|
|
Parallel numeric solution of differential equations
Nečasová, Gabriela ; Čermák, Martin (oponent) ; Kozek, Martin (oponent) ; Šátek, Václav (vedoucí práce)
Differential equations have been studied for over 300 years. Partial differential equations were first used by the Swiss mathematician and lawyer Nicolaus Bernoulli in the 18th century. Second-order partial differential equations are used to model a wide range of phenomena in science, engineering, and mathematics, such as the propagation of light and sound waves, the motion of fluids, and the diffusion of heat. The thesis deals with the parallel numerical solution of partial differential equations. Second-order partial differential equations are transformed into large systems of ordinary differential equations using the method of lines. The spatial derivatives in the partial differential equation are replaced by various types of finite differences. The resulting large systems of ordinary differential equations (initial value problem) are solved in parallel using Runge-Kutta methods and the newly proposed higher-order method based on Taylor series. The numerical experiments of the selected problems are calculated using a supercomputer with different numbers of compute nodes. The results show that the Taylor-series-based numerical method significantly over-performs state-of-the-art Runge-Kutta methods.
|
|
|
Nelineární řízení komplexních soustav s využitím evolučních přístupů
Minář, Petr ; Ošmera, Pavel (oponent) ; Oplatková,, Zuzana Komínková (oponent) ; Matoušek, Radomil (vedoucí práce)
Problematika optimalizace složitých soustav za použití algoritmů umělé inteligence, je relativně nový vědní obor a má mnohé způsoby využití v technické praxi. Vhodné algoritmy na řešení podobných úloh jsou třeba genetický algoritmus, diferenciální evoluce, algoritmus HC12, metoda nelder-mead, fuzzy logika a gramatická evoluce. Kompletní řešení je prezentováno na vybraných příkladech od matematických soustav nelineárních systémů, až po praktické úlohy spolu s návrhem antén a stabilizace deterministického chaosu. Práce si klade za cíl navržení jednotlivých postupů využití algoritmů umělé inteligence při vícekriteriální optimalizaci. K dosažení optimálních výsledků slouží navržené softwarové řešení na základě multi-platformové aplikace v rámci Matlab a Java rozhraní. Softwarové řešení spojuje všechny algoritmy do ucelené aplikace a dále rozšiřuje možnosti uplatnění výsledků na reálných soustavách a v technické praxi.
|
|
|
Miniaturní výpočetní cluster složený z mikrokontrolerů
Šídlo, Boleslav ; Mrázek, Vojtěch (oponent) ; Bidlo, Michal (vedoucí práce)
Cílem této práce je prozkoumat možnosti využití miniaturního výpočetního clusteru, složeného z jednoduchých mikrokontrolérů, pro paralelní výpočty. Práce zkoumá chování tohoto výpočetního clusteru při řešení různých typů úloh, popisuje jeho možnosti a omezení. Pokusy byly prováděny na výpočetním clusteru tvořeném čtyřmi vývojovými deskami, které byly osazeny 8-bitovými čipy a komunikovaly přes I2C rozhraní. Výsledkem pokusných měření je srovnání rychlosti výpočtu při použití jednoho mikrokontroléru a při použití clusteru. Experimentálně bylo zjištěno, že v případě aplikací, které nevyžadující velký objem přenášených dat, lze dosáhnout výrazného urychlení. Dále se potvrdil předpoklad, že takto jednoduché mikrokontroléry nejsou vhodné pro výpočty s desetinnými čísly, které vyžadují velkou přesnost.
|
|
|
Light Propagation Volumes
Růžička, Tomáš ; Tóth, Michal (oponent) ; Milet, Tomáš (vedoucí práce)
Cílem diplomové práce je popsat různé metody výpočtu globálního osvětlení scény včetně techniky Light Propagation Volumes. Pro tuto metodu jsou podrobně popsány všechny tři kroky výpočtu: injekce, propagace a vykreslení. Dále je navrženo několik vlastních rozšíření zlepšující grafickou kvalitu metody. Části návrhu a implementace jsou zaměřeny na popis scény, zobrazovacího systému, tvorby stínů, implementace metody Light Propagation Volumes a navržených rozšíření. Práci uzavírá měření, porovnání výsledných obrázků aplikace při různých parametrech výpočtu a shrnutí práce se zhodnocením dosažených výsledků s návrhy pro budoucí vylepšení.
|
|
|
Design and Performance Analysis of Parallel Processing of SRTP Packets
Wozniak, Jan ; Zbořil, František (oponent) ; Jurnečka, Peter (vedoucí práce)
Encryption of real-time multimedia data transfers is one of the tasks for telecommunication infrastructure in order to provide essential level of security. Execution time of ciphering algorithm could play fundamental role in delay of the packets, therefore, it provides interesting challenge in terms of optimization methods. This thesis focuses on parallelization possibilities of processing SRTP for the purposes of private branch exchange with the use of OpenCL framework and analysis of potential improvement.
|
|
|
QR code detection under ROS implemented on the GPU
Hurban, Milan ; Věchet, Stanislav (oponent) ; Krejsa, Jiří (vedoucí práce)
This master's thesis deals with the design and implementation of a QR code detection algorithm under the ROS platform with computations running on a graphical processing unit. Through a comparative survey of available tools and techniques, a suitable approach is chosen and the algorithm is written as a module in the Python programming language, ready to be implemented under the ROS platform. The OpenCL parallel computing platform is used to facilitate parallel computation on multi-core hardware, such as graphical processing units or multi-core CPUs.
|
|
|
Akcelerace zpracování dat z MRI na GPU
Kešner, Filip ; Nečas, Ondřej (oponent) ; Polok, Lukáš (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce byla vypracována v průběhu studijního pobytu na Universita della Svizzera italiana ve Švýcarsku. Identifikace trajektorií neuronových vláken uvnitř lidského mozku má velký význam v mnoha lékařských aplikacích, jako neurologická diagnostika, neuro-navigace, léčba epilepsie, chirurgické operace a tak dále. Za použití dat z MRI, metod postavených na Markovských řetězích a Monte Carlu mohou být možné trajektorie vypočítany a ty nejpravděpodobnější zobrazeny. Tyto informace o trajektoriích mohou sloužit jako vstup pro pokročilé metody lékařské diagnotiky a léčby. Vzhledem k obrovskému množství dat a velkého počtu iterací toto může být časově náročný proces. Za účely, jako jsou statistická analýza a/nebo porovnávání několika datových sad a/nebo pacientů, požadavky na výpočetní čas jsou enormní. Rychlejší diagnóza může také přinést nasazení léčby dříve. Nyní existuje jen velmi málo implementací softwaru pro neurální traktografii. Implementací softwaru pro pravděpodobnostní neurální traktografii je ještě méně. Nynější implementace, provádějící všechny operace postupně na CPU, jsou značně pomalé. Účelem této práce je poskytnout efektivní implementaci, která vvyužíva GPU. Za účelem implementace na GPU, je poskytnuto porovnaní technologíí CUDA a OpenCL.
|
|
|
Dynamické vyvažování zátěže v paralelních aplikacích
Dvořáček, Vojtěch ; Nikl, Vojtěch (oponent) ; Jaroš, Jiří (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá implementací dynamického vyvažování zátěže do paralelního modelu šíření tepla v chladiči procesoru. První část představuje obecně problematiku dynamického vyvažování a současné metody jejího řešení. Zároveň popisuje použitý model a nástroje pro implementaci jako je knihovna MPI pro komunikace nebo HDF5 pro ukládání dat. Dále byl v rámci práce navržen a implementován paralelní simulační model šíření tepla s dynamickou 2D dekompozicí čtvercové výpočetní domény. S touto doménou pracuje geometrický vyvažovací algoritmus, navržený v rámci práce. Implementace dále využívá knihovnu Zoltan pro přenos dat. Simulační model je implementován v C/C++ s využitím MPI komunikací. Na závěr je provedena řada experimentů, které demonstrují dosažený efekt dynamického vyvažování spolu s motivací pro další výzkum v této oblasti.
|
|
|
Algoritmy číslicového zpracování obrazu na grafických kartách
Bielczyk, Marek ; Lattenberg, Ivo (oponent) ; Přinosil, Jiří (vedoucí práce)
Cílem práce je ukázat možnosti využití grafických karet při zobrazování obrazového signálu. Práce je zaměřena obzvlášť na technologie CUDA a OpenCL. V řešení se nejdříve zaměříme na samostatnou grafickou kartu a ukážeme si postupný vývoj jejich komponentů a následný projevený efekt ve výkonu grafické karty. Poté si ukážeme samotné technologie CUDA a OpenCL, a také ukázky z kódů s vysvětlením , co který kód způsobí. Výstupem práce je několik programů, definovaných pro obě technologie a pro oba vykonavatele (CPU vs GPU). Přínosem této práce je vidět rozdíly mezi vykonavateli a tím i poukázaní na správnou volbu při návrhu vlastních algoritmů.
|
|
|
Využití paralelizace při numerickém řešení úloh nelineární dynamiky
Rek, Václav ; Krejsa,, Martin (oponent) ; Vala, Jiří (oponent) ; Němec, Ivan (vedoucí práce)
Hlavním cílem této práce je prozkoumání možností využití paralelizace v numerických výpočtech nelineární dynamiky. V poslední dekádě došlo k dramatickému nástupu vícejádrových a výceprocesorových systému v kombinaci s možnostmi, které nyní poskytují moderní počítačové sítě. Komplexnost a velikost řešených modelů se neustále zvyšuje a díky vysoké výpočetní náročnosti úloh dynamiky a statiky konstrukcí, a to především kvůli jejich často nelineárnímu charakteru, je jakákoliv možnost urychlení výpočetních procedur více než žádoucí. Jelikož se jedná o relativně nové odvětví, řada algoritmů a konkrétních paralelních implementací je stále ve stádiu vývoje a výzkumu, a to i proto, že pokroky v oblasti počítačového hardwaru rapidně vzrůstají a s tím vznikají další otázky, jak nejlépe využít dostupný výpočetní výkon. Navržený paralelní model je založený na explicitní formě metodě konečných prvků, která ze své podstaty poskytuje možnost efektivní paralelizace. Zkoumány jsou pak možnosti využití vícejádrovch procesorů, ale i hybridního paralelního modelu kombinujícího možnosti vícejádrových procesorů a paralelní formy na počítačové síti. Navržené přístupy jsou pak testovány při numerickém řešení kontaktní/impaktní úlohy skořepinových konstrukcí.
|
host ::
RSS.