Memoria de Actividad Investigadora 2011 Introducción

Transcripción

Grupo de Arquitectura y Tecnología de
COMputadores
Universidad Miguel Hernández
Memoria de Actividad Investigadora 2011
Arquitectura y Tecnología de COMputadores (GATCOM)
http://atc.umh.es/gatcom
Introducción
El grupo de Arquitectura y Tecnología de COMputadores (GATCOM) es un grupo de
investigación en el que sus miembros pertenecen al área de Arquitectura y Tecnología de
Computadores (ATC) del Departamento de Física y Arquitectura de Computadores de la
Universidad Miguel Hernández (UMH). Dentro del grupo de investigación se definen cinco
unidades de investigación que representan la actividad que los miembros del grupo han
desarrollado o están desarrollando en estos momentos.
Las unidades de investigación están formadas por los siguientes investigadores:





Procesamiento de señal (imagen y vídeo) 
o Otoniel Lopez Granado (responsable), Miguel Martinez Rach, Pablo Piñol Peral y
Manuel Pérez Malumbres.
Tecnologías de red inalámbrica (MANET y WSN) 
o Pablo Garrido Abenza, Jesus Llor Sirvent y Manuel Pérez Malumbres
(responsable)
Computación paralela (librerías y aplicaciones) 
o Vicente Galiano Ibarra y Hector Migallón Gomis (responsable)
Arquitecturas Web (balanceo de carga y QoS) 
o Salvador Alcaraz Carrasco y Katya Gilly de la Sierra-Llamazares (responsable)
Diseño hardware (Seguridad y aplicaciones multimedia) 
o Manuel Perez Malumbres y Federico García Crespi (responsable).
DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y ARQUITECTURA DE COMPUTADORES • Avd. Libertad s/n 03202 ELCHE
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COMputadores
Procesamiento de señal: Imagen y vídeo
Enumeración actividad I+D:
1. Diseño de codificadores eficientes de imagen y vídeo.
2. Codificación de vídeo 3D-DWT para 3D-TV
3. Estudio de mecanismos de cuantificación perceptual para compresores de imagen y
video
4. Aceleración Hardware de compresores de imagen y video
Descripción:
1. Diseño de codificadores eficientes de imagen y vídeo. Se ha continuado con el diseño y
evaluación de compresores de vídeo basados en la transformada Wavelet. En particular
se han propuesto dos algoritmos, uno baso en computación genética y otro basado en
recocido simulado (simulated annealing) capaces de predecir el signo de los coeficientes
Wavelet, obteniendo ahorros en el bitstream de hasta el 17%, lo cual lo hace interesante
ya que en general los compresores de imagen no compactan la información del signo de
los coeficientes wavelet. Se están realizando pruebas de la vecindad a utilizar por ambos
algoritmos (información para realizar la predicción del coeficiente a codificar), de
manera que se obtengan mejores tasas de ahorro en el bitstream.
2. Codificación de vídeo 3D-DWT. Continuando con los algoritmos desarrollados para
codificar video usando la transformada 3D-DWT basados en un esquema de tipo Framebased, se está aplicando esta técnica para el desarrollo de codificadores de mapas de
profundidad en videos 3D. Los resultados preliminares muestran que se obtiene una
buena relación R/D, siendo este algoritmo más eficiente computacionalmente que los
estándares actuales H264/Intra y M-JPEG2000.
3. Estudio de mecanismos de cuantificación perceptual para compresores de imagen. En
esta línea se han realizado diversas aproximaciones tanto en el codificador como en el
decodificador, obteniéndose buenos resultados aplicando algoritmos de post-filtrado en
el decodificador. Actualmente se está trabajando para aplicar dichas técnicas a
compresores de video 3D.
4. Aceleración Hardware de compresores de imagen y video. Junto con el área de
computación paralela, se han desarrollado algoritmos paralelos basándose en multicore y
GPU’s de la transformada 2D-DWT. Esta transformada es el núcleo de muchos
codificadores actuales como LTW, SPIHT, JPEG2000, BCWT. La idea principal es
acelerar esta parte de los codificadores que es bastante costosa computacionalmente
utilizando los recursos de los actuales ordenadores de sobremesa (múltiples núcleos y
tarjetas gráficas de tipo GPU). Las optimizaciones desarrolladas muestras resultados
mejores que los existentes hasta el momento. Nuestra intención es incorporar dichas
mejoras a nuestros algoritmos de compresión de imagen y video.
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COMputadores
Publicaciones:
AUTORES (p.o. de firma): R. García, O.Lopez, M.P.Malumbres
TÍTULO: On the Use of Genetic Algorithms to Improve Wavelet Sign Coding Performance
EDITORIAL:
REF.: ", Int. Work Conference on Artificial Neural Networks (IWANN) , (ISBN: 978-3-642-21500-1)
VOLUMEN:
PÁGINAS: 505’512
AÑO: 2011 (Torremolinos)
AUTORES (p.o. de firma): M.Martinez-Rach, O.Lopez, P.Piñol, M.P.Malumbres, J.Oliver
TÍTULO: "Perceptually Enhanced INTRA Video Encoder for High definition/quality services
EDITORIAL: Universidad de La Laguna
REF", XXII Jornadas de Paralelismo (JP 2011) ( ISBN: 978-1-4577-0087-3)
VOLUMEN: 1
PÁGINAS: 119’124
AÑO: 2011 (La Laguna)
AUTORES (p.o. de firma): R. García, O.Lopez, P.Piñol, M.Martinez-Rach, M.P.Malumbres
TÍTULO: Genetic Algorithm to Predict Wavelet Coefficients Sign
EDITORIAL: Universidad La Laguna,
REF.: ", XXII Jornadas de Paralelismo (JP 2011) ( ISBN: 978-84-694-1791-1)
VOLUMEN: 1
PÁGINAS: 33-38
AUTORES (p.o. de firma): O.Lopez, M.Martinez-Rach, P.Piñol, J.Oliver , M.P.Malumbres
TÍTULO: Rate Control Algorithms for Non-Embedded Wavelet-Based Image Coding
EDITORIAL: Springer
REF: Journal of Signal Processing Systems (ISSN: 1939-8018)
VOLUMEN:
PÁGINAS:
AÑO: 2011
AUTORES (p.o. de firma): O.Lopez, P.Piñol, M.Martinez-Rach, M.P.Malumbres, J.Oliver
TÍTULO: " Low-complexity 3D-DWT video encoder applicable to IPTV
EDITORIAL: Elsevier
REF.: Signal Processing: Image Communication (ISSN: 0923-5965)
VOLUMEN: 26
PÁGINAS: 358-369
AÑO: 2011
AUTORES (p.o. de firma): V. Galiano, O. López, M.P. Malumbres, H. Migallón
TÍTULO: Improving the discrete wavelet transform computation from multicore to GPU-based algorithms
EDITORIAL: CMMSE
REF.: - Proceedings of the 11th International Conference on Computational and Mathematical Methods in Science and
Engineering (ISBN: 9788461461677)
VOLUMEN:
PÁGINAS: 544-555
AÑO: 2011
TÍTULO: Speeding-up the discrete wavelet transform computation with multicore and GPU-based algorithms
EDITORIAL: Ghent University
REF.: Parallel Computing 2011, Book of Abstracts (ISBN: 9789038218359)
VOLUMEN:
PÁGINAS: 53-53
AÑO: 2011
TÍTULO: Algoritmos eficientes para la transformada wavelet discreta en multicores y GPUs
REF.: las XXII Jornadas de paralelismo (ISBN: 978-84-694-1791-1)
VOLUMEN:
PÁGINAS: 669-674
AÑO: 2011
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COMputadores
Proyectos I+D relacionados:
TÍTULO DEL PROYECTO: "AquaVideoTrans: Diseño Y Evaluación De Sistemas De Transmisión Y Codificación De
Imagen Y Video En Redes De Sensores Subacuaticas”
ENTIDAD FINANCIADORA: Ministerio de Educación y Ciencia (Ref. DPI2007- 66796-C03-03)
DURACIÓN DESDE: 01/11/2007
HASTA: 30/09/2011
INVESTIGADOR PRINCIPAL: Manuel Pérez Malumbres.
IMPORTE DE LA SUBVENCIÓN: 72.600 €
Nº TOTAL INVESTIGADORES DEL PROYECTO: 12
TÍTULO DEL PROYECTO: " Red temática en codificación y transmisión de contenidos multimedia”
ENTIDAD FINANCIADORA: Ministerio de Educación y Ciencia (Ref.: TEC2010-11776-E)
HASTA: 14/07/2012
INVESTIGADOR PRINCIPAL: Otoniel López Granado.
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COMputadores
Tecnologías de red Inalámbrica: MANETs y WSNs
1. Modelo estadístico de predicción de la atenuación en un canal acústico submarino.
Descripción:
[1] Las redes subacuáticas de sensores inalámbricos: Modelando el canal acústico. El
interés de las tecnologías de redes de sensores submarinas es muy reciente y tiene una
gran perspectiva de futuro ya que existen muchas aplicaciones que se beneficiarían de
una tecnología robusta y eficiente en este entorno (sector pesquero, vigilancia
medioambiental, explotación de recursos submarinos, acuicultura, meteorología, etc..).
En particular:
a) Se han estudiado los diferentes modelos de propagación acústica submarina
encontrados en la literatura
b) Hemos propuesto un nuevo modelo de submarino acústico basado en el la
ecuación parabólica Monterrey-Miami (MMPE) con un modelado más detallado
de ruido ambiental y diversas optimizaciones.
c) También se han estudiado modelos realistas de propagación acústica submarina,
modelo Bellhop, que utilizan información real del escenario de comunicación
(batimetría, composición del fondo marino, salinidad, temperatura, etc.)
procedente de bases de datos globales para ajustarse lo más posible al
comportamiento real de propagación. Con este modelo se ha construido una
plataforma de simulación que trata de obtener resultados cercanos a los que se
obtendrían en redes reales.
d) Hemos propuesto un modelo de propagación estadístico basado en el modelo
determinista Bellhop. Este modelo reduce significativamente las demandas
computacionales del Bellhop, permitiendo definir una plataforma de simulación
altamente escalable y con unos resultados de simulación ajustados al modelo
Bellhop.
e) Se han realizado experimentos de simulación en los que se demuestra y cuantifica
el efecto que tienen pequeñas variaciones del entorno de simulación sobre los
resultados de rendimiento obtenidos en niveles superiores (MAC,
encaminamiento, aplicación) de la arquitectura de red.
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COMputadores
Publicaciones:
AUTORES (p.o. de firma): J. Llor, Milica Stojanovic, and M.P. Malumbres
TÍTULO: A Simulation Analysis of Large Scale Path Loss in an Underwater Acoustic Network
EDITORIAL: IEEE Press.
REF.: IEEE Oceans 2011 (ISBN: 978-1-4577-0087-3 )
VOLUMEN: 1
PÁGINAS:
AÑO: 2011 (Santander)
AUTORES (p.o. de firma): J. Llor and M.P. Malumbres
TÍTULO: Statistical Modeling of Transmission Path Loss in Underwater Acoustic Network
REF: XXII Jornadas de Paralelismo (JP 2011) (ISBN: 978-84-694-1791-1 )
VOLUMEN: 1
PÁGINAS: 391-396
TÍTULO DEL PROYECTO: "AquaVideoTrans: Diseño Y Evaluacion De Sistemas De Transmision Y Codificacion De
Imagen Y Video En Redes De Sensores Subacuaticas”
ENTIDAD FINANCIADORA: Ministerio de Educación y Ciencia (Ref. DPI2007- 66796-C03-03)
HASTA: 30/09/2011
INVESTIGADOR PRINCIPAL: Manuel Pérez Malumbres.
TÍTULO DEL PROYECTO: " Red temática en codificación y transmisión de contenidos multimedia”
ENTIDAD FINANCIADORA: Ministerio de Educación y Ciencia (Ref.: TIN2009-05737-E)
HASTA: 15/09/2010
INVESTIGADOR PRINCIPAL: Adriana Dapena Janeiro.
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COMputadores
Computación Paralela
1. Desarrollo de algoritmos eficientes para la resolución paralela de sistemas lineales y no
lineales, enfocados actualmente a la resolución de sistemas singulares.
2. Evolución y ampliación de interfaces de alto nivel a librerías paralelas incluyendo en
dichos interfaces la posibilidad de trabajar con CUDA
3. Diseño de algoritmos paralelos haciendo uso del paradigma proporcionado por CUDA
sobre GPUs.
4. Algoritmos paralelos para el cálculo del vector PageRank de Google.
5. Interfaces en “cloud computing” a herramientas y librerías de altas prestaciones.
Descripción:
1. Seguimos trabajando en el campo de la resolución de sistemas lineales y no lineales en
arquitecturas paralelas. Actualmente seguimos trabajando con sistemas singulares, los
cuales son sistemas complejos de resolver al no ser invertibles, y existen algunos
métodos directos los cuales no permiten la resolución de grandes sistemas, por lo tanto
estamos desarrollando métodos paralelos iterativos. Para sistemas no singulares
desarrollamos nuevos métodos que explotan el paralelismo de las arquitecturas ofrecidas
por las GPUs.
2. PyPANCG, destinada a la resolución de sistemas no lineales, es una librería en evolución
donde las siguientes versiones que se desarrollarán incluirán modelos basados en hilos y
basados en GPU, de modo que pueda explotarse el paralelismo en diversos tipos de
arquitecturas paralelas.
3. En colaboración con otras líneas del grupo se están desarrollando métodos paralelos
desarrollados con MPI y con CUDA para el desarrollo de algoritmos eficientes que
puedan ser utilizados en el procesamiento de imágenes y/o videos.
4. Recuperamos la línea del cálculo del vector PageRank de Google, para adaptar los
algoritmos ya desarrollados en CUDA para la resolución de sistemas de grandes
dimensiones.
5. La computación en la nube se establece como un nuevo camino en la computación de
altas prestaciones, que explota el concepto de ofrecer servicios sin necesidad de gestionar
los recursos de computación. Línea en valoración de perspectivas de trabajo.
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COMputadores
Publicaciones:
Autores (p.o. de firma): H. Migallón, V. Migallón, J. Penadés
Título : A Parallel Python library for nonlinear systems
Journal of Supercomputing 0920-8542 FI: 0.55
Volumen: 41
Páginas: 438 - 448 Fecha: 2011
DOI: 10.1007/s11227-011-0609-1
Editorial (si libro): Springer
Autores (p.o. de firma): V. Galiano, H. Migallón, V. Migallón, J. Penadés
Título : GPU-based parallel algorithms for sparse nonlinear systems
Journal of Parallel and Distributed Computing 0743-7315 FI: 1.08
Volumen: 41
Páginas: 1 - 8
Fecha: 2011
DOI: 10.1016/j.jpdc.2011.10.016
Editorial (si libro): Elsevier
Autores (p.o. de firma): V. Galiano, H. Migallón, V. Migallón, J. Penadés
Título : GPU-Based Parallel Nonlinear Conjugate Gradient Algorithms
9781905088423 - Proceedings of the The Second International Conference on Parallel, Distributed, Grid and Cloud
Computing for Engineering.
Clave: CL
Paper 24 (17 pag)
Fecha: 2011
Editorial (si libro): Civil-Comp Press
Título : Python Interface-Library using OpenMP and CUDA for solving Nonlinear Systems
9788461461677 - Proceedings of the 11th International Conference on Computational and Mathematical Methods in Science
and Engineering
Clave: CL
Páginas: 806-817
Fecha: 2011
Editorial (si libro): CMMSE
Autores (p.o. de firma): V. Galiano, O. López, M.P. Malumbres, H. Migallón
Título : Improving the discrete wavelet transform computation from multicore to GPU-based algorithms
9788461461677 - Proceedings of the 11th International Conference on Computational and Mathematical Methods in Science
and Engineering
Clave: CL
Páginas: 544-555
Fecha: 2011
Editorial (si libro): CMMSE
Autores (p.o. de firma): V. Galiano, O. López, M.P. Malumbres, H. Migallón
Título : Speeding-up the discrete wavelet transform computation with multicore and GPU-based algorithms
9789038218359 - Parallel Computing 2011, Book of Abstracts
Clave: CL
Páginas: 53-53
Fecha: 2011
Editorial (si libro): Ghent University
Título : Métodos no lineales basados en el gradiente conjugado para GPUs
9788469417911 - Actas de las XXII Jornadas de paralelismo.
Clave: CL
Páginas: 347-352
Fecha: 2011
Editorial (si libro): Universidad de La Laguna
Autores (p.o. de firma): V. Galiano, O. López, M. P. Malumbres, H. Migallón
Título : Algoritmos eficientes para la transformada wavelet discreta en multicores y GPUs
9788469417911 - Actas de las XXII Jornadas de paralelismo.
Clave: CL
Páginas: 669-674
Fecha: 2011
Editorial (si libro): Universidad de La Laguna
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COMputadores
TÍTULO DEL PROYECTO: Construcción y Optimización Automáticas de Bibliotecas Paralelas
ENTIDAD FINANCIADORA: Ministerio de Ciencia y Tecnología (TIN2008-06570-C04-04)
HASTA: 31/12/2011
INVESTIGADOR PRINCIPAL: J. Arnal García
IMPORTE DE LA SUBVENCIÓN: 70180 €
TÍTULO DEL PROYECTO: Red de Computación de Altas Prestaciones sobre Arquitecturas Paralelas Heterogéneas
(CAPAP-H2)
ENTIDAD FINANCIADORA: Ministerio de Ciencia y Tecnología (TIN2009-08058-E)
HASTA: 05/03/2011
INVESTIGADOR PRINCIPAL: E.S. Quintana-Ortí
IMPORTE DE LA SUBVENCIÓN: 18000 €
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COMputadores
Arquitecturas Web
1. Estudio de eficiencia energética en un clúster de servidores web: Diseño e
implementación de métrica de consumo energético en el modelo de clúster de servidores
Web
2. Políticas de diferenciación de servicios Token Bucket: Continuación con el análisis e
implementación de adaptabilidad en las políticas de servicios token Bucket propuestas
anteriormente.
Descripción:
1. Estudio de eficiencia energética en un cluster de servidores web: En base al modelo
de balanceo de carga y reserva de recursos en un sistema Web basado en un cluster de
servidores, se ha trabajado sobre el diseño de una primera aproximación de métrica de
consumo energético y parte de su implementación.
2. Políticas de diferenciación de servicios Token Bucket: Flexibilizar de forma
adaptativa la diferenciación entre flujos largos y flujos cortos ha permitido superar las
prestaciones de conocidos protocolos de diferenciación de flujos. Durante 2011, se ha
trabajado en mejorar la adaptabilidad del modelo.
Publicaciones:
Autores (p.o. de firma): Salvador Alcaraz, Katja Gilly, Carlos Juiz and Ramon Puigjaner
Título: Accommodating Short and Long Web Traffic Flows over a DiffServ Architecture
Ref. Proceedings of the 8th European Performance Engineering Workshop, EPEW 2011 in LNCS 6977,
Springer-Verlag. DOI 10.1007/978-3-642-24749-1
Clave: A
Volumen: 6977
Páginas, inicial: 18
final: 24
Fecha: Octubre 2011
Editorial (si libro): Springer Netherlands
Autores (p.o. de firma): Katja Gilly, Carlos Juiz, Ramon, Puigjaner
Título: An Up-to-date Survey in Web Load Balancing
Ref.: World Wide Web Journal DOI: 10.1007/s11280-010-0101-5
Clave: A
Volumen:14, n. 2
Páginas, inicial: 105
Editorial (si libro): Kluwer Academic Publisher
final: 131
Fecha: 2011
10
COMputadores
Resultados Globales
Ingresos de I+D
Los ingresos de I+D se han normalizado teniendo en cuenta la aportación de cada proyecto de
I+D activo en la anualidad correspondiente dividiéndolo por el número total de investigadores
del mismo. En el caso de proyectos en los que participan investigadores externos, se acumula
sólo el importe equivalente a los investigadores GATCOM que participan en ese proyecto. Se
han distinguido proyectos gestionados en la UMH y proyectos externos en los que participan
investigadores GATCOM.
Publicaciones
En cuanto a las publicaciones, se ha calculado el índice de publicación como la suma de las
participaciones (1/#autores) que cada investigador GATCOM ha tenido en los trabajos
publicados a lo largo del año.
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Memoria de Actividad Investigadora 2011 Introducción

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