but.committee	doc. Dr. Ing. Otto Fučík (předseda) prof. Ing. Tomáš Vojnar, Ph.D. (místopředseda) doc. Ing. Vladimír Drábek, CSc. (člen) doc. Ing. Jiří Jaroš, Ph.D. (člen) doc. Ing. Zdeněk Vašíček, Ph.D. (člen) prof. Ing. Karel Vlček, CSc. (člen)	cs
but.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: Co, podle vás, způsobuje nepatrné odchylky výsledků referenčního kódu a vaší implementace a proč je tato chyba závislá na velikosti simulační domény?	cs
but.jazyk	čeština (Czech)
but.program	Informační technologie	cs
but.result	práce byla úspěšně obhájena	cs
dc.contributor.advisor	Jaroš, Jiří	cs
dc.contributor.author	Kadlubiak, Kristián	cs
dc.contributor.referee	Vaverka, Filip	cs
dc.date.created	2017	cs
dc.description.abstract	Odhaduje sa, že v roku 2012 sa objavilo celosvetovo neuveriteľných 14.1 milióna nových prípadov rakoviny. Toto číslo je alarmujúce. Napriek tomu, že zdravý životný štýl môže zredukovať riziko vzniku rakoviny, vždy existuje istá pravdepodobnosť, že sa rakovina objaví aj u úplne zdravého jedinca. Na úspech liečenia rakoviny majú vplyv najmä dva faktory. Po prvé - včasná diagnostika je absolútne nevyhnutná, po druhé - musí existovať vhodná operačná metóda na odstránenie poškodeného tkaniva. V obidvoch prípadoch má ultrazvuk veľký potenciál ako neinvazívna metóda. Fotoakustická spektroskopia je zobrazovacia metóda so skvelými vlastnosťami, založená na princípe ultrazvuku, schopná detegovať tumor. High-Intensity Focused Ultrasound (HIFU) je neinvazívny chirurgický postup. Tieto metódy by však neboli možné bez presnej simulácie šírenia ultrazvuku. Balíček k-Wave je open source toolbox pre MATLAB, ktorý implementuje tieto simulácie. Vyvstáva otázka, prečo nie sú tieto metódy bežne používané v praxi? Dôvodom je fakt, že simulácia šírenia ultrazvuku je veľmi časovo náročná operácia, čo robi tieto metódy neefektívnymi. Avšak existujú spôsoby akcelerácie takýchto simulácií. Implementácia simulácie na GPU je veľmi perspektívny prístup k akcelerácií. Hlavnou úlohou tejto diplomovej práce je akcelerácia simulácie šírenia ultrazvuku v kostiach a iných tvrdých tkanivách. Implementácia vyvinutá v rámci diplomovej práce bola testovná na rôznych superpočítačoch ako napríklad Anselm v Ostrave alebo Piz Daint v Lugane. Implementované riešenie dosahuje pozoruhodné zrýchlenie v porovnaní s originálnym prototypom v prostredí MATLAB. V najlepšom prípade bola implementácia schopná urýchliť simuláciu približne 160 násobne. To znamená, že simulácia, ktorá by za iných okolností trvala 6,5 dňa, je dnes dokončená za jednu hodinu. Toto zrýchlenie bolo dosiahnuté počas simulácie s rozmermi 416x416x416 bodov a za použitia karty NVIDIA Tesla P100. Diplomová práca obsahuje porovnanie výkonu na rôznych grafických kartách, aby čitateľovi umožnila komplexnejší náhľad na akceleračné schopnosti vyvinutej implementácie a tiež poskytuje bližší pohľad na pamäťovú náročnosť a numerickú presnosť aplikácie. Vďaka schopnosti aplikácie naplno využiť potenciál grafických kariet, majú lekári a vyskumníci z celého sveta v rukách mocný nástroj.	cs
dc.description.abstract	It is estimated that mind-boggling 14.1 million new cases of cancer occurred worldwide in 2012 alone. This number is alarming. Although healthy lifestyle may reduce a risk of developing cancer, there is always some probability that cancer would develop even in an absolutely fit individual. There are two main conditions for successful treatment of cancer. Firstly, early diagnostic is absolutely crucial. Secondly, there is a need for suitable surgical methods for affected tissue removal. Ultrasound has a great potential to be used for both purposes as a non-invasive method. Photoacoustic spectroscopy is imaging method for tumor detection of great properties making the use of ultrasound while High-Intensity Focused Ultrasound (HIFU) is non-invasive surgical method. These methods would be impossible without precise ultrasound propagation simulations. The k-Wave is an open source MATLAB toolbox implementing such simulations. So, why are not these methods already deployed in treatment? Unfortunately, the simulation of ultrasound propagation is a very time consuming task, which makes it ineffective for medical purposes. However, there are a few options how to accelerate these simulations. The use of GPU is a very promising way to accelerate simulation. The main topic of this thesis is the acceleration of the simulation of soundwaves propagation in bones and hard tissue. The implementation developed as a part of this thesis was benchmarked on various supercomputers including Anselm in Ostrava and Piz Daint in Lugano. The implemented solution provides remarkable acceleration compared to the original MATLAB prototype. It was able to accelerate the simulation around 160 times in the best case. It means that the simulation, which would otherwise last for 6.5 days, can be now computed in one hour. This acceleration was achieved using an NVIDIA Tesla P100 to run the simulation with the domain size of 416x416x416 grid points. The thesis includes performance benchmarks on different GPUs to provide complex image acceleration capabilities of developed implementation and provides discussion about memory usage and numerical accuracy. Thanks to the implemented solution harnessing the power of modern GPUs, doctors and researchers all around the world have a powerful tool in hands.	en
dc.description.mark	A	cs
dc.identifier.citation	KADLUBIAK, K. Simulace šíření ultrazvuku v kostech [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií. 2017.	cs
dc.identifier.other	106271	cs
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/11012/69504
dc.language.iso	cs	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	GPGPU	cs
dc.subject	HPC	cs
dc.subject	CUDA	cs
dc.subject	k-Wave	cs
dc.subject	simulácia šírenia ultrazvuku	cs
dc.subject	GPGPU	en
dc.subject	HPC	en
dc.subject	CUDA	en
dc.subject	k-Wave	en
dc.subject	ultrasound propagation simulation	en
dc.title	Simulace šíření ultrazvuku v kostech	cs
dc.title.alternative	Simulation of Ultrasound Propagation in Bones	en
dc.type	Text	cs
dc.type.driver	masterThesis	en
dc.type.evskp	diplomová práce	cs
dcterms.dateAccepted	2017-06-20	cs
dcterms.modified	2020-05-10-16:12:56	cs
eprints.affiliatedInstitution.faculty	Fakulta informačních technologií	cs
sync.item.dbid	106271	en
sync.item.dbtype	ZP	en
sync.item.insts	2025.03.26 15:24:37	en
sync.item.modts	2025.01.15 22:24:04	en
thesis.discipline	Počítačové a vestavěné systémy	cs
thesis.grantor	Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií. Ústav počítačových systémů	cs
thesis.level	Inženýrský	cs
thesis.name	Ing.	cs

Simulace šíření ultrazvuku v kostech

Files

Original bundle

Collections