Výzkumná skupina Superpočítačových technologií SC@FIT

Výzkumná skupina Superpočítačových technologií SC@FIT

Výzkumná skupina Superpočítačový technologií se zajímá o architekturu a výstavbu vysoce výkonných počítačových systémů, jejich provoz a energetickou efektivitu. Výzkumná skupina se dále specializuje na návrh a vývoj vysoce optimalizovaných aplikací, redukci komunikační režie a vysoké škálování. Nosnou aplikací výzkumné skupiny je simulační toolbox k-Wave určený pro modelování šíření ultrazvuku v živých tkáních.

Projektové video

Výzkumná témata

Hardwarová témata

  • Architektura paralelních systémů
  • Modelování výkonnosti a škálování paralelních systémů
  • Systémy založené na GPU a dalších akcelerátorech
  • Nízkopříkonové systém, optimalizace výkonu a spotřeby

Softwarová témata

  • Dekompozice spektrálních metod
  • Automatické vyvažování zátěže na heterogenních systémech
  • Párování fyzikálních modelů
  • Asynchronní vstup/výstup
  • Systémy pro řízení a monitoring superpočítačů
  • Moderní programovací jazyky v HPC (Python, OpenACC, Thrust)

Aplikace

  • Simulace šíření ultrazvuku v lidském těle
  • Akcelerace fotoakustického snímkování
  • Návrh ultrazvukových senzorů
  • Vědecké aplikace určené pro vysoký výkon

Aktuální zaměření výzkumu

V současné době se skupina věnuje především projektu PAMMOTH, jehož cílem je fotoakustické snímkování prsou. V rámci tohoto projektu se zabýváme sběrem dat, on-the-fly vyhodnocením kvality nasnímaných dat a jejich následným zpracování na superpočítači. K tomuto účelu využíváme masivně paralelní implementaci toolboxu k-Wave založenou na lokální dekompozici spektrálních metod. O plnou automatizaci a monitorování výpočtu se stará náš vlastní systém k-Dispatch. 

Výzkumná skupina se rovněž věnuje aplikaci fokusovaného ultrazvuku pro neurostimulaci a neurochirurgii. Pro tyto účely vyvíjíme akcelerovaný simulátor šíření ultrazvuku v elastických materiálech (kostech) a tvoříme novou numerickou metodu pro řešení problémů se skokovými nespojitostmi (rozhraní kost-sval, atd).

Ocenění

Významné výsledky

Autorizovaný software

  • k-Wave toolbox - autorizovaný SW (20 000+ registrovaných uživatelů)

Publikace

Konference

PRACE Summer of HPC

Superpočítačové alokace

Spolupráce

Nabídka spolupráce

Výzkumná skupina SC@FIT nabízí spolupráci při řešení úloh vyžadující vysoký výkon, velké množství operační paměti, či zpracování velkých dat. Máme zkušenosti s paralelizací a optimalizací výpočetních kódu pro systémy se sdílenou pamětí (high-end servery), distribuované systémy (clustery) i hybridní systémy složené z procesorů a grafických karet Nvidia.

Výzkumná skupina dále nabízí možnost využití toolboxu k-Wave pro simulaci šíření ultrazvukových vln v medicínských i průmyslových aplikacích.

Současná spolupráce

Diplomové a bakalářské práce

Aktuálně řešené BP a DP práce

  • BP Moderní knihovny pro programování grafických karet
  • BP Ultrazvuková simulace v pythonu
  • DP Simulace šíření tepla v mozku s využitím vysokoúrovňových GPGPU technik
  • Odhad doby běhu algoritmu pomocí strojového učení
  • Akcelerace ultrazvukové neurostimulace pomocí řídké Fourierovy transformace
  • Akcelerace neurostimulace pomocí metod umělé inteligence

Nabídka prací pro rok 2022/2023

  • BP Simulátor superpočítačového plánovače úloh
  • BP Využití standardu C++20 pro implementaci ultrazvukových simulací
  • DP Grafický simulátor superskalárních procesorů
  • DP Implementace knihovny pro ukládání dat z ultrazvukových simulací
  • DP Akcelerace ultrazvukvé neurostmulace pomocí mixed-precision aritmetiky
  • DP Adaptivní plánování běhu úloh na superpočítači
  • DP Python front-end pro ultrazvukový simulátor k-Wave
  • DP Distribuovaná simulace šíření světla na GPU pomocí MPI
  • DP Dynamické vyvažování zátěže v aplikacích na superpočítači Karolina
  • DP Evoluční návrh ultrazvukových operačních plánů
  • DP Použití OpenMP pro GPU.
  • DP Akcelerace fotoakustického snímkování
  • DP Akcelerace ultrazvukové neurostimulace pomocí multi-GPU systémů

Vlastní zadání z oblasti vysoce náročného počítání, akcelerace, superpočítačů, GPU, atd.

Kontakty

Vysoké učení technické v Brně
Fakulta informačních technologií
Ústav počítačových systémů
Božetěchova 2, Místnost L334
612 66  Brno, Czech Republic

Tel.: +420 54114-1207
E-mail: jarosjir@fit.vutbr.cz

Informace

Vysoké učení technické v Brně
Fakulta informačních technologií
Ústav počítačových systémů
Božetěchova 2
612 66  Brno, Czech Republic

Tel.: +420 54114-1207
E-mail: jarosjir@fit.vutbr.cz

Nahoru