|
Exploitation of GPU in graphics and image processing algorithms
Jošth, Radovan ; Svoboda, David (referee) ; Trajtel,, Ľudovít (referee) ; Herout, Adam (advisor)
Táto práca popisuje niekoľko vybraných algoritmov, ktoré boli primárne vyvinuté pre CPU procesory, avšak vzhľadom k vysokému dopytu po ich vylepšeniach sme sa rozhodli ich využiť v prospech GPGPU (procesorov grafického adaptéra). Modifikácia týchto algoritmov bola zároveň cieľom nášho výskumu, ktorý bol prevedený pomocou CUDA rozhrania. Práca je členená podľa troch skupín algoritmov, ktorým sme sa venovali: detekcia objektov v reálnom čase, spektrálna analýza obrazu a detekcia čiar v reálnom čase. Pre výskum detekcie objektov v reálnom čase sme zvolili použitie LRD a LRP funkcií. Výskum spektrálnej analýzy obrazu bol prevedný pomocou PCA a NTF algoritmov. Pre potreby skúmania detekcie čiar v reálnom čase sme používali dva rôzne spôsoby modifikovanej akumulačnej schémy Houghovej transformácie. Pred samotnou časťou práce venujúcej sa konkrétnym algoritmom a predmetu skúmania, je v úvodných kapitolách, hneď po kapitole ozrejmujúcej dôvody skúmania vybranej problematiky, stručný prehľad architektúry GPU a GPGPU. Záverečné kapitoly sú zamerané na konkretizovanie vlastného prínosu autora, jeho zameranie, dosiahnuté výsledky a zvolený prístup k ich dosiahnutiu. Súčasťou výsledkov je niekoľko vyvinutých produktov.
|
|
Packet Classification Algorithms
Puš, Viktor ; Lhotka,, Ladislav (referee) ; Dvořák, Václav (advisor)
Tato práce se zabývá klasifikací paketů v počítačových sítích. Klasifikace paketů je klíčovou úlohou mnoha síťových zařízení, především paketových filtrů - firewallů. Práce se tedy týká oblasti počítačové bezpečnosti. Práce je zaměřena na vysokorychlostní sítě s přenosovou rychlostí 100 Gb/s a více. V těchto případech nelze použít pro klasifikaci obecné procesory, které svým výkonem zdaleka nevyhovují požadavkům na rychlost. Proto se využívají specializované technické prostředky, především obvody ASIC a FPGA. Neméně důležitý je také samotný algoritmus klasifikace. Existuje mnoho algoritmů klasifikace paketů předpokládajících hardwarovou implementaci, přesto však tyto přístupy nejsou připraveny pro velmi rychlé sítě. Dizertační práce se proto zabývá návrhem nových algoritmů klasifikace paketů se zaměřením na vysokorychlostní implementaci ve specializovaném hardware. Je navržen algoritmus, který dělí problém klasifikace na jednodušší podproblémy. Prvním krokem je operace vyhledání nejdelšího shodného prefixu, používaná také při směrování paketů v IP sítích. Tato práce předpokládá využití některého existujícího přístupu, neboť již byly prezentovány algoritmy s dostatečnou rychlostí. Následujícím krokem je mapování nalezených prefixů na číslo pravidla. V této části práce přináší vylepšení využitím na míru vytvořené hashovací funkce. Díky použití hashovací funkce lze mapování provést v konstantním čase a využít při tom pouze jednu paměť s úzkým datovým rozhraním. Rychlost tohoto algoritmu lze určit analyticky a nezávisí na počtu pravidel ani na charakteru síťového provozu. S využitím dostupných součástek lze dosáhnout propustnosti 266 milionů paketů za sekundu. Následující tři algoritmy uvedené v této práci snižují paměťové nároky prvního algoritmu, aniž by ovlivňovaly rychlost. Druhý algoritmus snižuje velikost paměti o 11 % až 96 % v závislosti na sadě pravidel. Nevýhodu nízké stability odstraňuje třetí algoritmus, který v porovnání s prvním zmenšuje paměťové nároky o 31 % až 84 %. Čtvrtý algoritmus kombinuje třetí algoritmus se starším přístupem a díky využití několika technik zmenšuje paměťové nároky o 73 % až 99 %.
|
|
Acceleration of Object Detection Using Classifiers
Juránek, Roman ; Kälviäinen, Heikki (referee) ; Sojka, Eduard (referee) ; Zemčík, Pavel (advisor)
Detekce objektů v počítačovém vidění je složítá úloha. Velmi populární a rozšířená metoda pro detekci je využití statistických klasifikátorů a skenovacích oken. Pro učení kalsifikátorů se často používá algoritmus AdaBoost (nebo jeho modifikace), protože dosahuje vysoké úspěšnosti detekce, nízkého počtu chybných detekcí a je vhodný pro detekci v reálném čase. Implementaci detekce objektů je možné provést různými způsoby a lze využít vlastnosti konkrétní architektury, pro urychlení detekce. Pro akceleraci je možné využít grafické procesory, vícejádrové architektury, SIMD instrukce, nebo programovatelný hardware. Tato práce představuje metodu optimalizace, která vylepšuje výkon detekce objektů s ohledem na cenovou funkci zadanou uživatelem. Metoda rozděluje předem natrénovaný klasifikátor do několika různých implementací, tak aby celková cena klasifikace byla minimalizována. Metoda je verifikována na základním experimentu, kdy je klasifikátor rozdělen do předzpracovací jednotku v FPGA a do jednotky ve standardním PC.
|
|
OPTIMIZATION OF ALGORITHMS AND DATA STRUCTURES FOR REGULAR EXPRESSION MATCHING USING FPGA TECHNOLOGY
Kaštil, Jan ; Plíva, Zdeněk (referee) ; Vlček, Karel (referee) ; Kotásek, Zdeněk (advisor)
Disertační práce se zabývá rychlým vyhledáváním regulárních výrazů v síťovém provozu s použitím technologie FPGA. Vyhledávání regulárních výrazů v síťovém provozu je výpočetně náročnou operací využívanou převážně v oblasti síťové bezpečnosti a v oblasti monitorování provozu vysokorychlostních počítačových sítí. Současná řešení neumožňují dosáhnout požadovaných multigigabitových propustností při dodržení všech požadavků, které jsou na vyhledávací jednotky kladeny. Nejvyšších propustností dosahují implementace založené na využití inovativních hardwarových architektur implementovaných v FPGA případně v ASIC. Tato disertační práce popisuje nové architektury vyhledávací jednotky, které jsou vhodné pro implementaci jak v FPGA tak v ASIC. Základní myšlenkou navržených architektur je využití perfektní hashovací funkce pro implementaci přechodové tabulky konečného automatu. Dále byla navržena architektura, která umožňuje uživateli zanést malou pravděpodobnost chyby při vyhledávání a tím snížit paměťové nároky vyhledávací jednotky. Disertační práce analyzuje vliv pravděpodobnosti této chyby na celkovou spolehlivost systému a srovnává ji s řešením používaným v současnosti. V rámci disertační práce byla provedena měření vlastností regulárních výrazů používaných při analýze provozu moderních počítačových sítí. Z provedené analýzy vyplývá, že velká část regulárních výrazů je vhodná pro implementaci pomocí navržených architektur. Pro dosažení vysoké propustnosti vyhledávací jednotky práce navrhuje nový algoritmus transformace abecedy, který umožňuje, aby vyhledávací jednotka zpracovala více znaků v jednom kroku. Na rozdíl od současných metod, navržený algoritmus umožňuje konstrukci automatu zpracovávajícího libovolný počet symbolů v jednom taktu. Implementované architektury dosahují v porovnání se současnými metodami úspory paměti zlepšení až 200MB.
|
|
Methods for class prediction with high-dimensional gene expression data
Šilhavá, Jana ; Matula, Petr (referee) ; Železný, Filip (referee) ; Smrž, Pavel (advisor)
Dizertační práce se zabývá predikcí vysokodimenzionálních dat genových expresí. Množství dostupných genomických dat významně vzrostlo v průběhu posledního desetiletí. Kombinování dat genových expresí s dalšími daty nachází uplatnění v mnoha oblastech. Například v klinickém řízení rakoviny (clinical cancer management) může přispět k přesnějšímu určení prognózy nemocí. Hlavní část této dizertační práce je zaměřena na kombinování dat genových expresí a klinických dat. Používáme logistické regresní modely vytvořené prostřednictvím různých regularizačních technik. Generalizované lineární modely umožňují kombinování modelů s různou strukturou dat. V dizertační práci je ukázáno, že kombinování modelu dat genových expresí a klinických dat může vést ke zpřesnění výsledku predikce oproti vytvoření modelu pouze z dat genových expresí nebo klinických dat. Navrhované postupy přitom nejsou výpočetně náročné. Testování je provedeno nejprve se simulovanými datovými sadami v různých nastaveních a následně s~reálnými srovnávacími daty. Také se zde zabýváme určením přídavné hodnoty microarray dat. Dizertační práce obsahuje porovnání příznaků vybraných pomocí klasifikátoru genových expresí na pěti různých sadách dat týkajících se rakoviny prsu. Navrhujeme také postup výběru příznaků, který kombinuje data genových expresí a znalosti z genových ontologií.
|
|
Optimization of network flow monitoring
Žádník, Martin ; Lhotka,, Ladislav (referee) ; Matoušek, Radomil (referee) ; Sekanina, Lukáš (advisor)
The thesis deals with optimization of network flow monitoring. Flow-based network traffic processing, that is, processing packets based on some state information associated to the flows which the packets belong to, is a key enabler for a variety of network services and applications. The number of simultaneous flows increases with the growing number of new services and applications. It has become a challenge to keep a state per each flow in a network device processing high speed traffic. A flow table, a structure with flow states, must be stored in a memory hierarchy. The memory closest to the processing is known as a flow cache. Flow cache management plays an important role in terms of its effective utilization, which affects the performance of the whole system. This thesis focuses on an automated design of cache replacement policy optimized to a deployment on particular networks. A genetic algorithm is proposed to automate this process. The genetic algorithm generates and evaluates evolved replacement policies by a simulation on obtained traffic traces. The proposed algorithm is evaluated by designing replacement policies for two variations of the cache management problem. The first variation is an evolution of the replacement policy with an overall low number of state evictions from the flow cache. The second variation represents an evolution of the replacement policy with a low number of evictions belonging to large flows only. Optimized replacement policies for both variations are found while experimenting with various encoding of the replacement policy and genetic operators. The newly evolved replacement policies achieve better results than other tested policies. The evolved replacement policy lowers the overall amount of evictions by ten percent in comparison with the best compared policy. The evolved replacement policy focusing on large flows lowers the amount of their evictions two times. Moreover, no eviction occurs for most of the large flows (over 90%). The evolved replacement policy offers better resilience against flooding the flow cache with large amount of short flows which are typical side effects of scanning or distributed denial of service activities. An extension of the replacement policy is also proposed. The extension complements the replacement policy with an additional information extracted from packet headers. The results show further decrease in the number of evictions when the extension is used.
|
|
The Pump with a Diffuser with Stochastic Blades (Runner and Diffuser)
Dobšáková, Lenka ; Melichar, Jan (referee) ; Veselý, Jindřich (referee) ; Haluza, Miloslav (advisor)
This doctoral thesis studies the non-uniform blade cascade for centrifugal pumps. Influence of non-uniform blade cascade is investigated on the impeller and diffuser. A non-uniform blading impeller of pumps in this doctoral thesis was examined in terms of influence on efficiency characteristic. The idea of using non-uniform blading is to obtain a flat efficiency characteristic. Then the centrifugal pump could be used on larger scale of power with achieving a sufficiently high efficiency. The work is based on experimental measurements and numerical simulations of non-uniform hydraulic pump components. Non-uniform impeller and the diffuser were newly designed for this research. A new measuring track of small submersible pumps was needed to design and build for measurements. Different pump combinations with conventional hydraulics on one working point and hydraulics with non-uniform were measured. All measurements were evaluated and characteristics of efficiency, head and power were obtained for each measured combination. Some of pump combinations (which were measured in experiment) were numerically simulated by program Ansys Fluent. Data needed to evaluate the characteristic of efficiency and specific energy were collected from each numerical simulation. A theoretical consideration concerns the influence of non-uniform blade cascade applied on diffuser. The suggestion how to decrease hydraulic losses in canals was done. The theoretical consideration how to make a flat efficiency characteristic was made.
|
|
Právní a zdravotně sociální aspekty činnosti OSPOD jako ustanovených opatrovníků v zámu nezletilých dětí
BORSKÁ, Jana
The Czech Republic as a signatory of the Convention on the Rights of the Child has vested the practice of state administration in the field of care for minor children to municipalities with extended powers, where the protection of the rights and legitimate interests of minor children is safeguarded by state authorities of social and legal protection of children (ASLPC hereinafter). These authorities are incorporated to the extent laid down by the Act on Social and Legal Protection of Children (Act No 359/1999 Coll., as amended). The position and roles of ASLPC and their competence and jurisdiction are also regulated by the same act. The position of workers of these authorities and its legal embodiment is equally important. Regarding professionality, there are high demands on these workers. In the Czech Republic, significant changes in legislature have been made over the past three years. These amendments have led to the strengthening of the rights of minor children and to the establishing of new tools for their protection. In connection with the adoption of new substantive regulation of family law, which is now exhaustively dealt with by the Act No 89/2012 Coll., the Civil Code, new procedural rules have been established regarding protection of rights of minor children. Such procedural legislation includes (apart from the long-existent Act No. 99/1963, the Code of Civil Procedure) the Act No 292/2013 Coll., on Special Civil Proceedings. The decision-making regarding minor children has been vested mainly by the state into the competence of courts. The courts appoint the locally relevant ASLPC as a guardian who then represents the interests of minor children. The purpose, interwoven with and derived from the first one, was to explore the opinions of selected social workers of ASLPC and of district court judges regarding the defined problems occurring during the work of ASLPCs and courts while protecting the interests of minor children. These particularly include: the use of the tool of precautionary measure; problems of different territorial jurisdiction of courts and ASLPCs; processing of complaints regarding bias in various phases of the proceedings; professional training of workers of ASLPC It is evident from the proposals of both judges and ASLPC workers that it is necessary to unify territorial jurisdiction. The courts are suggesting the priority criterion of the address where the child mainly resides. ASLPC workers suggest the official permanent residence as the prime criterion. Bias causes problems in all phases of proceedings. It is obvious that courts take differing approaches towards the solution of this problem (some courts solve the problem of bias complaints filed by the parties while other courts do not) and for ASLPC workers it is difficult to assess how to act when such complaint is raised against them. The training of ASLPC workers - workers are obliged to educate themselves and their employer is obliged to finance such training. Not all ASLPCs are able to provide training in the required extent - due to financial reasons (the average costs of education of one employee pose from 9,169 to 13,400 CZK annually and they cover approximately 6 days of training). The heavy work-load caused by insufficient numbers of ASLPC employees prevents them from completing such compulsory training. As part of the examination of the "participation of a collision guardian in court proceedings" it has been found out that irregular participation of the worker in the proceedings (absence from participation in appeals proceedings); incomplete reports (directed to courts) from surveys in families. Based on comprehensive examination of the problems of territorial jurisdiction, it was recommended that requests are independently recorded and financial compensation is provided for ASLPCs who are requested to represent minors in front of courts, to draft proposals for precautionary measures.
|
|
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.
|
| |
guest ::
