Implementace 2D ultrazvukových simulací
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií
Abstract
Práca sa zaoberá návrhom a implementáciou 2D simulácie ultrazvukových vĺn. Simulácia ultrazvuku nachádza svoje uplatnenie v medicíne, biofyzike či rekonštrukcii obrazu. Ako príklad môžme uviesť použitie fokusovaného ultrazvuku na diagnostiku a liečbu rakoviny. Program je súčasťou simulačného balíka k-Wave určeného pre superpočítačové systémy, konkrétne stroje s architektúrou zdieľaného adresového priestoru. Program je implementovaný v jazyku C++ s využitím akcelerácie pomocou OpenMP. Pomocou implementovaného riešenia je možné riešiť simulácie veľkých rozmerov v 2D priestore. Práca sa ďalej zaoberá zjednotením kódu 2D a 3D simulácie pomocou moderných prostriedkov C++. Reálnym príkladom využitia je simulácia ultrazvuku pri transkraniálnej neuromodulácii a neurostimulácii, ktorá prebieha v doménach o veľkosti 16384x16384 (a viac) bodov mriežky. Simulácia takýchto rozmerov môže pri použití pôvodnej MATLAB 2D k-Wave trvať niekoľko dní. Implementované riešenie dosahuje voči MATLAB 2D k-Wave 7 až 8 násobné zrýchlenie na superpočítačoch Anselm a Salomon.
The work deals with design and implementation of 2D ultrasound simulation. Applications of the ultrasound simulation can be found in medicine, biophysic or image reconstruction. As an example of using the ultrasound simulation we can mention High Intensity Focused Ultrasound that is used for diagnosing and treating cancer. The program is part of the k-Wave toolbox designed for supercomputer systems, specifically for machines with shared memory architecture. The program is implemented in the C++ language and using OpenMP acceleration. Using the designed solution, it is possible to solve large-scale simulations in 2D space. The work also deals with merging and unification of the 2D and 3D simulation using modern C++. A realistic example of use is ultrasound simulation in transcranial neuromodulation and neurostimulation in large domains, which have more than 16384x16384 grid points. Simulation of such size may take several days if we use the original MATLAB 2D k-Wave. Speedup of the new implementation is up to 8 on the Anselm and Salomon supercomputers.
The work deals with design and implementation of 2D ultrasound simulation. Applications of the ultrasound simulation can be found in medicine, biophysic or image reconstruction. As an example of using the ultrasound simulation we can mention High Intensity Focused Ultrasound that is used for diagnosing and treating cancer. The program is part of the k-Wave toolbox designed for supercomputer systems, specifically for machines with shared memory architecture. The program is implemented in the C++ language and using OpenMP acceleration. Using the designed solution, it is possible to solve large-scale simulations in 2D space. The work also deals with merging and unification of the 2D and 3D simulation using modern C++. A realistic example of use is ultrasound simulation in transcranial neuromodulation and neurostimulation in large domains, which have more than 16384x16384 grid points. Simulation of such size may take several days if we use the original MATLAB 2D k-Wave. Speedup of the new implementation is up to 8 on the Anselm and Salomon supercomputers.
Description
Citation
ŠIMEK, D. Implementace 2D ultrazvukových simulací [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií. 2018.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Počítačové a vestavěné systémy
Comittee
doc. Dr. Ing. Otto Fučík (předseda)
doc. Ing. Zdeněk Vašíček, Ph.D. (místopředseda)
doc. RNDr. Milan Češka, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jiří Jaroš, Ph.D. (člen)
Doc. Ing. Peter Lacko, Ph.D. (člen)
Ing. Tomáš Martínek, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2018-06-18
Defence
Student nejprve prezentoval výsledky, kterých dosáhl v rámci své práce. Komise se poté seznámila s hodnocením vedoucího a posudkem oponenta práce. Student následně odpověděl na otázky oponenta a na další otázky přítomných. Komise se na základě posudku oponenta, hodnocení vedoucího, přednesené prezentace a odpovědí studenta na položené otázky rozhodla práci hodnotit stupněm " A ". Otázky u obhajoby: Z uvedených grafů silného škálování je patrné, že při přechodu z jednoho na dva NUMA uzly dochází k jeho znatelnému zhoršení. Čím si toto chování, ve vztahu k velikosti simulační domény, vysvětlujete? Které části algoritmu simulace jsou nejvíce ovlivněny NUMA architekturou?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení