Summer of HPC: Vom Bild über das Gitter zur Simulation (5)
| 19. August 2013Wöchentlich berichtet Mathematiker Hannes Grimm-Strele für uni:view von seinem Projektpraktikum am Hochleistungsrechenzentrum in Istanbul. Diese Woche beschreibt er sein Projekt näher, das sich schön langsam – wie auch der Sommer – dem Ende zuneigt.
In meinem Projekt geht darum, aus realen CT-Scans die Koronararterien zu extrahieren. Auf die so erhaltene Oberfläche legen wir dann ein Gitter, auf dem wir unter Verwendung entsprechender Computerprogramme den Blutfluss in realistischer Geometrie berechnen. Im ersten Schritt isolieren wir also die Außenfläche der Arterie mit Hilfe geeigneter Algorithmen - aber auch mit viel Augenmaß.
Die auf diese Art erhaltene Oberfläche wird geglättet und an den Enden abgeschnitten. Außerdem werden aus technischen Gründen künstlich zylinderförmige Verlängerungen der Ein- und Ausflüsse angelegt. Für den Computer ist diese Oberfläche zunächst immer noch recht unverständlich. Wir müssen sie in einfache Grundkörper wie z.B. eine Menge von Tetrahedern zerlegen, die vom Computer verarbeitet werden können.
Die Tetraheder bezeichnen wir schließlich als "Gitter" und übergeben es dem entsprechenden Computerprogramm. Je mehr Elemente unser Gitter hat, desto genauer können wir die reale Geometrie beschreiben. Auf der anderen Seite steigt jedoch auch der Rechenaufwand beträchtlich. Auf dem Bild ist die gleiche Stelle mit zwei verschiedenen Gitterauflösungen, d.h. Gitter mit unterschiedlich vielen Elementen, zu sehen. Um aussagekräftige Simulationen durchzuführen, müssen wir so viele Elemente verwenden, dass das Programm auf einem einzelnen Rechner nicht mehr ausgeführt werden kann: Hier kommt dann das Hochleistungsrechnen ins Spiel.
Neben der Projektarbeit unternehmen wir jede Menge Ausflüge und Besichtigungen. Istanbul ist eine Stadt, die man selbst in zwei Monaten nur bruchstückhaft erkunden kann. Das Bild ist auf einer der Prinzeninseln entstanden, eine Inselgruppe vor Istanbul, die man mit dem Schiff in etwa einer Stunde erreicht. Dort kann man sich nur per Pferdekutsche oder per Rad fortbewegen. Ich habe mich also sehr an Wien erinnert gefühlt – auch wenn die Kutscher hier etwas schneller und waghalsiger fahren.
Ein Internetblog ohne Katzenfoto? Undenkbar! Zum Glück gibt es auf unserem Campus jede Menge frei laufender Katzen und Hunde, die sich als Fotomotiv nahezu aufdrängen. Diese junge Katze wurde von den Rezeptionistinnen in meinem Studentenwohnheim als "Pflegekind" aufgenommen. Lange dauert mein Aufenthalt in Istanbul nicht mehr, und schon im nächsten Beitrag werde ich abschließend über die Ergebnisse unseres Projekts berichten. Fortsetzung folgt ...
