德國科學家運用NVIDIA GPU解開大腦奧秘

 
 

NVIDIA與尤利希超級運算中心創立「NVIDIA應用實驗室」 推動神經科學、天文物理等領域的先進研究

2012 年 6 月 22 日 ─ NVIDIA (輝達) 今日宣布德國尤利希研究中心 (Forschunszentrum Jülich) 的科學家將採用其繪圖處理器 (GPU),推動先進的神經學研究,人類大腦的奧秘得以一窺堂奧。該中心掌管歐洲規模最大且效能最強的超級運算機構尤利希超級運算中心 (Jülich Supercomputing Centre)。

NVIDIA (輝達) 亦宣布和該中心共同展開一項跨年度的合作,針對神經科學與其他領域推展新一代 GPU 加速的科學研究,其中包括天文學、天文物理、材料科學、粒子物理以及蛋白質折疊等領域。雙方將共同啟用「NVIDIA應用實驗室」(NVIDIA Application Lab),該實驗室位於尤利希中心所在地,將為雙方共同營運,並共享人力資源,致力於服務歐洲的科學社群。

該實驗室將為歐洲各地科學家提供各種科學應用程式及技術支援,讓他們運用GPU加速超級運算帶來的效益。

NVIDIA (輝達) 公司 Tesla 事業部技術長 Steve Scott 表示:「尤利希是歐洲最具影響力的超級運算機構之一,該機構長期以來解決了許多最艱鉅科學難題。新設立的應用實驗室專注於發展 GPU 的突破性優勢,將鞏固其作為全球最先進研究機構之一的地位,持續推動下一波科學發現。」

尤利希進行先進大腦研究計畫
神經科學是尤利希研究中心最令人振奮且日益重要的研究焦點領域。該中心針對先進神經科學研究採取新的方法,將有可能發現包括自閉症、多發性硬化症、阿茲海默症以及其他神經衰弱疾病的成因及療法。

來自尤利希神經科學與醫藥機構 (INM-1,人腦結構與功能研究機構) 以及在尤利希研究中心的研究人員,皆運用 NVIDIA® Tesla® GPU,讓腦組織切片重組加速 50 倍,有助於渲染出高解析度、結構精準且逼真的人腦模型。在開發完成後,這樣的模型將讓研究人員獲得以往無法獲得的可視性,能清楚看到人腦結構、功能以及相互連結的狀況,其精密度超過神經科學家以往看過的水準。

為了建構這個模型,INM-1 的研究人員著手重組收集到的龐大資料集,其中包括組織切片 (微觀組織結構) 影像、磁共振影像以及運用 INM-1 開發的一種先進3D 偏極光成像(3D-PLI) 技術所產生的影像。這些資料能為大腦內每個立體像素 (voxel) 的影像,提供神經纖維的方向與分佈走向的資訊。為了追蹤神經纖維,必須運用神經追蹤演算法 (Tractography),這也需要高效能 GPU 來執行運算。

INM-1 主任 Katrin Amunts 教授表示:「3D 偏極光成像是唯一能針對成年人大腦的神經纖維渲染高細膩度影像的方法,但要進行即時的重組並渲染成全球第一幅人腦的微觀地圖集,就衍生出一項艱鉅的運算問題。想像一下人類大腦內有數十億個神經元透過神經纖維相互連結。這就讓你有較實際的概念,能體會到大腦的複雜性,並瞭解要建立大腦內部連結網路的模型是多麼複雜的任務。」

尤利希期盼運用本身在神經科學研究的關鍵發現,為 NVIDIA 應用實驗室提供藍圖,針對各個科學領域推動其他先進 GPU 加速的研究計畫。

支援數以百計的科學家 ─ 全新 NVIDIA 應用實驗室
自本月稍後起,NVIDIA 應用實驗室將專注於協助歐洲各地數百位科學家,其中包括PRACE 高效能運算組織的成員,提供優化的科學應用程式與技術支援,讓他們在尤利希超級運算中心獲得GPU加速系統帶來的效益。

尤利希超級運算中心主任 Thomas Lippert 教授表示:「新實驗室將加快作業流程,包括為新增與現有的科學應用進行設定與優化,以發揮 GPU 加速帶來的效益。這項協議將讓數以百計的研究人員能更容易取得足以扭轉局勢的 GPU 運算力量,能推動各類領域的研究工作。」

尤利希內部與外部的研究人員正運用尤利希的 GPU 加速超級電腦,包括 206 個節點的Jülich Dedicated GPU Environment (JuDGE) 系統,該系統具備NVIDIA Tesla GPU,能提供約240 teraflop的尖峰效能。

關於尤利希超級運算中心
尤利希超級運算中心操作許多歐洲效能最高的超級電腦。該中心讓科學家與工程師利用超級運算與網格技術,在協作的基礎架構中,解決科學與工程領域面臨的各種極具挑戰性且複雜的難題。

關於 Tesla GPU
NVIDIA Tesla GPU 是以 NVIDIA CUDA® 平行運算平台打造的密集型平行運算加速器。Tesla GPU 專為節能的高效能運算、運算型科學和超級運算設計,相較於僅搭載 CPU 的途徑,可針對廣泛的科學類和商用應用提供大幅提升的應用加速。目前全球全 5 大超級電腦中就有 3 部系統搭載 NVIDIA Tesla GPU。

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關於 NVIDIA (輝達)
NVIDIA (輝達) 公司在 1999 年發明了繪圖處理器 (GPU) 後,便讓全世界認識到電腦繪圖功能的威力;如今,其處理器啟動從智慧型手機超級電腦等廣泛的產品。NVIDIA (輝達) 的行動處理器,普遍應用於手機平板電腦以及車用資訊娛樂系統中。PC遊戲玩家仰賴 GPU,享受真正身歷其境的世界。專業人士利用 GPU 創造電影中精采的 3D 繪圖和視覺效果,也設計出從高爾夫俱樂部到大型噴射客機等各種物件。而研究員運用 GPU,可以透過高效能電腦促進科學新領域的發展。NVIDIA (輝達) 擁有超過 4,500 項已核發、認可或申請中之專利,其中包括現代運算技術基礎之設計與深入研究。欲瞭解更多NVIDIA (輝達) 詳細資訊,請瀏覽 www.nvidia.com.tw 網站。

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