis. The main part of this thesis is aimed at combining gene expression data with clinical data. We use logistic regression models that can be built through various regularized techniques. Generalized linear models enable us to combine models with different structure of data. It is shown that such a combination may yield more accurate predictions than those obtained based on the use of gene expression or clinical data alone. Suggested approaches are not computationally intensive. Evaluations are performed with simulated data sets in different settings and then with real benchmark data sets. The work also characterizes an additional predictive value of microarrays. The thesis includes a comparison of selected features of gene expression classifiers built up in five different breast cancer data sets. Finally, a feature selection that combines gene expression data with gene ontology information is proposed.
|
|
Optimalizace sledování síťových toků
Žádník, Martin ; Lhotka,, Ladislav (oponent) ; Matoušek, Radomil (oponent) ; Sekanina, Lukáš (vedoucí práce)
Tato disertační práce se zabývá optimalizací sledování síťových toků. Sledování síťových toků spočívá ve sledování jejich stavu a je klíčovou úlohou pro řadu síťových aplikací. S každým příchodem paketu je nutné aktualizovat hodnoty stavu, což zahrnuje přístupy do paměti. Vzhledem k vysoké propustnosti linek a obrovskému množství souběžných toků hraje přístup do paměti kritickou roli ve výkonnosti stavového zpracování síťového provozu. Tento problém se řeší různými technikami. Tyto techniky ale ve výsledku vždy požadují, aby nejblíže zpracování provozu byla nasazena paměť s nízkou odezvou, cache toků, schopná vyřídit všechny přístupy. Cache toků má proto omezenou kapacitu a její efektivní správa má zásadní vliv na výkonnost a výsledky zpracování síťového provozu. Vzhledem ke specifikům síťového provozu nemusí být stávající správy vhodné pro správu cache toků. Disertační práce se proto zabývá automatizovaným vývojem správy cache na základě reálného provozu dané sítě. Automatizace vývoje správy cache toků je realizována pomocí genetického algoritmu. Genetický algoritmus vyvíjí nová řešení a hodnotí je simulací nad vzorkem provozu z různých sítí. Navržený postup je ověřen na vývoji správ pro dva problémy. Prvním problémem je vývoj správy, která bude vykazovat celkově nízký počet výpadků stavů z cache toků. Druhým problémem je vývoj správy, která bude vykazovat velmi nízký počet výpadků u velkých toků. Optimalizace zakódování správy a experimenty s parametry genetického algoritmu ukázují, že je možné nalézt správy cache toků, které jsou optimalizované pro specifika daného nasazení. Nově vyvinuté správy poskytují lepší výsledky než ostatní testované správy. Z hlediska snížení celkového počtu výpadků je vyvinuta správa, která snižuje počet výpadků na konkrétní datové sadě až o deset procent vůči nejlepší porovnávané správě. Z pohledu snížení počtu výpadků u velkých toků je dosaženo vyvinutou správou až dvojnásobného snížení výpadků. Většina velkých toků (více než 90%) nezaznamenala při použití vyvinuté správy dokonce ani jeden výpadek. Rovněž během záplav nových toků, které se v síťovém provozu vyskytují v souvislosti se skenováním sítí a útoky, se ukazují velmi dobré vlastnosti vyvinuté správy. V rámci práce je rovněž navrženo rozšíření správy o využití doplňkové informace ze záhlaví příchozích paketů. Výsledky ukazují, že kombinací této informace lze počet výpadků u správ dále snižovat.
|
|
Čerpadlo s difuzorem s použitím stochastických lopatek (oběžné kolo i difuzor)
Dobšáková, Lenka ; Melichar, Jan (oponent) ; Veselý, Jindřich (oponent) ; Haluza, Miloslav (vedoucí práce)
Tato dizertační práce se zabývá studiem nerovnoměrné lopatkové mříže u odstředivých čerpadel. Vliv nerovnoměrné lopatkové mříže je zkoumána u oběžného i rozváděcího kola. Nerovnoměrné lopatkování kol čerpadla je v této práci zkoumáno z hlediska vlivu na účinnostní charakteristiku. Myšlenkou použití nerovnoměrného lopatkování je získání ploché účinnostní charakteristiky. Odstředivé čerpadlo by pak mohlo být používáno na větším rozsahu výkonů při dosažení dostatečně velké účinnosti. Práce je založena na experimentální měření a numerické simulaci nerovnoměrných hydraulických prvků čerpadla. Nerovnoměrné oběžné kolo a rozvaděč byli pro tento výzkum nově navrženy. Pro měření bylo v rámci této práce potřeba navrhnout a sestavit novou měřící trať malých ponorných čerpadel. Měřeny byly různé sestavy čerpadla s kombinacemi běžných návrhů hydraulik na jeden pracovní bod a hydraulik s nerovnoměrnou lopatkovou mříží. Všechna měření byla vyhodnocena a byly získány charakteristiky účinnosti, dopravní výšky a příkonu pro každou měřenou kombinaci. Část sestav měřených experimentálně byla také numericky vypočtena pomocí programu Ansys Fluent. Z numerických výpočtů byla sbírána data potřebná pro vyhodnocení charakteristiky účinnosti a měrné energie pro každou řešenou sestavu. Teoretické úvahy se týkají vlivu nerovnoměrné mříže u rozvaděče a vzniká tak doporučení, jak by bylo možné významně snížit ztráty v kanálech. Bylo také provedeno teoretické odvození způsobu, jak získat plochou charakteristiku účinnosti oběžného kola.
|
|
Právní a zdravotně sociální aspekty činnosti OSPOD jako ustanovených opatrovníků v zámu nezletilých dětí
BORSKÁ, Jana
Česká republika, jako signatář Úmluvy o právech dítěte, svěřila výkon státní správy na úseku péče o nezletilé děti obecním úřadům obcí s rozšířenou působností, kde ochranu práv a oprávněných zájmů nezletilých dětí vykonávají orgány sociálně právní ochrany dětí (dále jen OSPOD), které jsou začleněny do systému výkonu státní správy v územním členění tak, aby byla zajištěna komplexní péče o nezletilé děti v rozsahu stanoveném zákonem o sociálně právní ochraně dětí. Postavení a úloha OSPOD, který je pověřen výkonem státní správy na úseku ochrany nezletilých dětí, jsou upraveny zák. č. 359/1999 Sb., o sociálně právní ochraně dětí, v platném znění. Stejně důležité je zakotvení postavení lidí pracujících na těchto úřadech. Z hlediska odbornosti jsou na ně kladeny vysoké nároky z hlediska znalostního profilu zejména z oboru práva. Jedná se o velice náročnou práci, která klade vysoké nároky na osobnostní profil zaměstnance. ČR provedla v posledních třech letech rozsáhlé zásahy do právní úpravy problematiky sociálně právní ochrany dětí, kde došlo k posílení ochrany práv nezletilých dětí a stanovení nových nástrojů k jejich ochraně. Přijetím nové právní úpravy rodinného práva, které je komplexně upraveno v zák. č. 89/2012 Sb., občanském zákoníku, následovala nová právní úprava procesních předpisů spojených s ochranou práv nezletilých dětí, kde vedle zák. č. 99/1963, občanský soudní řád platí také zák. č. 292/2013 Sb., o zvláštních řízeních soudních. Rozhodování o nezletilých dětech stát svěřil převážně do pravomoci soudů, které jmenují místně příslušný OSPOD opatrovníkem k zastupování zájmů nezletilých dětí. Na základě provedeného rozboru základních pojmů bylo cílem zjistit názory vybraných vedoucích pracovníků OSPOD a soudců okresních soudů na vydefinované problémy vyskytující se v postupech činnosti OSPOD a soudů při ochraně zájmu nezletilých dětí. Ve výzkumné části práce byly rozborem kazuistik vytipovány problémy v činnosti OSPOD. Z návrhů soudců i vedoucích pracovníků OSPOD vyplynula nezbytnost sjednocení místní příslušnosti. Soudy navrhují sjednocení dle místa, kde se nezletilé dítě zdržuje; OSPOD dle místa trvalého pobytu. Všech 10 oslovených vedoucích pracovníků OSPOD označilo za problém dožádání, kde tento institut není zahrnut do hodnocení výkonů, nelze jej odmítnout. Podjatost činí problémy v různých fázích řízení - je zde patrný rozdílný přístup soudů k řešení dané problematiky (některé vznesenou námitku podjatosti u soudu řeší a jiní nikoliv) a pro pracovníky OSPOD je obtížné odhadnout - jak se zachovat, je-li vůči nim námitka podjatosti vznesena (z tohoto důvodu bylo téma "podjatosti zpracováno komplexně včetně výkladu právního postupu pro pracovníky OSPOD). Vzdělávání pracovníků OSPOD je zákonem stanovenou povinností. Ne všem OSPOD se daří zajistit školení v požadovaném rozsahu - a to z finančních důvodů (průměrné náklady na školení na jednoho zaměstnance je od 9167,-- do 13400 Kč ročně - tyto náklady odpovídají cca 6 dnům školení). Pracovní vytíženost způsobená nedostatečným počtem zaměstnanců OSPOD neumožňuje absolvovat tato povinná školení. V rámci zkoumání "účasti kolizního opatrovníka při jednání u soudu" bylo zjištěno - nepravidelná účast kolizního opatrovníka u soudu (neúčast při odvolacím řízení); nedostatek zkušeností pracovníků OSPOD v této oblasti; neúplné zprávy z šetření v rodině, které jsou určené pro soud. Na základě vyhodnocení rozhovorů vyplynuly návrhy na zlepšení organizace školení OSPOD, na základě povedeného komplexního rozboru řešení problematiky místní příslušnosti bylo doporučeno řešení samostatné evidence dožádání a finanční kompenzace činnosti OSPOD při dožádání provedení zastupování nezletilých u soudu, vypracování návrhů předběžných opatření, návrh možného řešení začlenění OSPOD v jiné organizační struktuře.
|
|
Is genetic diversity congruent with morphological diversity across the distributional range of the Melampyrum subalpinum group (Orobanchaceae)?
CHLUMSKÝ, Jan
Allozymes were used to assess the genetic structure of 27 populations of Melampyrum subalpinum group and an artificial pollination experiment was carried out to examine the possibility of autogamy. Genetic variation was generally congruent with the known morphological variation of the group. The results corresponded with the central-marginal concept. Allelic enrichment due to hybridization with M. nemorosum was observed in some Austrian populations. Czech and Slovak populations do not differ from Austrian populations. The high inbreeding coefficient and the pollination experiment do not contradict the possibility of autogamy.
|
| |
host ::
