Diplomová práce

GPU acceleration of the biological macromolecules continuous heterogeneity analysis

Bc. David Myška
Anotace

Cílem této práce bylo akcelerovat algoritmus počítající vzdálenost mezi voxelovými poli, který je součástí nového, plně automatizovaného protokolu pro analýzu pohybu makromolekul. Akcelerovaná verze algoritmu využívá grafický procesor (GPU) pro zrychlení výpočtů. Takto zrychlený algoritmus dosahuje až 19.48krát lepšího výkonu, než paralelní CPU implementace využívající 24-jádrový procesor. Akcelerovaný algoritmus bude integrován do dalšího vydání programu Xmipp.

Abstract

The main goal of this thesis was to accelerate an algorithm computing a distance of a volume pair which is a part of a novel, fully automatic protocol analyzing continuous heterogeneity of macromolecules. The accelerated version of the algorithm utilizes a graphics processing unit (GPU) to speed up the computation. Compared to a parallel CPU implementation running on a 24-core CPU, the GPU-accelerated …více

Zadání práce

Xmipp is a software package for cryo-EM data reconstruction developed by CNB CSIC. GPU-accelerated versions of the hotspots in Xmipp are developed as a joint effort of ICS MUNI and CNB CSIC.

The novel protocol allows Xmipp to analyze the continuous heterogeneity of a specimen (typically a macromolecule), i.e., identify different conformers and transition states of the molecule. In its current implementation, the multi-core CPUs are utilized. The processing speed of the current implementation limits both practical usage of the protocol and its further improvements.

The master thesis will focus on GPU acceleration of the protocol for continuous heterogeneity analysis. The bottleneck of the protocol is a function computing displacement and rotation of a voxel field to match other voxel fields as close as possible (the voxel fields represent a 3D structure of the molecule). The student will implement and optimize the CUDA kernel, which replaces the function's CPU implementation and integrates this kernel into Xmipp. The master thesis will evaluate the original CPU-based implementation, the new GPU-based implementation, and proposed optimizations of the GPU-based implementation.

Práce zkontrolována:
19. 5. 2021 09:03, doc. RNDr. Jiří Filipovič, Ph.D., učo 72898
Jazyk práce
angličtina angličtina
Termín obhajoby
25. 6. 2021
Práce byla úspěšně obhájena

Vedoucí

doc. RNDr. Jiří Filipovič, Ph.D., učo 72898
KPSK FI MU

Oponent

RNDr. David Střelák, Ph.D.
abs FI MU

Masarykova univerzita Fakulta informatiky
Plán
Softwarové systémy
  • Přidání souboru

    Soubor nebo složku lze nahrát pomocí tlačítka Přidat.
  • Další operace se soubory

    Podrobnosti lze zjistit označením příslušného řádku.
  • Pohled pro experty

    Pro častou práci je možné zvolit režim Více možností.
  • Vyhledávání souborů

    Vyhledávaný výraz můžete zadat přímo do adresního řádku.
  • Rychlý přístup k souborům

    Pomocí funkce Nedávné je možné se rychle vrátit k právě prohlíženým souborům. Oblíbené soubory je také možné označit Hvězdičkou.