Veel gestelde vragen

Wat is de FASTRA?
Wie zijn jullie?
Wat is tomografie?
Hoe krachtig is de FASTRA?
Wat is er zo bijzonder aan de FASTRA?
Waar hebben jullie zo'n supercomputer voor nodig?
Zijn jullie de eersten die dit doen?
Hebben jullie de FASTRA zelf gebouwd?

Wat is de FASTRA?

FASTRA is een speciale PC, ontworpen voor het uitvoeren van grootschalige wetenschappelijke berekeningen. In het bijzonder gebruiken we de FASTRA voor ons onderzoek naar tomografie. De FASTRA bevat vier NVIDIA 9800GX2 grafische kaarten, die elk twee grafische processoren (GPU's) bevatten. Door deze acht GPU's in parallel te gebruiken kunnen we de rekensnelheid van een supercomputer halen met een enkele PC (gelijk aan een cluster dat bestaat uit honderded PC's).

Wie zijn jullie?

Wij zijn de onderzoeksgroep ASTRA (All Scale Tomographic Reconstruction Antwerp), onderdeel van het Visielab aan de Universiteit van Antwerpen. Ons onderzoek richt zich op de ontwikkeling van nieuwe rekenmethoden voor het reconstrueren van drie-dimensionale beelden m.b.v. tomografie. Tomografie heeft toepassingen op alle lengteschalen, van de nanoschaal tot aan de schaal van lichtjaren. We streven ernaar de gemeenschappelijke kenmerken van al deze toepassingen te combineren, en algemene technieken te ontwikkelen om deze rekenproblemen op te lossen.

Wat is tomografie?

Tomografie is een techniek om een drie-dimensionaal beeld te vormen van een object zonder het object uit elkaar te halen. Het beeld wordt niet rechtstreeks opgenomen, maar berekend uit een aantal projectiebeelden, waarbij telkens vanuit een andere hoek naar het object wordt gekeken. Het bekendste voorbeeld van tomografie vinden we in de medische CT-scanner. Deze bevat een X-stralenbron en een X-stralen detector, die draaien rond de patiënt, terwijl X-stralen foto's worden opgenomen vanuit verschillende hoeken. Een 3D beeld van de patiënt wordt dan berekend uit deze serie van X-stralen beelden.

Hoe krachtig is de FASTRA?

Aangezien de FASTRA slechts geschikt is voor bepaalde soorten berekeningen, hangt de rekenkracht van deze PC sterk af van het doel waarvoor hij wordt gebruikt. In onze onderzoeksgroep richten we ons op berekeningen voor tomografie. Voor ons type berekeningen, die doorgaans weken in beslag nemen op een normale PC, is de FASTRA net zo snel als meer dan 300 Intel CPU's (single core, 2.4GHz). De lokale supercomputer van de Universiteit Antwerpen, die bestaat uit 256 dual-core Opteron CPU's wordt in sommige gevallen zelfs ingehaald door de FASTRA!

Wat is er zo bijzonder aan de FASTRA?

Voor zover wij weten is de FASTRA de eerste consumenten-PC in de wereld die acht GPU's bevat, wat resulteert in een enorme rekenkracht. Voor onze toepassing levert de FASTRA vergelijkbare prestaties met een groot rekencluster, terwijl deze PC onder (of op) je bureau past. FASTRA bestaat uitsluitend uit consumentenhardware, waardoor hij buitengewoon betaalbaar is in vergelijking met andere rekenhardware. Om precies te zijn: de FASTRA heeft ons minder dan 4000 euro gekost! Bovendien heeft de FASTRA een vermogen van minder dan 1500W, waardoor hij veel minder energie verbruikt dan een cluster. Je zou het dus gerust een "groene" supercomputer kunnen noemen.

Waar hebben jullie een supercomputer voor nodig?

We ontwikkelen rekentechnieken voor tomografie die in sommige gevallen veel beter werken dan conventionele methoden. Onze technieken zijn in staat nauwkeurige reconstructies te berekenen uit een klein aantal X-stralen beelden, dankzij het gebruik van bepaalde voorkennis over het object dat wordt gescand. Een nadeel van onze technieken is dat de benodigde rekentijd veel langer is dan voor gangbare technieken. Het reconstrueren van een 3D volume bestaande uit 1024x1024x1024 volume-elementen kan soms weken in beslag nemen op een enkele PC. Dankzij het inzetten van de FASTRA kunnen we een dergelijke berekeningen in minder dan een uur uitvoeren.

Zijn jullie de eersten die dit doen?

Het inzetten van grafische hardware voor het uitvoeren van wetenschappelijke berekeningen wordt de laatste jaren steeds meer gebruikelijk. Voor zover wij weten is de FASTRA de eerste "normale" PC (bestaande uit consumenten-hardware) die de kracht van acht GPU's combineert. Het samenstellen en bouwen van een dergelijk systeem is niet triviaal: de componenten dienen zeer zorgvuldig te worden geselecteerd, er moet rekening gehouden worden met het energieverbruik, met koeling, etc. Het feit dat de FASTRA is opgebouwd uit consumentenhardware is zeer belangrijk voor de kostprijs: we hebben een supercomputer gebouwd voor minder dan 4000 euro, die elke onderzoeksgroep zich kan veroorloven.

Hebben jullie de FASTRA zelf gebouwd?

We hebben de componenten van de FASTRA geselecteerd, de software voor de GPU's ontwikkeld en zijn de gebruikers van deze PC. Het systeem werd echter niet door ons geassembleerd, maar is gebouwd door Tones.be, een Belgische computerwinkel, die hiermee hun reputatie als "The most powerful computer shop" recht hebben gedaan!