Cluster pro 3D rekonstrukci od brněnských expertů FEI

Tags: Analýzy | Cluster | FEI | HeliScan | Materiály | MicroCT | Rekonstrukce | Vzorky

Společnost FEI je v Brně známá spíše jako výrobce elektronových mikroskopů. Také v tomto oboru je ale třeba špičkových počítačů, po kterých by toužil nejeden fanoušek počítačových her. Nejvýkonnější cluster (počítač tvořený z více samostatných počítačů) firmy FEI vytváří z desítek tisíc obrazů trojrozměrnou rekonstrukci vzorku. Počítač je součástí přístroje HeliScan MicroCT, který umožňuje podrobnou analýzu struktury a propustnosti hornin. Do speciální komory se vloží vzorek horniny o velikosti v řádu centimetrů až milimetrů, který je pod přesnými úhly ozařován rentgenovým paprskem.

Celkem zařízení pořídí v závislosti na velikosti vzorku desítky tisíc snímků. Ty ukládá na pevný disk spolu s informací o přesné poloze vzorku během snímání. Data jsou následně převedena do clusteru, který je zpětně poskládá a vytvoří tak trojrozměrnou vizualizaci vzorku s rozlišením v řádu mikrometrů. Takto získaná data slouží například k analýze podloží před těžbou ropy. Odborníci i z velmi malého vzorku získají dostatečné informace o potenciálu celého ložiska.

Firma FEI koupila tuto speciální rentgenovou technologii snímání od Australské Národní Univerzity, která ji během předchozích deseti let dovedla do stádia funkčního prototypu. Protože se patentovaná technologie ukázala jako funkční, museli vědci z FEI vyřešit důležitý úkol. Jak uvést na komerční trh prototyp, který byl na univerzitě napojen na jeden z nejvýkonnějších superpočítačů na světě? Programátorům z FEI se ve spolupráci s australskou univerzitou podařilo během jednoho roku přeprogramovat algoritmy tak, že hlavní výpočet probíhá na grafických čipech.
„To přispělo k tomu, že se podařilo nahradit superpočítač australské univerzity clustrovým počítačem o rozměrech pracovního stolu, který je nyní komerčně dostupný,“ uvedl Martin Baláž, senior software inženýr FEI a jeden z tvůrců clusteru.

Přístroj vytváří trojrozměrnou rekonstrukci zkoumaného vzorku prostřednictvím poskládání desítek tisíc obrazů pořízených rentgenových paprskem. Cluster složený ze čtyř samostatných počítačů zpracuje 2000 snímků o průměrné velikosti 18 MB za vteřinu. Celkový objem dat ze zkoumaného vzorku může přesáhnout 1 TB. Rekonstruovaná data si uživatel může zobrazit jako 3D model pomocí vizualizačního analytického FEI softwaru „PerGeos“.