A kutatási program foglalkozik a humán felhasználók és a gépi rendszerek közötti interakció általános kérdéseivel, a vizuális és hanginterfészekkel, az azonnal érthető információközlés ergonómiájával. Fókuszában azonban a valósidejű, háromdimenziós (3D) képmegjelenítés áll. Valósidejű, 3D rendszerek gyakorlati megvalósítása olyan terület, amelyik mind számítási sebesség, mind tárkapacitás tekintetében a mai napig kihívást jelent. Ugyanakkor a valósághű megjelenítés, a “távjelenlét” biztosítása számos alkalmazási területen (pl. veszélyes környezet felderítése, manipulációja, orvosi diagnosztika) átütő eredményeket hozhat. Ugyancsak fontos terület a csupán tervszinten, modellek formájában meglévő világ valósághű megjelenítése, a valós és virtuális világ szintézise (pl. filmművészeti alkalmazások, építészeti projektek virtuális követése, geometriai tervezői csoportmunka, orvosi diagnosztikai felvételek valósághű animálása). A kutatási program új algoritmusok és realizációs módszerek kifejlesztését célozza.

2006. eredményeinek összegzése

A program középpontjában a Valósidejű képfeldolgozás projekt kutatási feladatai álltak. A valósághű, valósidejű képmegjelenítés Terrabájtos tárigényű modelleket használ a megjelenítendő térbeli objektumok leírására, és nanoszekundumos képpontonkénti feldolgozási időket követel meg. A feladat skálázható elosztott hardver infrastruktúrát, párhuzamos algoritmusokat igényel. A párhuzamosítás egyik lehetősége a modell szétosztása a processzorok között úgy, hogy egy processzor a modell egy (vagy néhány) objektumával foglalkozik, és annak valamennyi képpontra kiterjedő hatását számítja ki. Ilyenkor a teljes kép összeállításához a képpont-térben végrehajtandó ún. kompozitálás szükséges. Ennek a módszernek az előnyei abban rejlenek, hogy a kompozitálási paraméterek változtatásával befolyásolhatjuk az egyes objektumok láthatóságát, így például mögé láthatunk előtérben elhelyezkedő objektumoknak, vagy éppen áttetszővé tehetjük azokat, és térfogat-megjelenítést érhetünk el. A kutatás a kompozitálás párhuzamosítható algoritmusainak vizsgálatára és a megvalósítások kísérleti úton történő összehasonlíthatóságának megteremtésére irányult. Az elméleti eredmények alapján az ipari partner eszközrendszerét (skálázható elosztott hardver és vizualizációs keretrendszer) felhasználva több kompozitálási mód prototípus-szintű realizációja és a hatékonyságvizsgálathoz szükséges benchmark rendszer kifejlesztése is megtörtént.

2007. év céljai, tevékenységei és eredményei

A kutatási program alapvető céljai nem változtak, központban változatlanul az óriási adathalmazok megjelenítésére alkalmas eljárások kutatása és az ezeket elosztott környezetben megvalósító alkalmazások fejlesztése áll. Az első év eredményei alapján a nyílt forráskódúvá tett ParaComp kompozitáló könyvtár továbbfejlesztésének összehangolását a kutatásban együttműködő ipari partner (HP Egyesült Államokban működő High-performance Computing Divíziója) a Tudásközpont meghatározó részvételével kívánja végezni.

Új területként megjelenik a grafikus hardvert általános célú számításokra használó, un. GPGPU (General-Purpose Computation on the GPU), algoritmusok és alkalmazások fejlesztése. Prototípus alkalmazásként részecske-alapú és rács-alapú modellt használó, elosztott (több számítási egységet használó), GPU-támogatású folyadék-szimulációs csomag elkészítése a cél.

Az algoritmusfejlesztések eredményei alapján olyan újabb megjelenítő alkalmazások készültek, mint például a sugárkövetéses térfogatmegjelenítő egyidejű képtér és objektumtér párhuzamosítással, és az SDSS (Sloan Digital Sky Survey) digitális csillagászati adatbázis megjelenítésére fejlesztett alkalmazás, amelyik a csillagok spektrális képéből és a fizikai alapmodellből a Hubble törvény és a vörös eltolódás alapján becsül távolságokat, és az ennek alapján felállított 3D modellt képes interaktív sebességgel bejárni.

A ParaComp kompozitáló könyvtár továbbfejlesztése megtörtént. A Tudásközpont részt vett az architektúra áttervezésében, amelynek eredményeként új adatformátumok, operátorok és működési módok is használhatókká válnak a teljesítmény csökkenése nélkül. Megkezdődött a további hatékonyság-növelést ígérő GPU-alapú implementáció előkészítése is.

Elkészült a GPU-val támogatott két folyadék-szimulációs prototípus-alkalmazás. Az elosztott rendszeren belüli kommunikáció az MPI (Message Passing Interface) szabvány szerint történt, és általános megoldás született az MPI és a ParaComp kombinálására. A fejlesztés során számos új kutatási feladat fogalmazódott meg (például hangsúlyosan a számítási egységek közötti adatátvitel optimalizálása), amelyek megoldása és általánosítása a GPGPU technikára a következő időszakban kerül napirendre.

A kutatási eredmények változatlanul elsősorban a “Valósidejű képfeldolgozás” projekthez kapcsolódnak. A nagy adathalmazok kezelése és az algoritmusfejlesztés eredményei felhasználhatónak bizonyultak az aláírásminták vizsgálata során a “Hitelesség- és minőségvizsgálat”, valamint a “Naplózás és naplóelemzés” projektben is