Parallel implementation of the boundary element method for elektromagnetic source imaging of the human brain
İnsan beyninin elektromanyetik kaynak görüntülemesinde sınır elemanları yönteminin paralel uygulaması
- Tez No: 167312
- Danışmanlar: PROF.DR. NEVZAT GÜNERİ GENÇER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Sınır Elemanları Yöntemi, Elektromanyetik Kaynak Görüntüleme, Beyin, Paralel İşleme. vıı, Boundary Element Method, Electromagnetic Source Imaging, Brain, Parallel Processing
- Yıl: 2005
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 119
Özet
Öz İNSAN BEYNİNİN ELEKTROMANYETİK KAYNAK GÖRÜNTÜLEMESİNDE SINIR ELEMANLARI YÖNTEMİNİN PARALEL UYGULAMASI Ataseven, Yoldaş Lisans, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Nevzat Güneri Gençer Eylül 2005, 103 sayfa İnsan beyninin faaliyetleri, beyni oluşturan sinir hücrelerinin etkileşimi ve elektro-kimyasal aktivitelerine dayanır. Beynindeki bazı bozukluklar ve hastalıklar da bu aktivitelerin bozukluğu ile karakterize edilir. Bu aktivitenin yerini ve yönünü belirlemeye elektromanyetik kaynak görüntüleme (EKG) denir ve sinirbilim için güçlü bir araç olacağından oldukça önemlidir. Sınır Elemanları Yöntemi (SEY), EKG için uygulanabilen, büyük ve yoğun denklem takımları yaratan bir yöntemdir. Bu denklem takımlarının oluşturulması ve çözülmesi, denklem takımlarının büyüklüğü ve doğrudan yolların işlem gücü gereksinimi nedeniyle uzun işlem süreleri ve büyük bellekler gerektirir. Bu çalışma, mevcut probleme ucuz ve verimli bir çözüm sunmakta ve işlem sürelerini klinik olarak kabul edilebilir değerlere indirmektedir. Bu amaçla, 8 bilgisayarlı bir bilgisayar kümesi kurulmuş ve kullanılmıştır. Kullanılan modeli işlemcilere verimli bir şekilde dağıtan bir paralel çözücü geliştirilmiştir. Çözücünün başarımı, çeşitli sayıda işlemciler için işlemci ve bellek kullanımı bakımından incelenmiştir. 15011 düğümlü bir ağda, 8 işlemci kullanıldığı zaman transfer matrislerinin hesaplanmasında 97.5% verimlilik vıgözlenmiştir. Bir tek çözümü alma süresinde 8 işlemci ile 94.2% hızlanma verimi ile 520ms sürede çözüm alınması sağlanmıştır. Bilgisayar kümelerinin karmaşık BEM modellerinde çözüm almak için ucuz ve etkili bir araç olduğu gözlenmiştir. Paralelleştirmenin geri problem üzerindeki etkisi bir genetik algoritma ile gösterilmiş ve ileri problem çözümleri için çok benzer hızlanma sonuçları alınmıştır.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT PARALLEL IMPLEMENTATION OF THE BOUNDARY ELEMENT METHOD FOR ELECTROMAGNETIC SOURCE IMAGING OF THE HUMAN BRAIN Ataseven, Yoldaş B.Sc, Department of Electrical and Electronics Engineering Supervisor: Prof.Dr.Nevzat Güneri Gençer September, 2005, 103 pages Human brain functions are based on the electrochemical activity and interaction of the neurons constituting the brain. Some brain diseases are characterized by abnormalities of this activity. Detection of the location and orientation of this electrical activity is called electro-magnetic source imaging (EMSI) and is of significant importance since it promises to serve as a powerful tool for neuroscience. Boundary Element Method (BEM) is a method applicable for EMSI on realistic head geometries that generates large systems of linear equations with dense matrices. Generation and solution of these matrix equations are time and memory consuming due to the size of the matrices and high computational complexity of direct methods. This study presents a relatively cheap and effective solution the this problem and reduces the processing times to clinically acceptable values using parallel cluster of personal computers on a local area network. For this purpose, a cluster of 8 workstations is used. A parallel BEM solver is implemented that distributes the model efficiently to the processors. The parallel solver for BEM is developed using the PETSc library. The performance of the IVsolver is evaluated in terms of CPU and memory usage for different number of processors. For a 15011 node mesh, a speed-up efficiency of 97.5% is observed when computing transfer matrices. Individual solutions can be obtained İn 520 ms on 8 processors with 94.2% parallellization efficiency. It was observed that workstation clusters is a cost effective tool for solving complex BEM models in clinically acceptable time. Effect of parallelization on inverse problem is also demonstrated by a genetic algorithm and very similar speed-up is obtained.
Benzer Tezler
- Design and implementation of a parallel boundary element method solution for 3d particle flow problems in microchannels
3 boyutlu mikrokanallarda parçacık akış problemleri ̇ıçin sınır eleman yöntemi tabanlı özel bir paralel formülasyon tasarımı ve uygulaması
ZİYA KARAKAYA
Doktora
İngilizce
2015
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAtılım ÜniversitesiMühendislik Sistemlerinin Modellenmesi ve Tasarımı Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BESİM BARANOĞLU
PROF. DR. ALİ YAZICI
- A parallel monolithic approach for the numerical simulation of fluid-structure interaction problems
Akışkan-yapı etkileşimi problemlerinin sayısal simülasyonu için paralel monolitik bir yöntem
ALİ EKEN
Doktora
İngilizce
2016
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HAYRİ ACAR
DOÇ. DR. MEHMET ŞAHİN
- Parallel solution of unsteady, incompressible three-dimensional Navier-Stokes equations with a new implicit method
Zamana bağlı, sıkıştırılamaz, üç boyutlu Navier-Stokes denklemlerinin yeni bir kapalı metodlar paralel çözümü
VİLDAN ÜSTOĞLU ÜNAL
Doktora
İngilizce
2003
Astronomi ve Uzay Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiAstronomi ve Uzay Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜLGEN GÜLÇAT
- Torna takımlarında mikro yüzey teksürü uygulamasının kesme kuvvetlerine etkisinin incelenmesi
Investigation of micro surface texture application on turning tools on cutting forces
EMRE AKI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CANAN GAMZE GÜLERYÜZ PARASIZ
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ TANER KUZU
- Development of a parallel-extensible generic boundary element method application framework
Paralel, genişletilebilir ve genel amaçlı bir sınır eleman yöntemi uygulama çerçevesinin geliştirilmesi
HAKAN BAYINDIR
Doktora
İngilizce
2017
Mühendislik BilimleriAtılım ÜniversitesiYazılım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ YAZICI
YRD. DOÇ. DR. BESİM BARANOĞLU