汎用GPU研究のトップの人々から直に聞く実用的なテクニック

GPUは、今までのグラフィックス分野だけでなく、色々な分野で使われています。

主に、コンピュータ ビジョン、電子回路設計の自動化、新興のデータ集約アプリケーション、生命化学、医用画像、レイトレーシングとレンダリング、科学シミュレーション、信号と音声処理、統計モデリングといった分野で活躍し始めました。

今までの結果がでるまで何十日とかかったCPUでの計算処理が、GPUを使ったアプリケーションを開発することで、ほんの数時間で、処理をすることができるようになりました。

本書では、科学分野から特に重要だと思われる10の分野から厳選し、最先端のGPUコンピューティングを使ったアルゴリズムを50章にわたる形で紹介しています。

I 科学シミュレーション

• 1 GPU高速化された分子軌道の計算とインタラクティブな表示
• 2 GPUによる大規模化学情報学
• 3 動的求積格子：密度関数計算での応用
• 4 高速なGPU上の分子静電気学アルゴリズム
• 5 量子化学：GPU上の電子構造の伝搬
• 6 ツリーに基づくBarnes Hut多体アルゴリズムの効率的なCUDA実装
• 7 GPUの未利用の計算力を利用する：テクスチャ補間を使った高速スペクトル合成
• 8 CUDAによるブラックホール シミュレーション
• 9 多体シミュレーションのためのCUDAによるツリーコードと高速多重極法（FMM）
• 10 ウェーブレットに基づく大規模並列ハイブリッド アーキテクチャ上での密度汎関数理論の計算

II 生命科学

• 11 Smith – Watermanアルゴリズムによる塩基配列データベースの正確なスキャン
• 12 超並列コンピューティングによるゲノム マッチングの高速化
• 13 GPUスーパーコンピュータによるパターンマッチの高速化
• 14 GPU高速化RNA折り畳みアルゴリズム
• 15 神経科学のための時間データ マイニング

III 統計モデリング

• 16 乱数ジェネレータ用の並列化テクニック
• 17 GPU上のモンテカルロ光子輸送
• 18 高性能反復関数システム

IV 新興のデータ集約型アプリケーション

• 19 大規模な機械学習
• 20 マルチクラス サポート ベクトル マシン
• 21 テンプレート駆動型エージェント ベースのモデリングとCUDAによるシミュレーション
• 22 蟻コロニー最適化のGPU高速化

V 電子回路設計の自動化

• 23 GP– GPUによる高性能ゲートレベル シミュレーション
• 24 高速な回路最適化のためのGPU並列コンピューティング

VI レイトレーシングとレンダリング

• 25 格子ボルツマン ライティング モデル
• 26 ランダム ウォークの経路再生成
• 27 疎なモーキャプから詳細な顔のアニメーション
• 28 順序に依存しない透明度のためのCUDAによるプログラマブル グラフィックス パイプライン

VII コンピュータ ビジョン

• 29 コンピュータ ビジョンのための高速グラフ カット
• 30 マルチGPU上の視覚顕著性モデル
• 31 漸進的多重解像度適応型ウィンドウを使うGP-GPU上のリアルタイム ステレオ
• 32 組み込みシステム上のGPUを使ったリアルタイム速度制限標識認識
• 33 CUDAによるオブジェクト検出のためのハール分類器

VIII 映像と画像の処理

• 34 CUDAとOpenCLによる画像とビデオ処理での経験
• 35 CUDAによる連結成分ラベリング
• 36 画像デモザイク

IX 信号と音声の処理

• 37 効率的なGPUの自動音声認識
• 38 並列LDPC復号
• 39 大規模高速フーリエ変換

X 医用画像

• 40 反復デジタル胸部トモシンセシスのGPU高速化
• 41 汎用マルチコア プロセッサとGPGPU上でのKatsevich CT画像再構成アルゴリズムの並列化
• 42 CUDAによるランダムに並んだ線からの3D断層画像の再構成
• 43 GPUを使ってGPU高速化反復CT 再構成アルゴリズムに効果的なパラメータ設定を学習する
• 44 GPUを使った高度なMRI再構成の高速化と場の不均一性の補償
• 45 ℓ1-SPIRiT 圧縮センシングMRI再構成のℓ1最小化
• 46 GPU高速化ITK画像フィルタによる医用画像処理
• 47 Bスプラインを使った変形可能ボリューム レジストレーション
• 48 マルチGPU上のマルチスケール不偏微分同相アトラス構築
• 49 GPU高速化された脳接続性の再構成と大規模な電子顕微鏡写真の可視化
• 50 CUDAで実装したモンテカルロX線輸送アルゴリズムを使うX線画像の高速シミュレーション