Informatikai Tudományok Doktori Iskola

 

Témavezető: Dr. Szirmay-Kalos László

BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar, Irányítástechnika és Informatika Tanszék

GPU-alapú pozitron és gamma-foton transzport Pozitron Emissziós Tomográfiához

A kutatási téma néhány soros bemutatása

A tomográfiás képalkotó eljárások lehetőséget teremtenek a különféle élőlények és tárgyak belső szerkezetének, illetve a bennük lezajló folyamatok feltérképezésére, így többek között a modern orvosdiagnosztika és gyógyszerkutatás fontos eszközeivé váltak. A mérnöki tudományok és az ipar fejlődésének köszönhetően napjaink tomográfiás képalkotó berendezéseivel nagy pontosságú és felbontású mérések végezhetők. Ez azonban egyben óriási mennyiségű feldolgozandó adatot is jelent, melynek kiértékelése (ún. rekonstrukciója) hatalmas számítási kapacitást kíván meg. Ahhoz, hogy kiaknázzuk a tomográfiás mérőeszközök képességeit, és a mért adatok nyújtotta információból a lehető legjobb képminőséget állítsuk elő – pl. minél nagyobb felbontás, minél kontrasztosabb és élesebb kép –, és mindezt kivárható időn belül elvégezzük, már egyetlen vizsgálat esetén is egy szuperszámítógép teljesítménye szükséges.

 

Az ehhez hasonló, nagy számításigényű problémák megoldásának egyik legelterjedtebb eszköze a grafikus hardver (más néven grafikus kártya, GPU – Graphics Processing Unit), mely egy szuperszámítógép teljesítményét hordozza magában. A GPU egy masszívan párhuzamos architektúra a ,,hagyományos'' processzoroktól (CPU) eltérő technikai sajátosságokkal, melyeket a maximális teljesítmény elérése érdekében már az algoritmusok tervezésekor figyelembe kell venni. Ilyen például a szálak koherens futása és memóriaelérése, vagy a szálak közti kommunikáció minimalizálása.

 

Kutatásaim célja a tomográfiás képalkotás egyik típusához, a Pozitron Emissziós Tomográfiához (PET) olyan képrekonstrukciós módszerek kidolgozása volt, melyek jól illeszkednek a GPU architektúrájához, ugyanakkor akkurátusan modellezik a PET vizsgálat során lezajló fizikai folyamatokat.