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2022 年度 実施状況報告書

Large-scale Tomography Computation

研究課題

研究課題/領域番号 21K17750
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

陳 鵬  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究員 (30890199)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
キーワードComputed Tomography / Image Reconstruction / Filtered Back-projection / CPU / GPU / FPGA / Ptychography
研究実績の概要

We present a novel approach to address the memory and computation challenges in ptychographic image reconstruction, a high-resolution microscopic imaging technique. Our method involves decomposing image gradients and diffraction measurements into tiles, resulting in a reduced memory footprint. Furthermore, we propose a parallel processing technique that facilitates efficient communication and parallel pipelining across a large number of GPUs, such as up to 4000 GPUs.
In addition to GPU acceleration, we explore the use of FPGA accelerators to achieve improved computing and energy efficiency in Computed Tomography image reconstruction.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

We propose a parallel processing technique that enables efficient communication and parallel pipelining across a significant number of GPUs, including up to 4000 GPUs. The success and findings of our approach have been published in top-tier conferences.

今後の研究の推進方策

We aim to optimize the computing kernels by leveraging heterogeneous computing architectures, such as the FPGA accelerator, to achieve both computing efficiency and power efficiency

次年度使用額が生じた理由

Previously, student stipends were provided for organizing image reconstruction data. However, this fiscal year had fewer experiments requiring large-scale computations, prompting the research project leader to handle the task independently. Consequently, no stipends were given for assisting with image reconstruction and documentation organization. Moreover, due to COVID, international conferences were conducted online, resulting in no associated expenses. In the upcoming fiscal year, there are plans to attend international conferences in person and conduct more experiments with research assistants.

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] FPGAを用いたCT画像のバックプロジェクション処理の高速化に向けて2023

    • 著者名/発表者名
      真野淳平, 宮島敬明, 陳 鵬, Mohamed Wahib, 佐野健太郎
    • 雑誌名

      第201回システムとLSIの設計技術研究発表会

      巻: 2023-SLDM-201 ページ: 1 - 2

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Exploiting Scratchpad Memory for Deep Temporal Blocking2023

    • 著者名/発表者名
      Lingqi Zhang, Mohamed Wahib, Peng Chen, Jintao Meng, Xiao Wang, Toshio Endo, Satoshi Matsuoka
    • 雑誌名

      GPGPU 2023 workshop

      巻: 8 ページ: 1 - 2

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Breaking the Memory Bottleneck for Iterative Memory-bound Applications Via Persistent Kernels2023

    • 著者名/発表者名
      Lingqi Zhang, Mohamed Wahib, Peng Chen, Jintao Meng, Xiao Wang, Toshio Endo, Satoshi Matsuoka
    • 雑誌名

      第188回ハイパフォーマンスコンピューティング研究発表会

      巻: 8 ページ: 1-8

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Image Gradient Decomposition for Parallel and Memory-Efficient Ptychographic Reconstruction2022

    • 著者名/発表者名
      Xiao Wang, Aristeidis Tsaris, Debangshu Mukherjee, Mohamed Wahib, Peng Chen, Mark Oxley, Olga Ovchinnikova, Jacob Hinkle
    • 雑誌名

      Proceedings of the International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis (SC'22)

      巻: 8 ページ: 1-13

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Exploiting Scratchpad Memory for Deep Temporal Blocking2023

    • 著者名/発表者名
      Lingqi Zhang, Mohamed Wahib, Peng Chen, Jintao Meng, Xiao Wang, Toshio Endo, Satoshi Matsuoka
    • 学会等名
      GPGPU 2023 workshop
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Breaking the Memory Bottleneck for Iterative Memory-bound Applications Via Persistent Kernels2023

    • 著者名/発表者名
      Lingqi Zhang, Mohamed Wahib, Peng Chen, Jintao Meng, Xiao Wang, Toshio Endo, Satoshi Matsuoka
    • 学会等名
      第188回ハイパフォーマンスコンピューティング研究発表会
  • [学会発表] High-performance image reconstruction on GPU-accelerated supercomputers2023

    • 著者名/発表者名
      Peng Chen
    • 学会等名
      Electronic Imaging 2023
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Image Gradient Decomposition for Parallel and Memory-Efficient Ptychographic Reconstruction2022

    • 著者名/発表者名
      Xiao Wang, Aristeidis Tsaris, Debangshu Mukherjee, Mohamed Wahib, Peng Chen, Mark Oxley, Olga Ovchinnikova, Jacob Hinkle
    • 学会等名
      Proceedings of the International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis (SC'22)
    • 招待講演
  • [学会発表] FPGAを用いたCT画像のバックプロジェクション処理の高速化に向けて2022

    • 著者名/発表者名
      真野淳平, 宮島敬明, 陳 鵬, Mohamed Wahib, 佐野健太郎
    • 学会等名
      第201回システムとLSIの設計技術研究発表会
    • 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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