CUDA (ang. Compute Unified Device Architecture) to technologia przetwarzania równoległego wykorzystująca wielordzeniową architekturę procesorów graficznych NVIDIA. Pozwala ona na wielokrotnie wydajniejsze przeprowadzanie obliczeń numerycznych niż w przypadku tradycyjnych procesorów CPU.
Dlatego też tak wielkim zainteresowaniem cieszy się problematyka zastosowania produktów NVIDIA w obliczeniach profesjonalnych i naukowych. Wsparcie dla akceleracji sprzętowej opartej na CUDA znajdziemy między innymi w oprogramowaniu Adobe (przetwarzanie obrazu i wideo) czy sprzęcie do montażu wideo Blackmagic Design. Procesory graficzne NVIDIA stoją także za sukcesem produkcji filmowych pochodzących z Industrial Light & Magic (ILM). Ostatni rok to bardzo dynamiczny wzrost zainteresowania produktami NVIDIA.
Praktyczne zastosowania technologii komputerowych wykorzystujących CUDA cieszą się zainteresowaniem także w Polsce, a potwierdzeniem znaczenia polskich badaczy w tej dziedzinie jest odbywająca się właśnie w Krakowie na Akademii Górniczo Hutniczej (8-10 października) międzynarodowa konferencja poświęconej zastosowaniu systemów komputerowych w aplikacjach naukowych, profesjonalnych i przemysłowych - Computer Information Systems and Industrial Management Applications 2010 (CISIM).
Z zewnątrz nic szczególnego - ale wewnątrz kryje się spora moc obliczeniowa
Na otwarciu konferencji Michał Harasimiuk reprezentujący partnera NVIDIA, firmę Petapath przedstawił zalety wykorzystania procesorów graficznych NVIDIA Tesla oraz architektury CUDA w zastosowaniach naukowych i inżynieryjnych. Tytuł wykładu - „Jak zbudować superkomputer za 1/10 ceny” podkreśla opłacalność stosowania rozwiązań NVIDIA.
Układy NVIDIA Tesla są wykorzystywane między innymi przez Francuskie Laboratorium Informatyki, Robotyki i Mikroelektroniki w Montpellier. Pracuje ono nad interktywnymi robotami, które uczestniczą w operacjach na otwartym sercu. Dzięki wsparciu technologii CUDA potrafią one reagować w czasie rzeczywistym na procesy zachodzące w operowanym narządzie.
Robot Da Vinci do przeprowadzania operacji na otwartym sercu
Technologia przetwarzania równoległego CUDA pozwoli urządzeniom i robotom reagować także na bodźce wzrokowe podobnie jak człowiek. Przykładem jest opracowane przez firmę Binatix oprogramowanie HD-RNN (Hierarchical Deep Recurrent Neural Network). Wykorzystuje ono mechanizmy zbliżone to tych, na których oparta jest praca ludzkiego mózgu do wykrywania wzorców (pattern recognition) w dużych ilościach danych, na przykład w przetwarzanym w czasie rzeczywistym obrazie wideo. Umożliwia to wykrywanie ludzkich emocji, wyrazu twarzy, wykonywane czynności, itp. Urządzenia i roboty wykorzystujące to oprogramowanie będą mogły odpowiednio reagować zależnie od zarejestrowanych bodźców.
Dzięki technologii RealSpace opracowanej przez VisiSonics nasze problemy związane z ustawianiem systemu kina domowego będą mogły odejść w przeszłość. Specjalna kamera - Panoramic Audio Camera - dzięki wbudowanym 5 kamerom i 64 mikrofonom może rejestrować zarówno obraz jak i dźwięk w zakresie 360 stopni. Następnie oprogramowanie HRTF - RealSpace 3D pozwoli na odtworzenie zarejestrowanego wcześniej dźwięku w taki sposób, aby był odbierany przez mózg jako idealnie przestrzenny z wykorzystaniem klasycznego, dwukanałowego źródła (głośników lub słuchawek). Podczas odsłuchu możliwe jest zidentyfikowanie kierunku, z którego dochodzi dźwięk, a także odległości czy ruchu wirtualnego źródła dźwięku. Oczywiście opisane zastosowanie systemu RealSpace jest tylko jednym z wielu.
RealSpace Panoramic Audio Camera - mikrofony i kamery rozmieszczono na sferze o średnicy 20 centymetrów
Architektura CUDA doskonale sprawdza się także w czysto naukowych zastosowaniach jak obliczenia kwantowe związane z dynamiką molekularną, czyli numerycznym badaniu oddziaływań skomplikowanych związków chemicznych takich jak na przykład białka.
Na witrynie poświęconej CUDA możemy przekonać się ile razy prześpieszone zostaną obliczenia w danym zastosowaniu dzięki wykorzystaniu CUDA.
Źródło: Inf. wlasna
