阿贡国家实验室的科学家们开发新的x射线数据重建方法
2023年3月17日
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阿贡国家实验室的科学家们先进的光子源(APS), Lemont,病了。,正在探索的方法来分析x射线数据更快和更精确;其新TomocuPy软件包显示当前实践30倍。
收集和处理x射线数据更快的科学家在APS工作尤其重要,这是要经历一个广泛升级增加的亮度x射线的500倍。科学家们使用这些梁内看到离子移动电池,例如,或确定确切的传染性疾病的蛋白质结构。当升级APS出现在2024年,他们将能够收集数据以指数级的速度。
跟上科学,数据的分析和重建——形状成一个有用的形式——还必须得到更快的APS升级之前完成。阿贡,科学家一直致力于研究多个新方法使用人工智能来帮助加速时间轴。更快的流程已经创建了x射线成像和确定重要数据在x射线衍射峰数据,一对夫妇的名字。
阿贡的维克托·尼基丁,APS助理工作的物理学家,已经公布了一项重建的新方法通过一个过程被称为断层扫描数据。叫做TomocuPy尼基丁的软件包,建立在当前科学家用于断层数据的工具。它提高了过程的速度20到30次利用电脑配备图形处理单元(gpu)和重建几块的数据。
尼基丁的创新很重要,包括断层是如何工作的理解:一片一片。断层摄影术涉及使用一束x射线观察样品的多个部分,提取横截面(或部分),然后利用计算机重建这些片成一个整体。尼基丁TomocuPy构建一个管道处理这些片的操作序列,如从硬盘读写和计算,可以同时发生。当前的方法检查每片一次和在后台把它们放在一起。
TomocuPy还利用多个处理器在每个所使用GPU,同时并运行它们。堆积足够,成千上万片可以在之前已经分析的时间。尼基丁的方法还可以节约计算时间,降低了分析精度的GPU来匹配检测器的输出——如果输出是16位的,他说,你不需要32位计算来分析它。
“断层是很多小操作,处理小图片,“尼基丁说。“gpu可以做到30倍。前面的方法使用cpu和不使用TomocuPy确实的信息管道,这是远慢。”
使用的gpu TomocuPy通常用于人工智能应用程序,并且可以适应使用机器学习算法。尼基丁说这是很重要的,因为最终的目标是重建数据的实验,可以调整。
最终,尼基丁说,该计划是使用人工智能来帮助直接实验,通过自动放大的有趣的部分样本,或改变环境条件如温度和压力响应快速重建大量的APS升级数据。他说,这将是可能的,在阿贡的大规模的超级计算机的帮助下领导计算设备。
“我们正在建立一个快速APS和ALCF之间的联系,”他说。“通过在计算机上运行TomocuPy,我们一天可以做什么现在需要一个月。”
图像- - - - - -TomocuPy允许实时并发处理的大量数据,使整个重建过程更快。处理单元之间的数据移动块并返回分析数据存储驱动器比现有方法要快得多。礼貌:维克多·尼基丁/阿贡国家实验室。
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