CUDA İş Başında

Princeton'dan Iain Couzin, toplu hayvan davranışları konusunda bir uzmandır. Karıncalardan çekirge sürülerine, balık sürülerinden insan kalabalıklarına kadar geniş bir alanda toplu davranışın altında yatan temel prensipleri keşfetmek için laboratuvarında deneysel sistemler kullanılmaktadır. Couzin, "GPU hesaplama, yaptığımız bilimin yönünü değiştirdi" diyor.

Araştırma meteoroloğu William Putman, kapsamlı küresel modeller ve veri asimilasyonu kullanarak uydu gözlemlerinin iklim, hava ve atmosfer oluşumu tahminlerindeki etkisini en üst düzeye çıkarmayı hedeflemektedir. Amacı, GPU hızlandırma ve CUDA kullanarak iklim tahmini ve değerlendirmelerinde kullanılan aracı çözünürlük modelleri için verimliliği iyileştirmektir.

Denis Bastieri galaksilerden, kara deliklerden, pulsarlardan ve süpernovalardan gelen yüksek enerjili gama ışınlarını gözlemleyen ve analiz eden Fermi Large Area Telescope (LAT) ekibinin liderliğini yapmaktadır. CUDA GPU’lar, geleneksel sistemlere göre onda bir maliyet ile hesaplama olanakları sunarak Bastieri’nin araştırmalarını hızlandırmasına ve uydudan gelen ham verileri (yaklaşık olarak günde 120 GB) anlamlı fiziksel bilgilere indirgemesine olanak vermektedir.

HP Labs'den Ren Wu’ya göre, CUDA büyük hacimde iş zekası verilerinin hızlı bir şekilde analizine olanak veren “oyunun yönünü değiştiren” bir kaynaktır. HP Labs, birden fazla ölçekte büyük veri analitiğini hızlandırmak için GPU’ları kullanarak yalnızca CPU’nun olduğu sistem yaklaşımına göre 5-20 kat performans avantajı elde etmiştir. GPU’lar, Ren Wu’ya çevre, insan sağlığı ve küresel finans sistemleri gibi çok sayıda kritik alanı anlamak için yeni sezgiler geliştirme olanağı verecektir.

Postdoc Fellow Joshua Adelman ALS, epilepsi ve Tip 2 şeker hastalığı dahil olmak üzere hastalıkları daha iyi anlamak ve tedavi etmek için CUDA GPU’ların hesaplama gücünü kullanmaktadır. Adelman, moleküler dinamik kullanarak yeni ve daha etkili tedavilerin geliştirilmesine anahtar olabilecek taşıyıcı proteinleri simüle ediyor. GPU hızlandırma, protein simülasyonu verimliliğinde birkaç yüz kat artış sağlamıştır.

Virginia Tech, NVIDIA Foundation’ın ‘Compute the Cure’ girişiminin araştırma ortağıdır. Ekibin lideri Wu-Chun Feng şu yorumu yaptı: "Ödeneğimizi kanser biyologlarının bilimsel çalışmalarını yürütme şeklini temelde değiştirmek için kullanmayı planlıyoruz....Süper hesaplama artık yalnızca büyük demir yığını süper bilgisayarların değil, kişisel masaüstü süper bilgisayarların da tanım alanına girdi. Heterojen hesaplamadan en çok yararlanacağını öngördüğüm alan, sağlık hizmetlerinin her hastaya özel olduğu kişiselleştirilmiş tıptır."

Ross Walker, biyomoleküllerin simülasyonu için bir moleküler dinamik (MD) yazılım paketi olan AMBER’I geliştirdi. Simülasyonlar, biyofizikçilerin ve hesaplama ile çalışan kimyacıların H1N1 virüsü gibi geniş bir aralıkta hastalıkları tedavi etmek için daha etkili ilaçlar oluşturmak gibi bilimsel keşifler yapmasına yardımcı olmaktadır. AMBER, GPU hızlandırma ile araştırmacıların daha iyi tedaviler bulma sürecini büyük ölçüde hızlandırmalarına yardımcı olmaktadır.

Biyofotonik, tıp ve yaşam bilimleri alanlarındaki araştırmaları geliştirmek için optik/ışık kullanmaktadır. Günümüzde, mikroskopi ile histolojik analiz kanser teşhisi için birincil metodolojidir. Ancak, bu yöntemle kanser tipini belirlemek zor olabilmektedir. CUDA GPU’lar Alexander Doronin’e simülasyonları 1000 kat hızlandırma ve yeni biyofotonik tekniklerini hızlandırma olanağı vermektedir.

Anders Eklund tıbbi görüntüleme konusunda uzmandır. İlgi alanı, çeşitli beyin hastalıklarını belirlemek ve tedavi etmek için manyetik rezonans görüntülerinden beyin aktivitelerini belirleyen fonksiyonel manyetik rezonans görüntülemedir (fMRI). Eklund, fMRI verilerinin parametrik olmayan istatistiksel analizi için yeni bir algoritmanın geliştirilmesi ve test edilmesi sırasında beş yıllık işlem süresi tasarrufu amacıyla GPU hesaplama kullanmıştır.

Elemental Technologies şirketinden Jesse Rosenzweig ve ekibi heterojen GPU/CPU mimarileri için yüksek performanslı video algoritmaları geliştirmiştir. Elemental içerikleri açmak, işlemek ve yeniden sıkıştırmak için video işlem sürecine CUDA GPU’ları dahil etmiştir. Elde edilen sonuç, medya şirketlerinin TV’lere, PC’lere, tabletlere ve diğer mobil cihazlara gerçek zamanlı olarak canlı yayınları, uydu yayınlarını, spor etkinliklerini ve daha fazlasını sunma olanağı vermektedir.

Allan P. Engsig-Karup ve Danimarka Teknik Üniversitesi (DTU) araştırmacıları, beklenilen maksimum yük ile ilgili tahminlerin yapılması için gerekli olan okyanus yapıları üzerindeki akış kinematiği ve gemiler, petrol platformları, enerji cihazları gibi ve tasarım yüklerinin hesaplanmasına odaklanmış durumdadır. Ekip, kullandıkları OceanWave3D dalga simülasyon modelinin GPU hızlandırmalı uygulaması ile etkileyici sonuçlar elde etmiştir.

Bart Gallet, hava taşımacılığının verimliliği ve güvenliği için iyileştirmeler üzerine araştırmalar yürütmektedir. Büyük miktarlardaki verilerin işlenmesi için gerekli olan özelleştirilmiş bilgisayar sistemleri çok pahalı olduğu için hava uzay ve trafik akışlarının tasarımı manuel süreçlere dayanmaktadır. Ancak CUDA ve GPU’lar hava uzay ve trafik akışı hesaplamalarını 14 kat daha hızlandıran uygun maliyetli bir çözüm sunmaktadır.

Dr. Monish Tandale, ABD hava trafik sisteminin verimliliğini ve güvenliğini artırmak için GPU’ların gücünden yararlanmaktadır. Tandale, "Artan hesaplama kapasitesinin hizmetimizde olması ile optimum uçuş programları ve araç yönlendirme yapmak için oldukça karmaşık trafik akışı modelleri geliştirerek analiz edebiliyor ve optimizasyon algoritmaları çalıştırabiliyoruz. Hedefimiz, daha fazla insanın hava trafiğinden ve rötarlı uçuşlardan rahatsızlık duymadan uçmasına olanak vermektir" dedi.

Dr. Jeffrey Vetter, açık bilim çevreleri için yüksek performanslı hesaplama sistemi sunan ve Ulusal Bilim Vakfı (NSF-National Science Foundation) tarafından desteklenen bir program olan Keeneland Projesini, yönetmektedir. Vetter, çok sayıda bilim adamı ve araştırmacıya geniş bir aralıkta gelişmiş araştırma projelerini hızlandırmak için GPU hesaplamanın gücünden yararlanma olanağı verdiği için “CUDA bir fenomendir” değerlendirmesini yaptı.

Dr. Mehdi Raessi’nin araştırmaları, daha verimli ve çevre dostu enerji cihazları tanımlamayı hedefleyen çok fazlı akışlar ve faz değişimli serbest yüzey akışları üzerinde odaklanmıştır. GPU tabanlı sistemler Dr. Raessi ve ekibine çok daha büyük sorunları daha önce mümkün olmayan bir ayrıntı düzeyinde inceleme olanağı vermektedir.

Dr. Vincent Natoli, başta petrol ve gaz şirketleri olmak üzere dünyanın en büyük şirketlerinden bazıları için yüksek performanslı teknik uygulamalar geliştirmekte ve taşımaktadır. Dr. Natoli ve müşterileri, GPU’lar ile yalnızca CPU bulunan sistemlere göre 20 kata kadar uygulama hızlandırmanın yanı sıra, altyapı boyutlarında küçülme ve güç tüketimindeki azalma ile maliyetlerden tasarruf sağlamıştır.

Dr. Axel Kohlmeyer, moleküler dinamik (MD)ve görüntüleme araştırmaları odaklı çalışmaktadır. GPU’lar ve CUDA, yakın zamana kadar mümkün olmayan büyük, karmaşık araştırma hesaplarının işlenmesine olanak vererek membranlar gibi gerçekçi ortamlarda bulunan büyük biyomoleküller gibi birleşik sistemler alanında yeni bir yaratıcılık akımı başlatmıştır.

John Humphrey, GPU hesaplamada öncüdür ve CULA GPU hızlandırmalı lineer cebir kitaplığının mucididr. EM Photonics'in müşterilerinden biri de ışık koşulları, hava ve yaklaşım açıları gibi değişkenlere bağlı inişleri ve kalkışları simüle etmek için çok yönlü hesaplamaya dayalı akışkan dinamiği (CFD-computational fluid dynamics) modelleme kullanan ABD Donanmasıdır. GPU’lar geleneksel sistemlere göre simülasyon sürelerini büyük ölçüde azaltmaya yardımcı olmaktadır.

Kang Zhang, Johns Hopkins Üniversitesinde doktora yaparken mikrocerrahi için girişimsel Optik Koherans Tomografi (OCT) alanında araştırmalar için CUDA GPU’lar kullandı. OCT, invazif olmayan 3D mikrometre çözünürlük görüntüleme kapasitesine sahip olan ve mikrocerrahiyi yönlendirmek için oldukça uygun olan bir görüntüleme modalitesidir. Kang, GPU teknolojisini temel alan bir donanım platformunu kullanan ultra yüksek hızda, gerçek zamanlı bir görüntüleme sistemi geliştirdi.

Kaliforniya San Diego Üniversitesi’nden (UCSD) Vitaliy Lomakin ve ekibi güneş pilleri, radar ve antenler, sabit diskler gibi bileşenlerin tasarımına temel oluşturan hesaplamaya dayalı elektromanyetik ve mikromanyetik için simülatörler geliştirmektedir. GPU tabanlı simülatörler, ürünlerin üretimi öncesinde ve sonrasında sistemlerin analiz, tasarım ve doğrulamasına olanak veren önemli bir tahmin gücüne sahiptir.

Deneyimli teknoloji buluşçusu Stephen Fried, Microway şirketinin kurucusudur. Microway çözümleri, bilim adamları tarafından uçuş ve uzay araçları tasarlamadan okyanus tabanının haritalandırılmasına kadar çeşitli uygulamalarda kullanılan WhisperStation-PC’ler ve tamamen entegre Tesla GPU tabanlı kümeleri içermektedir. Bir CUDA/Tesla tabanlı Microway ürünü olan BioStack-LS, AMBER ve MATLAB gibi yaşam bilimleri yazılımları için önceden yapılandırılmaktadır.

André R. Brodtkorb, Norveç’teki SINTEF kuruluşunda sığ su simülasyonları, tsunami ve ani fırtına uyarıları ve baraj patlamaları için GPU hızlandırma ve algortima tasarımı üzerine çalışmalar yürüten araştırmacı bilim adamıdır. GPU tabanlı sistemler SINTEF’e simülasyonları daha yüksek çözünürlüklerde çalıştırma olanağı vermektedir.

Doktora öğrencisi Peniak, çevreleri ile etkileşim kurarak zihinse kapasitelerini geliştirebilen robotlar yaratmaktadır. Martin, doktora tezi iTalk (İnsana Benzeyen Robotlarda Hareket ve Dil Entegrasyonu) projesinin bir parçası olarak robotun gerçek zamanlı kontrolü için karmaşık yapay sinir ağları geliştirmek üzere Aquila adında CUDA ile etkinleştirilen bir yazılım kullanmaktadır.

PGI’den Doug Miles ve ekibi, uygulamaların Linux, Windows ve OSX işletim sistemlerinde performansını ve taşınabilirliğini en üst düzeye çıkarmak için yazılım araçları geliştirmektedir. PGI ve NVIDIA arasındaki ortaklık geliştiricilere CUDA Fortran ve PGI CUDA C derleyici dahil olmak üzere esnek araçlar sunmuştur. Doug şu yorumu yaptı: Günümüzün uygulama geliştiricileri esnekliğe gereksinim duymaktadır. Paralel hesaplama kullanan yenilikçi uygulamalar geliştirebilmek ve bu uygulamaları geniş bir aralıktaki hedef sistemlerde kullanmak istemektedirler."

ERM’den Arnaud Mazurier ve Digisens’den Francois Curnier, CUDA teknolojisini Afrika Gabon’da yakın zamanda keşfettikleri tarihi organizmaların verilerini yeniden oluşturmak için kullandılar. Bir bilim adamları ekibi, verileri daha hızlı (GPU’lar ile CPU’lardaki 12-15 saate karşılık yalnızca 6-10 dakika) oluşturmak için GPU tabanlı bilgisayarlı tomografi kullandılar.

Nexiwave CEO’su Ben Jiang, arşivlenen içeriklerin daha kolay aranması için konuşma dizinini geliştirmek üzere GPU’ların gücünü kullanmaktadır. "İnsanlar arasındaki iletişimin yüzde doksanı konuşma yoluyla gerçekleşmektedir” diye açıklayarak şöyle devam etti, "Potansiyel olarak dizinlenebilen ve aranabilen konuşulan sözcük sayısı hayret vericidir." Konuşma dizinleme paralel olarak etkin bir şekilde işlenebilir, bu nedenle de GPU bu iş için mükemmeldir.”