but.committee	prof. Ing. Adam Herout, Ph.D. (předseda) prof. RNDr. Luděk Matyska, CSc. (člen) doc. Ing. Lubomír Říha, Ph.D. (člen) doc. Ing. Ivan Šimeček, Ph.D. (člen) prof. Ing. Tomáš Kozubek, Ph.D. (člen)	cs
but.defence	Student přednesl cíle a výsledky, kterých v rámci řešení disertační práce dosáhl. V rozpravě student odpověděl na otázky komise a oponentů. Diskuze je zaznamenána na diskuzních lístcích, které jsou přílohou protokolu. Počet diskuzních lístků: 4. Komise se v závěru jednomyslně usnesla, že student splnil podmínky pro udělení akademického titulu doktor.	cs
but.jazyk	angličtina (English)
but.program	Výpočetní technika a informatika	cs
but.result	práce byla úspěšně obhájena	cs
dc.contributor.advisor	Jaroš, Jiří	en
dc.contributor.author	Vaverka, Filip	en
dc.contributor.referee	Boehm, Christian	en
dc.contributor.referee	Říha, Lubomír	en
dc.date.created	2023	cs
dc.description.abstract	Efektivní využití akcelerovaných HPC clusterů je obzvlášť závislé na efektivitě komunikace použitých algoritmů. Tato práce se tedy věnuje přezkoumání pseudo-spektrálních algorimů používaných pro řešení vlnových problémů převážně v oblasti medicínského ultrazvuku s cílem umožnit jejich běh na akcelerovaných strojích. Je ukázáno, že doménová dekompozice je preferovaný způsob dosažení daného cíle, jelikož řada alternativních přístupů vykazuje výrazně horší numerické vlastnosti. Na základě tohoto přístupu a k-Wave modelu ultrazvuku, široce používaného v medicíně, je navržen nový simulační algoritmus. Následnými experimenty je ukázáno, že tento přístup dosahuje až 7.5x zrychlení a dosahuje téměř perfektního slabého škálování až do 512 GPU akcelerovaných uzlů. Zároveň toto řešení umožňuje plné využití výpočetních uzlů s několika GPU akcelerátory a pokročilým propojením jako je NVIDIA DGX-2 s NVLink. Tato metoda také nabízí možnost flexibilní volby mezi přesností a efektivitou. Volbou hloubky překryvu subdomén lze dosáhnout jak přesnosti srovnatelné s původní k-Space metodou, tak i maximalizovat výkon při zachování dostatečné přesnosti.	en
dc.description.abstract	Efficient utilization of accelerated HPC clusters is particularly sensitive to communication efficiency of deployed algorithms. In this thesis, we reexamine pseudo-spectral solvers for wave-like problems in medical ultrasonics to allow their deployment on these machines. The domain decomposition is shown to be a preferable approach to improving data locality of these solvers as a range of suitable alternative discretizations exhibited considerably worse numerical properties. The local Fourier basis domain decomposition is then used to construct a novel solver based on the state of the art model for ultrasound in medicine -- k-Wave. We show that this approach is up to 7.5x faster and achieves almost perfect weak-scaling up to 512 GPU accelerated nodes, while being able to take full advantage of advanced GPU interconnects such as NVLink in NVIDIA DGX-2 multi-GPU nodes. The method offers flexible accuracy--efficiency trade off, which allows to nearly match accuracy of the global k-Space method or maximize performance at sufficient accuracy by subdomain overlap scaling.	cs
dc.description.mark	P	cs
dc.identifier.citation	VAVERKA, F. Rozsáhlé simulace ultrazvuku za použití akcelerovaných clusterů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií. 2023.	cs
dc.identifier.other	153869	cs
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/11012/245277
dc.language.iso	en	cs
dc.publisher	Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií	cs
dc.rights	Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení	cs
dc.subject	pseudo-spektrální metody	en
dc.subject	superpočítání	en
dc.subject	metody doménové dekompozice	en
dc.subject	lokální Fourierova báze	en
dc.subject	simulace ultrazvuku v lékařství	en
dc.subject	nelineární ultrazvuk	en
dc.subject	HIFU	en
dc.subject	MPI+X	en
dc.subject	CUDA	en
dc.subject	GPU	en
dc.subject	akcelerované počítání	en
dc.subject	pseudo-spectral methods	cs
dc.subject	supercomputing	cs
dc.subject	domain decomposition methods	cs
dc.subject	local Fourier basis	cs
dc.subject	medical ultrasound simulation	cs
dc.subject	non-linear ultrasound	cs
dc.subject	HIFU	cs
dc.subject	MPI+X	cs
dc.subject	CUDA	cs
dc.subject	GPU	cs
dc.subject	accelerated computing	cs
dc.title	Rozsáhlé simulace ultrazvuku za použití akcelerovaných clusterů	en
dc.title.alternative	Large-scale Ultrasound Simulations using Accelerated Clusters	cs
dc.type	Text	cs
dc.type.driver	doctoralThesis	en
dc.type.evskp	dizertační práce	cs
dcterms.dateAccepted	2023-06-26	cs
dcterms.modified	2023-06-27-10:22:17	cs
eprints.affiliatedInstitution.faculty	Fakulta informačních technologií	cs
sync.item.dbid	153869	en
sync.item.dbtype	ZP	en
sync.item.insts	2025.03.27 12:20:46	en
sync.item.modts	2025.01.17 12:39:29	en
thesis.discipline	Výpočetní technika a informatika	cs
thesis.grantor	Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií. Ústav počítačových systémů	cs
thesis.level	Doktorský	cs
thesis.name	Ph.D.	cs

Rozsáhlé simulace ultrazvuku za použití akcelerovaných clusterů

Files

Original bundle

Collections