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2014年3月7日 星期五

繪圖技術加上一些數學,如何讓一個男人找到真愛

繪圖技術加上一些數學,如何讓一個男人找到真愛

By Brian Caulfield on February 3, 2014
https://blogs.nvidia.com.tw/2014/02/true-love/

一位寂寞的洛杉磯加州大學博士班學生,運用數學、GPU 及一些駭客技術,找到了真愛。































































Chris McKinlay在 OkCupid 約會服務網站挖掘個人資料,讓自己能在女性的評分中名列前茅,且最終也遇見了他的未婚妻 Christine Tien Wang。這樣的故事讓他在全球數學家圈子裡擁有一定的名聲。
這個故事還有一些不為人知的部分:McKinlay 使用了 CUDA、以及一顆 Tesla GPU 來進行大量的數據運算,進而成就了他幸運的愛情。「這可能太超過了,但是當我眼前有這樣的一套設備時,我很難抗拒去使用它,」McKinlay 如此說著。

CUDA 是一種平行程式設計模型,它使用繪圖處理器 (GPU) ,讓通用運算變得簡單。有了 CUDA 之後,開發人員可以利用 GPU 的平行處理能力,這讓他們得以獲得那種過去僅能在幾百萬美元超級電腦中才能發現的運算威力。

現年 35 歲的 McKinlay,就是運用數學訣竅及一些黑暗技巧的活生生例證,他具有的能力在功能上相當於漫畫書中的超能力。

知道何時該施展

在研究所之前,McKinlay 在一個由麻省理工學院畢業生組成的「21 點」撲克牌玩家社團中打牌,利用他的數學技巧來維持生計。

現在的他則擁有博士學位,主要是研究活在我們腸道內的細菌- 也被稱為是微生物的結構,此一研究領域希望有朝一日能發展出可治療所有因肥胖而造成的癌症的方法。

將這種專業知識應用在約會市場中,甚至會讓那些無往不利的酒吧搭訕高手自慚形穢。

「走出去且如果很積極的話,一個晚上可以遇到幾十個人,」McKinlay 說著,「但是我把自己放在每個人的適配百分比的頂端,等於是讓2萬至2萬5千名女人看到我的個人資料,而且這不是隨機的,這些女人在問題的回答上,有著統計上的顯著相似之處。」

強大的處理能力,帶來絕佳的約會對象

由 Wired 的 Kevin Poulson 首度說出的這個故事,是關於 McKinlay 如何使用兩台 Mac Mini 伺服器在 OkCupid 的女性個人資料中進行資料探勘,並從該網站服務對其使用者所提出的數千個問題中,找出他們最在乎的部分。」

McKinlay 當時針對使用約會服務的不同類型女性建構了一些模型,並針對他的理想女性類型最重視的問題進行回答。結果是:這項服務將他評級為可與數千名可能對象適配。




為了加速這些數據的處理過程,McKinlay 利用 CUDA 在 C/C++ 上的擴展性,來運用他的博士論文用到的 Tesla GPU。































































這讓他能快速地使用一種演算法,這個被稱為 K20 模式的運算法是由貝爾實驗室所開發,原本是用來分析染病的黃豆農作物,他利用這個演算法將 2 萬名女性的集合分成七個不同的群集。

「我已經把它運用在我的論文研究上,」McKinlay 說他使用超級電腦加速器來加速他的任務,「所以,關於我花了一個月的時間來駭進 OkCupid 網站,而不是做我應該做的事,我一點都不感到內疚。」


一天兩場約會?在現在就是平行處理

在電腦上做些調整,他可以設計程式來查看他最佳對象的個人檔案,並發出他已經看過她們的個人檔案的信號,這使得 McKinlay 能夠隨心所欲安排面對面的約會;有些時候一天要安排到兩場約會。在他的第 88 次約會,他遇到了 Tien。他們現在計畫要結婚。

假如 McKinlay 執行他的約會能像他執行程式碼那般:以平行方式進行,那或許可以進展得更快一些。「很不幸的是,我是一個單執行緒的處理器,」他如此說著。

2012年2月13日 星期一

CUDA新應用 - 持續跳動中的心臟手術

很久沒再提筆寫NVIDIA GPU CUDA的應用, 原因是現在知道CUDA是什麼(GPU圖形處理器能發揮CPU 20X~400X運算能力的威力)的人已經很多了, 而且CUDA驚奇的新應用也不斷的被開發出來, 也許你在報章雜誌上看到新發表出來的研究, 有些還是因為GPU 20X~400X高速運算能力而能在有生之年被分析出來的.

廢話不多說, 今天來轉述一下上星期我們美國阿斗仔(新加坡話叫做阿毛)告訴我的新應用, 如果講得不好請見諒, 因為很多單字已經超出我的英文能力範圍之外.

心臟手術其實很難進行, 因為它一直在跳動, 如果你想要讓它停下來, 同時用個類似葉克膜之類的設備維持心臟以外器官之所需, 你要擔的風險是心臟本身因為長時間沒有足夠的養分而壞死. 當必須實施活體心臟手術時, 醫生的技巧要很高明, 技術要比替氣球刮鬍子還要高明.

現在透過CUDA的高速運算, 醫生能在儀器前面看到一顆完全靜止的心臟, 並進行遠距設備開刀 -- 雖然實際心臟還在搏動, 但是透過CUDA智慧演算後的心臟跳動都被聰明的offset掉. 從此醫生透過遠距設備開刀的穩定性, 甚至要比醫生不透過儀器親手操刀還穩.

阿毛說, 這技術已經開發成設備, 進入實驗階段, 假以時日就會改變現在的技術.

PS. 鼓勵一下做NVIDIA GeForce顯示卡(GPU圖形處理器)的各位, 我們的工作是佛心來的事業, 誰也不知道自己年紀大的時候是否需要用的GPU CUDA開發出來的技術來救自己的命, 只能期望GPU CUDA繼續飛速進步, 別等到自己或朋友需要這技術時, 還要等好幾年才能導入一般醫療項目而延誤生機. 救自己, 愛NVIDIA GPU CUDA.


2011年5月24日 星期二

CUDA輕鬆上手 新世代GPU應用技術 台灣第一本CUDA中文書籍

本書主要希望讓對於CUDA技術有興趣的讀者能在短時間內建置相關的軟硬體環境,並進一步嘗試CUDA平行程式的設計


此外、本書亦可以做為CUDA技術的入門書籍,可以讓初入門者了解圖形處理器以及CUDA技術的發展;對於業界而言,則可以做為CUDA技術的使用手冊,讓工程師能在短時間內建置CUDA的軟硬體環境以從事後續的開發工作

 


林俊淵、周嘉奕、林郁翔
李昇達、陳昱蓉、黃宣穎、李天齡   |
松崗出版



    
第一章 | 筆者淺談了平行計算的背景,包含了多電腦系統架構以及多核心處理器架構,也介紹了MPIPthrad以及OpenMP等規範,接著筆者介紹本書的主角--圖形處理器以及CUDA,並說明了圖形處理器與中央處理器的差異以及CUDAMPIOpenMP的比較,最後說明了CUDA的演進、現況與未來發展。

第二章 | 筆者介紹了支援CUDA的相關圖形處理器產品,讓讀者們得以了解自身的需求所需購置的硬體設備,接著筆者介紹了CUDA技術相關的DriverRuntime API及編輯器,也說明了CUDA技術的不同計算能力版本,讓讀者們了解所購置的硬體設備所需的軟體工具版本。最後,筆者也介紹了其它支援CUDA技術的套件及軟體工具

第三章 | 筆者首先先介紹如何安裝NVIDIA公司的顯示卡裝置,並提醒讀者們在挑選周邊硬體設備所需注意的事項以及相關的網路資源網站,後來,筆者介紹如何取得CUDA技術相關的Drivertoolkit以及SDK,並說明作業系統上的注意事項,最後筆者介紹了CUDA DriverCUDA Toolkit的安裝步驟。

第四章 | 介紹CUDA SDK的安裝步驟,操作和展示CUDA SDK的範例程式,並詳細介紹常用的"DeviceQuery", "Bandwidth test"程式的使用方法

第五章 | 介紹如何開始撰寫CUDA平行程式,並說明如何編譯及執行CUDA範例程式,最後告訴讀者們如何利用除錯工具來檢視所撰寫的CUDA平行程式。

2011台灣CUDA程式設計比賽報名網站上線(2011 Taiwan CUDA Contest) http://nvidia.ithome.com.tw/cuda/index.html


2011年1月30日 星期日

匹茲堡大學研究員致力於”GPU圖形處理器加速達數百倍快” (SEVERAL HUNDREDFOLD)的分子動力學研究

匹茲堡大學研究員致力於”GPU圖形處理器加速達數百倍快” (Several hundredfold)的分子動力學研究

UNIVERSITY OF PITTSBURGH RESEARCHER STUDIES MOLECULAR DYNAMICS WITH HELP OF GPUS

BY CALISA COLE Posted on Jan 13 2011 at 03:56:24 PM

約書亞研究藉由GPU圖形處理器高速運算的威力, 加速進一步了解例如糖尿病與癲癇等常見疾病的生物現象. 我們是從匹茲堡大學的Grabe Lab知道了他的研究, 並特別感興趣於他的研究居然能獲得FundScience, 一個專門挹注資金於獲得同行互評為前瞻研究以期達到從大眾取經效果的非營利性組織, 這樣一流的公眾科研投資單位挹注資金, 真不簡單. 我們找到了約書亞, 並做了個簡短的訪問:
Joshua Adelman is studying biological phenomena to better understand common diseases such as diabetes and epilepsy, leveraging the computational power of GPUs. We recently discovered his work through the Grabe Lab at the University of Pittsburgh, and were particularly interested when we learned he’s funding his project through peer-reviewed, “crowd-source” funding organization, FundScience. We caught up with Joshua, and had a chance to interview him to learn more:

NVIDIA: 約書亞, 能告訴我們你的研究方向嗎?
NVIDIA: Joshua, tell us about your research.
約書亞: 我研究細胞內蛋白質如何有選擇性的通過細胞膜傳遞微小分子. 特別來說, 我研究兩種物質傳遞一種是神經遞(神經傳遞物質), 這是透過突觸傳遞對於特定神經系統的關鍵作用; 而另一種是腸道與腎臟如何進行吸收糖分子的吸收. 這兩種研究都與肌肉萎縮症(ALS), 癲癇, 與第二型糖尿病未來的新治療方向有關係.
Joshua: I am interested in understanding how proteins that sit in the cell membrane selectively transport small molecules across the membrane. Specifically, I study two transporters – one removes a neurotransmitter from the synapse and is critical in proper nervous system function; the other is responsible for absorption of sugar in the intestines and kidneys. Both are potential targets for treating a number of diseases including ALS, epilepsy and type 2 diabetes.
 Joshua Adelman (seated) with advisor Michael Grabe
NVIDIA: 你如何使用GPU圖形處理器高速運算?
NVIDIA: How are you leveraging GPU computing?
約書亞: 我用分子動力學進行蛋白質模擬, 以了解每個幫助物質傳遞方案所產生的結構性變化. 已經有很多用GPU圖性高速運算於蛋白質研究的例子, 證實了這個方法前途有望. 我只是站在這個基礎上, 用了OpenMM API, 這個用NVIDIA CUDAOpenCL高速平行運算的應用程式介面, GPU圖性高速運算做到分子動力學模擬所需要的各種演算.
Joshua: I use molecular dynamics to simulate these proteins to understand how structural changes in each facilitate transport. There has been considerable effort over the last couple of years by several groups to use GPUs to accelerate these types of calculations. The initial results are quite promising. I’m piggybacking off of one of these efforts, the OpenMM API which provides CUDA and OpenCL implementations of key algorithms necessary to run molecular dynamics simulations.
 Molecular model of a glutamate transporter
NVIDIA: 那麼你達成了什麼結果?
NVIDIA: What kind of results are you seeing?
約書亞: 使用GPU高速平行運算, 即使在簡單的蛋白質表現的重建模擬上, 我們也能獲得驚人的, 數百倍的加速 相較於使用單核CPU的序列運算(*Note: CPU是序列運算, 再多核也不能平行處理, 所以才說與單核比較). 在這點上, NVIDIA CUDA GPUs高速平行運算已經是一種賦能技術(*Note: 能因此種技術而達成終端研究的一種中介的關鍵促成技術). 它讓我們可以做到前幾年的科技所無法做到的高速運算量.
Joshua: For simple representations of the protein, we typically get a several hundredfold increase in simulation throughput compared to a CPU implementation running on a single core. In this regard, GPUs running CUDA have been an enabling technology. They have allowed us to perform calculations that would have been completely unfeasible just a couple of years ago.
NVIDIA: 請告訴我們你的研究如何獲得資金的挹注?
NVIDIA: Tell us about how your project is funded.
約書亞: 我們部分資金來自於FundScience, 一個專門挹注資金於獲得同行互評為前瞻研究以期達到從大眾取經效果的非營利性組織. 我的研究在FunScience主持研究計畫中排名前三大重點項目, 而這筆先期資金挹注的確有效的幫助, 並開始與維持我這個研究計畫.
Joshua: We are funded in part through FundScience, a non-profit organization that financially supports peer-reviewed pilot projects using crowd-sourced funding. My work was selected as one of the first three projects hosted on their site and the preliminary support has been a real boon in getting this project up and running.
NVIDIA: 在你的研究計畫上, 誰提供了貢獻與成為你的研究夥伴?
NVIDIA: Who are some of your contributors and partners?
約書亞: CDWParagon Micro兩家公司慷慨的捐獻以CUDA為基礎的NVIDIA GPU圖形處理器, 並且本計畫也獲益於許多對我們感興趣的學術個體. 我也獲得匹茲堡大學模擬與建模中心(University of Pittsburgh’s Center for Simulation and Modeling)莫大的協助, 匹茲堡大學模擬與建模中心的策略方向是, 成為一個致力於使用高等通用型圖形處理器運算(Advanced GPGPU)以幫助與訓練各種科學領域獲得GPU高速運算能力的專門中心.
Joshua: CDW and Paragon Micro have generously donated CUDA-based GPUs and the project has been supported by individuals with an interest in the science. I also have worked extensively with the University of Pittsburgh’s Center for Simulation and Modeling, which has made a strategic commitment to advancing GPGPU computing in various scientific disciplines on campus.
NVIDIA: 人們如何更進一步知道你的研究內容, 與如何提供協助?
NVIDIA: How can people learn more about your research and how to donate?
約書亞: 我的FundScience專案計畫網頁在這裡, 更多關於我的研究成果可以在http://mgrabe1.bio.pitt.edu看得到.
Joshua: My FundScience project page can be found here and more information about our lab’s efforts can be found at http://mgrabe1.bio.pitt.edu.