540f65333f57f89e2b954bc4_top_coatofarms_v2.png
540f65135b848513272c60bb_top_ornament_v2.png
2011
543aaffd1b4ea3f7344afcba_1st_prize.png
informatika
Gelencsér-Horváth Anna
GPU-ra adaptált celluláris particle filter
Témavezető:
Dr. Cserey György - Dr. Horváth András - Tornai Gábor János
Összefoglaló
A particle filter (részecskeszűrő) több szakterületen is ismert és alkalmazott módszer, többek között robotikai, pénzügyi és képfeldolgozási feladatok megoldásában hasznos. Nemlineáris rejtett állapotsorról adott nemlineáris, nem feltétlenül Gaussi eloszlású zajjal terhelt megfigyelés esetében analitikusan nem számolható ki a rejtett állapotsor optimális becslése, viszont particle filterrel megadható. A részecskeszűrő alapja, hogy minden állapotban részecskék segítségével számítunk közelítést. A részecskék követik a rendszer dinamikáját, és állapotról állapotra frissülnek. Általában a részecskeszám növelésével csökkenthető a közelítés négyzetes hibája. Bár robotikai alkalmazások esetén pár száz részecske is elegendő lehet, léteznek olyan pénzügyi feladatok melyek során egy-egy állapotban több ezer, tízezer vagy millió részecske alkalmazása szükséges. A hagyományos algoritmus tehát roppant nagy számítási igényű is lehet, így a futása napokon át is tarthat adott esetben, ezért nem alkalmazható gyors döntéshozatalra. Ezzel szemben a celluláris particle filter (CPF) hatékonyan és gyorsan tud futni alkalmas architektúrán. Ez a módosított algoritmus csupán az újramintavételezés lépésében tér el a hagyományos algoritmustól. A négyzetes hiba a valódi és a becsült állapotsor között lényegében azonos a két módszer esetén, sőt bizonyos részecskeszám fölött a celluláris particle filter jobb közelítést ad. Az implementálásához olyan párhuzamos architektúrára van szükség, amely lokális összeköttetésekkel rendelkezik. A GPU (Grafics Processing Unit) megfelelő hardver, ráadásul a játékipar miatt viszonylag olcsó. A számítási kapacitása már most is rendkívül magas, azonban a technológiai fejlődés ütemét tekintve várhatóan tovább emelkedik majd. Számos API (Application Programming Interface) áll rendelkezésre, amelyek lehetővé teszik a GPU-k jól programozhatóságát, így általános számítási feladatok (mint a CPF) elvégzésére is rendkívül alkalmasak. A MatLab 2008b szoftver felhasználásával elkészített szimulációk alapján párhuzamos architektúrára (NVIDIA GF 9600GT videokártyára CUDA nyelven) adaptált, új celluláris particle filter implementációt készítettem, kihasználva az architektúra sajátosságait. Meggyőződtem az algoritmus hatékonyságáról, melyet mérésekkel validáltam.
Gelencsér-Horváth Anna
Gelencsér-Horváth Anna
A TDK munka szakmai szempontból rendkívül hasznos volt számomra. A tudományos kutatáshoz kapcsolódó alapos munka eszköztárán és módszerein kívül megismertem a témához szorosan kapcsolódó területeket, a saját témámmal kapcsolatban pedig lehetőségem nyílt mélyebb tudás elsajátítására.
A TDK munkámat a doktoranduszi tanulmányaim során folytattam, és 2013-ban nemzetközi folyóirat cikkben publikáltam az eredményeket. Úgy gondolom, hogy a TDK nagyon jó lehetőség a tudományos gondolkozás megalapozására, és az ehhez szükséges képességek fejlesztéséhez.
Curriculum Vitae
2012. január óta a Pázmány Péter Katolikus Egyetem Információs Technológiai Kar, Multidiszciplináris Műszaki és Természettudományi Doktori Iskola. Végzés várható éve: 2016.
2010. szept. - 2011. szept. Cranfield University, Computer Engineering MSc (Erasmus ösztöndíj keretében)
2010. jan. - 2012. jan. PPKE ITK, mérnök informatikus MSc
2006. szept. - 2010. jan. PPKE ITK, mérnök informatikus BSc
1998. szept. - 2006. máj. Veres Péter Gimnázium, Bp.
Dr. Cserey György
Dr. Cserey György
Adatok feltöltés alatt
Dr. Horváth András
Dr. Horváth András
A TDK úgy vélem valahol kutatás és az oktatás között helyezkedik el, s emiatt rendkívül jól illik karunk célkitűzéséhez, profiljához. Remek dolog közösen dolgozni egy érdeklődő hallgatóval, s közben mindketten tanulunk egymástól, s ilyen munkák által lehet legjobban feléleszteni a diákokban a kutatás iránti kedvet.
Tornai Gábor János
Tornai Gábor János
A tdk kiváló lehetőség arra, hogy ideális módon történjen meg a konzulens/témavezető és a diák között a tudás átadása. Nagy öröm volt belefektetni azt a nem kevés energiát mert a végén meghozta az eredményét. A közös munka új terep volt számomra, de sokat profitáltam magam is. A dolgozatot teljes egészében a sajátoménak is éreztem. A későbbiekben a közös munkából nemzetközi publikáció is született, ami ebből a tdk-ból indult