Instituto de Instrumentación para Imagen Molecular
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- PublicaciónCloud Computing PaaS Platform Cloud ComPaaS(Universitat Politècnica de València, 2011-12-20) García García, Andrés; Hernández García, Vicente; Alfonso Laguna, Carlos de; Instituto de Instrumentación para Imagen MolecularEn esta Tesis de Máster presentamos Cloud ComPaaS, una herramienta para la puesta en marcha de nubes PaaS privadas. A lo largo del documento repasamos la historia y estado del arte del Cloud Computing, definimos la especificación y arquitectura, describimos los módulos y presentamos la implementación de un prototipo reducido de la plataforma.
- PublicaciónInexact Mapping of Short Biological Sequences in High Performance Computational Environments(Universitat Politècnica de València, 2014-10-30T08:38:25Z) Salavert Torres, José; Blanquer Espert, Ignacio; Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación; Departamento de Sistemas Informáticos y Computación; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática; Instituto de Instrumentación para Imagen MolecularLa bioinformática es la aplicación de las ciencias computacionales a la gestión y análisis de datos biológicos. A partir de 2005, con la aparición de los secuenciadores de ADN de nueva generación surge lo que se conoce como Next Generation Sequencing o NGS. Un único experimento biológico puesto en marcha en una máquina de secuenciación NGS puede producir fácilmente cientos de gigabytes o incluso terabytes de datos. Dependiendo de la técnica elegida este proceso puede realizarse en unas pocas horas o días. La disponibilidad de recursos locales asequibles, tales como los procesadores multinúcleo o las nuevas tarjetas gráfi cas preparadas para el cálculo de propósito general GPGPU (General Purpose Graphic Processing Unit ), constituye una gran oportunidad para hacer frente a estos problemas. En la actualidad, un tema abordado con frecuencia es el alineamiento de secuencias de ADN. En bioinformática, el alineamiento permite comparar dos o más secuencias de ADN, ARN, o estructuras primarias proteicas, resaltando sus zonas de similitud. Dichas similitudes podrían indicar relaciones funcionales o evolutivas entre los genes o proteínas consultados. Además, la existencia de similitudes entre las secuencias de un individuo paciente y de otro individuo con una enfermedad genética detectada podría utilizarse de manera efectiva en el campo de la medicina diagnóstica. El problema en torno al que gira el desarrollo de la tesis doctoral consiste en la localización de fragmentos de secuencia cortos dentro del ADN. Esto se conoce bajo el sobrenombre de mapeo de secuencia o sequence mapping. Dicho mapeo debe permitir errores, pudiendo mapear secuencias incluso existiendo variabilidad genética o errores de lectura en el mapeo. Existen diversas técnicas para abordar el mapeo, pero desde la aparición de la NGS destaca la búsqueda por pre jos indexados y agrupados mediante la transformada de Burrows-Wheeler [28] (o BWT en lo sucesivo). Dicha transformada se empleó originalmente en técnicas de compresión de datos, como es el caso del algoritmo bzip2. Su utilización como herramienta para la indización y búsqueda posterior de información es más reciente [22]. La ventaja es que su complejidad computacional depende únicamente de la longitud de la secuencia a mapear. Por otra parte, una gran cantidad de técnicas de alineamiento se basan en algoritmos de programación dinámica, ya sea Smith-Watterman o modelos ocultos de Markov. Estos proporcionan mayor sensibilidad, permitiendo mayor cantidad de errores, pero su coste computacional es mayor y depende del tamaño de la secuencia multiplicado por el de la cadena de referencia. Muchas herramientas combinan una primera fase de búsqueda con la BWT de regiones candidatas al alineamiento y una segunda fase de alineamiento local en la que se mapean cadenas con Smith-Watterman o HMM. Cuando estamos mapeando permitiendo pocos errores, una segunda fase con un algoritmo de programación dinámica resulta demasiado costosa, por lo que una búsqueda inexacta basada en BWT puede resultar más e ficiente. La principal motivación de la tesis doctoral es la implementación de un algoritmo de búsqueda inexacta basado únicamente en la BWT, adaptándolo a las arquitecturas paralelas modernas, tanto en CPU como en GPGPU. El algoritmo constituirá un método nuevo de rami cación y poda adaptado a la información genómica. Durante el periodo de estancia se estudiarán los Modelos ocultos de Markov y se realizará una implementación sobre modelos de computación funcional GTA (Aggregate o Test o Generate), así como la paralelización en memoria compartida y distribuida de dicha plataforma de programación funcional.
- PublicaciónEstructuras de Datos Lineales: Pila, Cola y Lista con Punto de Interés(Universitat Politècnica de València, 2011-02-25) Moltó Martínez, Germán; Departamento de Sistemas Informáticos y Computación; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática; Instituto de Instrumentación para Imagen MolecularEste objeto de aprendizaje resume las principales estructuras de datos lineales: Pila, Cola y Lista con Punto de Interés. Introduce posibles modelos de operaciones para cada uno de ellos y explica brevemente alguna forma de implementarlos. Además, propone la ejecución (mediante trazas) de algunos códigos mostrados para afianzar el conocimiento sobre estos modelos.
- PublicaciónComputing matrix functions solving coupled differential models(Elsevier, 2009) Defez Candel, Emilio; Sastre Martinez, Jorge; Ibáñez González, Jacinto Javier; Ruiz Martínez, Pedro Antonio; Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación; Departamento de Sistemas Informáticos y Computación; Departamento de Matemática Aplicada; Departamento de Comunicaciones; Instituto Universitario de Telecomunicación y Aplicaciones Multimedia; Instituto Universitario de Matemática Multidisciplinar; Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática; Instituto de Instrumentación para Imagen MolecularIn this paper a modification of the method proposed in [E. Defez, L. Jódar, Some applications of Hermite matrix polynomials series expansions, Journal of Computational and Applied Mathematics 99 (1998) 105–117] for computing matrix sine and cosine based on Hermite matrix polynomial expansions is presented. An algorithm and illustrative examples demonstrate the performance of the new proposed method. © 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.
- PublicaciónManagement of generic and multi-platform workflows for exploiting heterogeneous environments on e-Science(Universitat Politècnica de València, 2017-09-01) Carrión Collado, Abel Antonio; Blanquer Espert, Ignacio; Caballer Fernández, Miguel; Departamento de Sistemas Informáticos y Computación; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática; Instituto de Instrumentación para Imagen MolecularScientific Workflows (SWFs) are widely used to model applications in e-Science. In this programming model, scientific applications are described as a set of tasks that have dependencies among them. During the last decades, the execution of scientific workflows has been successfully performed in the available computing infrastructures (supercomputers, clusters and grids) using software programs called Workflow Management Systems (WMSs), which orchestrate the workload on top of these computing infrastructures. However, because each computing infrastructure has its own architecture and each scientific applications exploits efficiently one of these infrastructures, it is necessary to organize the way in which they are executed. WMSs need to get the most out of all the available computing and storage resources. Traditionally, scientific workflow applications have been extensively deployed in high-performance computing infrastructures (such as supercomputers and clusters) and grids. But, in the last years, the advent of cloud computing infrastructures has opened the door of using on-demand infrastructures to complement or even replace local infrastructures. However, new issues have arisen, such as the integration of hybrid resources or the compromise between infrastructure reutilization and elasticity, everything on the basis of cost-efficiency. The main contribution of this thesis is an ad-hoc solution for managing workflows exploiting the capabilities of cloud computing orchestrators to deploy resources on demand according to the workload and to combine heterogeneous cloud providers (such as on-premise clouds and public clouds) and traditional infrastructures (supercomputers and clusters) to minimize costs and response time. The thesis does not propose yet another WMS, but demonstrates the benefits of the integration of cloud orchestration when running complex workflows. The thesis shows several configuration experiments and multiple heterogeneous backends from a realistic comparative genomics workflow called Orthosearch, to migrate memory-intensive workload to public infrastructures while keeping other blocks of the experiment running locally. The running time and cost of the experiments is computed and best practices are suggested.
- PublicaciónEnhancing Privacy and Authorization Control Scalability in the Grid through Ontologies(Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 2009-01) Blanquer Espert, Ignacio; Hernández García, Vicente; Segrelles Quilis, José Damián; Torres Serrano, Erik; Departamento de Sistemas Informáticos y Computación; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeroespacial y Diseño Industrial; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática; Instituto de Instrumentación para Imagen Molecular; Ministerio de Educación y Ciencia; European Regional Development FundThe use of data Grids for sharing relevant data has proven to be successful in many research disciplines. However, the use of these environments when personal data are involved (such as in health) is reduced due to its lack of trust. There are many approaches that provide encrypted storages and key shares to prevent the access from unauthorized users. However, these approaches are additional layers that should be managed along with the authorization policies. We present in this paper a privacy-enhancing technique that uses encryption and relates to the structure of the data and their organizations, providing a natural way to propagate authorization and also a framework that fits with many use cases. The paper describes the architecture and processes, and also shows results obtained in a medical imaging platform.
- PublicaciónModelos de indexación de informes estructurados dicom-sr basados en grafos sobre infraestructuras grid avanzadas trencadis(Universitat Politècnica de València, 2014-05-19) Díaz de Haro, Lorenzo José; Segrelles Quilis, José Damián; Torres Serrano, Erik; Departamento de Sistemas Informáticos y Computación; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeroespacial y Diseño Industrial; Instituto de Instrumentación para Imagen Molecular[ES] El continuo crecimiento exponencial de la información en los entornos empresariales comienza a suponer una amenaza para los analistas de datos. Es necesario disponer de nuevas capacidades, tecnologías y modelos que nos permitan obtener ventajas sobre los actuales, basados en herramientas tradicionales de gestión de datos. Al igual que los entornos empresariales, los entes hospitalarios tienen el mismo problema, por lo que el volumen de información que generan, su velocidad de cambio y su variedad necesitan disponer de una serie de herramientas que permitan su tratamiento y visualización. Esto se enmarca en el ámbito Big Data, por lo que, es necesario solucionar la problemática expuesta siguiendo dicho término. Por ello, este proyecto desarrolla una solución a la problemática existente con la indexación de los informes estructurados asociados a las imágenes DICOM, gestionados a través de infraestructuras avanzadas basadas en TRENCADIS, dentro del contexto de Big Data. En esta tesis se ha desarrollado un modelo en el contexto Big Data basado en la teoría de grafos y se han diseñado e implementado los componentes necesarios para la integración del mismo en TRENCADIS, de forma que la indexación se realizará bajo un entorno Grid y con una base de datos noSQL basada en grafos. Se presentan una serie de pruebas para comparar los modelos propuestos con los ya existentes, y, aunque en un primer modelo el resultado no es el esperado, al refinarlo y generar un segundo modelo los resultados obtenidos mejoran la implementación actual, dando pie a futuros trabajos de tratamiento y visualización de datos.
- PublicaciónMobile devices to improve breast cancer information management(ERCIM EEIG, 2013-04) Segrelles Quilis, José Damián; Gimenez Fayos, Maite; Blanquer Espert, Ignacio; Departamento de Sistemas Informáticos y Computación; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeroespacial y Diseño Industrial; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática; Instituto de Instrumentación para Imagen Molecular[EN] Intuitive interfaces of mobile devices facilitate the introduction of structured data in breast cancer management, leading to an increase of completeness and accuracy of diagnosis and follow-up evaluations, as well as opening the door for more effective content-based retrieval techniques for clinical decision support.
- PublicaciónSistema de información para mejorar las colaboraciones dinámicas en el Grid(Universitat Politècnica de València, 2013-02-11) Torres Serrano, Erik; Moltó Martínez, Germán; Blanquer Espert, Ignacio; Departamento de Sistemas Informáticos y Computación; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática; Instituto de Instrumentación para Imagen Molecular[ES] La principal ventaja de los Grid computacionales sobre otros paradigmas de computación distribuida es su capacidad para coordinar el acceso a datos y recursos, a través de diferentes dominios administrativos, en un entorno virtual interinstitucional. Para ello, el sistema de información juega un papel decisivo en la selección de los recursos que mejor cumplen con los requerimientos de las aplicaciones Grid. Esta tesis de máster presenta un sistema de información para el Grid que proporciona servicios de comunicación a grupos para aplicaciones Grid, de forma transparente y escalable, con el objetivo de soportar colaboraciones dinámicas que puedan ayudar a solucionar problemas que incluyan, solamente, a un subconjunto de los participantes de una organización virtual. En particular, el sistema presentado incluye un mecanismo de entrega de mensajes que permite a las aplicaciones seleccionar los servicios, antes de enviar sus datos a través de sistema Grid de información. Este enfoque mejora substancialmente la protección de los datos contra el acceso no autorizado, y evita la transmisión de mensajes innecesarios a través de la red. El sistema propuesto se basa en la utilización de tecnologías XML y replicación. Introduce varias características avanzadas que, en su conjunto, no están soportadas por ningún middleware Grid, como: múltiples puntos de acceso a la información, persistencia de los datos, soporte para consultas avanzadas con XQuery, y soporte para el estándar industrial WS-Policy. El sistema Grid de información fue probado en condiciones reales de carga de trabajo, en una infraestructura Grid con 50 sitios. La escalabilidad fue evaluada en hasta 1000 mensajes, que pueden contener hasta 10KB de datos, cada uno, y una frecuencia de actualizaciones de 5 minutos. The main advantage of Grid computing over other distributed computing paradigms is its capability to coordinate the access to data and resources in a virtual multi-institutional environment. To this end, the information system plays a decisive role in selecting the services that meet the applications¿ needs. This thesis presents an information system for the Grid that provides transparent and scalable group communication services to standard Grid applications, with the objective of supporting dynamic collaborations that could help address problems that involve only some participants of a virtual organization. In particular, it enables more flexible delivery mechanisms, which allows applications to select the appropriate services before sending their data to the information system. This significantly enhances the protection of data from unauthorized access, and avoids the transmission of unnecessary messages over the network. The proposed information system is based on the use of XML technologies and replication. It introduces several new advanced features that are not currently supported as a whole by any Grid middleware, such as: several entry points to the information, persistent capabilities, support for advanced queries based on XQuery, and support for the industrial standard WS-Policy. The information system has been stress tested under realistic workloads in a Grid infrastructure with 50 sites. Scalability has been evaluated in up to 1000 messages that can be up to 10KB in size each, updated with a frequency of 5 min. PALABRAS CLAVE DESCRIPTORES EN ESPAÑOL Grid ; Sistemas de Información ; Arquitecturas
- PublicaciónA fast sparse block circulant matrix vector product(Springer, 2014-08-25) Romero Alcalde, Eloy; Tomás Domínguez, Andrés Enrique; Soriano Asensi, Antonio; Blanquer Espert, Ignacio; Departamento de Informática de Sistemas y Computadores; Departamento de Sistemas Informáticos y Computación; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática; Instituto de Instrumentación para Imagen MolecularIn the context of computed tomography (CT), iterative image reconstruction techniques are gaining attention because high-quality images are becoming computationally feasible. They involve the solution of large systems of equations, whose cost is dominated by the sparse matrix vector product (SpMV). Our work considers the case of the sparse matrices being block circulant, which arises when taking advantage of the rotational symmetry in the tomographic system. Besides the straightforward storage saving, we exploit the circulant structure to rewrite the poor-performance SpMVs into a high-performance product between sparse and dense matrices. This paper describes the implementations developed for multi-core CPUs and GPUs, and presents experimental results with typical CT matrices. The presented approach is up to ten times faster than without exploiting the circulant structure.