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Universidad de Groningen

 
 

Edificio Zernikeborg, donde se encuentra el Centro de cálculo y visualización de alto rendimiento de la Universidad de Groningen

El Centro de cálculo y visualización de alto rendimiento (www.rug.nl/cit/hpcv) de la Universidad de Groningen ofrece a los científicos instalaciones avanzadas para aplicaciones de realidad virtual, visualización y supercomputación. De hecho, cuenta con el ordenador más rápido de los Países Bajos, un BlueGene/L con 12288 CPU. No obstante, el Dr. Hans van Hateren, investigador de neurología, ha descubierto que las unidades de procesamiento gráfico (GPU) para PC de NVIDIA proporcionan mejores resultados a la hora de simular las respuestas neuronales del ojo humano.


EL RETO

Las investigaciones del Dr. van Hateren tienen como objetivo arrojar nuevas luces sobre el funcionamiento del ojo humano y, para ello, emplea simulaciones de los circuitos de la retina, los componentes del ojo que procesan la información óptica y la transmiten al cerebro. Comprender en mayor medida la función de la retina es un paso importante para el desarrollo de modelos artificiales del sistema de visión humano que podrían dar lugar a una amplia gama de aplicaciones médicas, científicas e industriales. Entre ellas se incluyen el diseño de implantes de retina que mejoren la visión de personas con problemas oculares y el desarrollo de sistemas ópticos para robots.

El procesamiento de las imágenes en el ojo es paralelo y masivo, es decir, se realiza a partir de múltiples fragmentos de información que se procesan de manera simultánea. Grandes cantidades de conos (células fotosensibles que forman parte de la retina) transforman la imagen proyectada en la retina en tres canales de color y la ajustan según los niveles de luz existentes. Otras neuronas de la retina proporcionan interacciones espaciales que definen los contornos y mejoran el contraste de color en la imagen.

Simular estos procesos en el ordenador representa una enorme carga computacional. Es un modelo que se adapta bien a arquitecturas de cálculo paralelo, pero exige una comunicación rápida y eficiente entre los distintos procesadores debido a las abundantes interacciones espaciales que se producen en la retina.

LA SOLUCIÓN

Ilustración de una parte del ojo humano con una imagen esquematizada de la retina. La tecnología de NVIDIA se utiliza en investigación para simular los complejos procesos que tienen lugar en estas estructuras. Imagen reproducida por cortesía de www.webvision.med.utah.edu.

Las soluciones gráficas NVIDIA® para entornos profesionales proporcionan una plataforma excelente para este tipo de operaciones. El diseño inherentemente paralelo de la GPU permite a un gran número de procesadores actuar de forma simultánea, lo que los hace particularmente aptos para el cálculo intensivo de grandes volúmenes de datos. El Dr. van Hateren explica: “Con la tecnología de gráficos de NVIDIA, es posible usar algoritmos rápidos que reproducen con suma fidelidad los complejos procesos físicos y químicos que tienen lugar en la retina humana. La excelente curva de rendimiento de las sucesivas generaciones de tarjetas, la compatibilidad con Linux y la reciente incorporación del entorno de programación CUDA™ han hecho posible la continua mejora de su capacidad de cálculo con un coste asequible.


EL RESULTADO

Los esfuerzos del Dr. van Hateren por comprender mejor el sistema de visión humano están dando nuevos resultados gracias a la tecnología NVIDIA. “El alto rendimiento de las soluciones NVIDIA nos permite crear simulaciones que reproducen con mucha precisión el comportamiento de las neuronas en la retina. La tecnología de NVIDIA, no sólo ha sido esencial para el desarrollo de esta simulación, sino que su excelente rendimiento nos ha permitido imitar algunos de los complejos procesos que intervienen en la visión. Por ejemplo, podemos representar y comprimir vídeo de alto rango dinámico de una forma muy similar a la que emplea el ojo para procesar las imágenes. El resultado de estas simulaciones nos está dando nuevas perspectivas sobre la forma en que utilizamos el sentido de la vista”.



 
 
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