CNPq-NSF 2009 - Process CNPq 491034/2008-3

Institutions: UFRGS (Brazil) - University of Utah (USA) - USP-São Carlos (Brazil)

Coordinator: João Comba (UFRGS) - Cláudio T. Silva (University of Utah)

Participants:  Luis Gustavo Nonato (USP-São Carlos)

Project Title (NSF):  High Performance Computing using GPU clusters

Título do Projeto (CNPq):  Computação de Alto Desempenho usando Cluster de GPUs     Resumo: Diversas áreas da ciência usam sistemas computacionais para resolução de problemas,  e frequentemente é necessário o uso de sistemas com alto desempenho computacional (“High Performance Computing” ou HPC). Os avanços dos últimos tempos têm permitido um aumento significativo desse poder computacional, e a busca por sistemas com maior performance a custos cada vez mais reduzidos tem sido alvo de intensa pesquisa. Soluções envolvendo clusters computacionais são interessantes pois oferecem uma boa relação custo-benefício, mas são em geral mais eficazes para tarefas computacionais que possam ser paralelilizadas. Os primeiros clusters computacionais eram constituídos por computadores onde o processamento era realizado somente em CPUs. Com o advento da programação em placas gráficas ou GPUs (Graphics Processing Units), e a possibilidade das mesmas realizarem cálculos de propósito geral sem a necessidade de produzir saída gráfica, surgiu a possibilidade da montagem de clusters computacionais híbridos contendo processamento realizado tanto por CPUs como por GPUs. O tema central desse projeto de colaboração internacional é a construção de um cluster de GPUs que permita a solução de problemas científicos com requisitos de HPC. Esta infra-estrutura irá permitir a realização de cálculos complexos, simulações, análise e visualização de dados massivos em uma grande gama de aplicações. Iremos validar o cluster com aplicações na área de visualização científica sendo desenvolvidas atualmente pelos integrantes da colaboração, além de aplicações em áreas de computação de propósito geral.

CNPq-NSF 2004

Institutions: IMPA (Brazil) - University of Utah (USA) -  UFRGS (Brazil)

Coordinator: Luiz Velho (Brazil) - Cláudio T. Silva (University of Utah)

Participants:  João Comba, Manuel Oliveira (UFRGS)

Project Title (NSF):  Large Scale Scientific Visualization and Modeling and Rendering of Large 3D Environments     Abstract: Large Scale Scientific Visualization:  In recent years there has been a rapid increase in the size of datasets.  Several technological trends are contributing to this effect, including the development of high-resolution  sensors such as 3D scanners, the wide deployment of high-end CAD systems, and the need to visualize scientific datasets such as those being routinely simulated. Interactive rendering arbitrarily large datasets is  a fundamental problem in computer graphics and scientific visualization, and a critical capability for many real applications. Interactive visualization of such large datasets poses substantial challenges, and it composed of several tasks. In a nutshell, the visualization pipeline may be broken down into four major stages: retrieval from storage, processing in main memory, rendering in the graphics processing unit (GPU), and display on the screen. The performance of each of these stages is limited by several potential bottlenecks (e.g., disk or network bandwidth, main memory size, GPU triangle throughput, and screen resolution), and the demand for larger and more complex datasets constantly outpaces the improvements on each of these bottlenecks. As part of this collaboration, we will develop techniques for level-of-detail techniques for volumetric unstructured grids and GPU-based techniques for visibility ordering and rendering of unstructured grids. Modeling and Rendering of Large 3D Environments: Models of real-world objects and scenes are be- coming fundamental components of modern computer graphics applications, playing an important role in helping to create realistic virtual experiences. Applications such as entertainment, training and simulation, special effects, analysis of forensic records, telepresence, and remote walkthroughs can greatly benefit from the availability of such models. However, the modeling of real scenes is a non-trivial task for which the use of traditional modeling techniques is inappropriate. As part of this collaboration, we will pursue research into developing multi-modal techniques for 3D acquistion and developing techniques for large-scale surface reconstruction.

Título do Projeto (CNPq):  Aquisição, Processamento e Visualização de Modelos Tridimensionais     Resumo: Nos últimos anos, observou-se o surgimento de uma demanda crescente por representações virtuais fidedignas de cenas e objetos reais. Isto se deve, principalmente, ao interesse por aplicações cujos objetivos são a criação de experiências virtuais extremamente realísticas.  Exemplos de tais aplicações incluem entretenimento, planejamento de cirurgias estéticas, treinamento e simulação, análise de registros forênsicos, exploração de ambientes remotos e TV 3D. Entretanto, a criação de modelos de objetos e ambientes reais é uma tarefa não trivial para a qual o uso de técnicas de modelagem tradicionais (baseadas em medições feitas diretamente sobre os objetos) é inapropriado. Por outro lado, a diversidade de aplicações e o potencial econômico dessas tecnologias têm atraído o interesse de diversos pesquisadores. A importância e as dificuldades associadas com a aquisição, processamento e visualização de modelos tridimensionais do mundo real têm levado grupos de pesquisadores a juntar esforços na tentativa encontrar soluções adequadas ao problema. Atualmente, pesquisadores do IMPA (Instituto de Matemática Pura e Aplicada) e do Instituto de Informática da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (II-UFRGS) desenvolvem esforços nesse sentido e em parceria também com pesquisadores da Universidade de Utah, nos Estados Unidos. Esta proposta de cooperação internacional visa formalizar estas atividades, proporcionando melhores condições para a continuidade do trabalho em curso.