Distributed multi-node, multi-GPU, heterogeneous system for 3D image reconstruction in Electrical Capacitance Tomography - network performance and application analysis

D ECT provides a lot of challenging computational issues as image reconstruction requires execution of many basic operations of linear algebra, especially when the solutions are based on Finite Element Method. In order to reach real-time reconstruction a 3D ECT computational subsystem has to be able to transform capacitance data into image in fractions of seconds. By performing computations in parallel and in a distributed, heterogeneous, multi-GPU environment a significant speed-up can be achieved. Nevertheless performed tests clearly illustrate the need for developing a highly optimized distributed platform, which would mitigate existing hardware and software limitations. Streszczenie. 3D ECT zapewnia wiele zlozonych problemow obliczeniowych, jako, ze rekonstrukcja obrazu wymaga wykonania wielu podstawowych operacji algebry liniowej, zwlaszcza, gdy rozwiązania oparte są na Metodzie Elementow Skonczonych. W celu osiągniecia rekonstrukcji w czasie rzeczywistym system obliczeniowy musi byc zdolny do przeksztalcania danych pomiarowych na obraz w ulamkach sekund. Poprzez wykonywanie obliczen w sposob rownolegly, z wykorzystaniem rozproszonego środowiska heterogenicznego multi-GPU mozna uzyskac znaczne ich przyspieszenie. Niemniej przeprowadzone badania wyraźnie pokazują potrzebe opracowania wysoce zoptymalizowanej, rozproszonej platformy, ktora pozwolilaby na ominiecie istniejących ograniczen sprzetowych i programowych. (Rozproszony, wielowezlowy, heterogeniczny system multi-GPU do celow rekonstrukcji obrazow 3D w elektrycznej tomografii pojemnościowej - analiza wydajności sieciowej oraz zastosowania).