Στοχοι

Ο στόχος του PARTENSOR είναι διπλός:

1) Ανάπτυξη Parallel Toolbox για επεξεργασία πολύ μεγάλων τανυστών. Πρόσφατα, στο Πολυτεχνείο Κρήτης έχει αναπτυχθεί σημαντική ερευνητική δραστηριότητα στην περιοχή της Παραγοντοποίησης Τανυστών (ΠΤ). Αυτή η δραστηριότητα έχει οδηγήσει 1) σε δημοσιεύσεις σε κορυφαία επιστημονικά συνέδρια και περιοδικά και 2) σε παράλληλες υλοποιήσεις, μέσω C++ και Message Passing Interface (MPI), αλγορίθμων ΠΤ σε συστήματα κατανεμημένης μνήμης (distributed memory). Εκτός από την ΠΤ, το toolbox θα περιλαμβάνει μία λίστα παραγοντοποιήσεων και πληρώσεων, όπως Tucker, INDSCAL, PARAFAC2, ανάλογα με τη φύση των δεδομένων. Επιπλέον, θα δίνεται η δυνατότητα επιβολής δομής στους λανθάνοντες παράγοντες, όπως αραιότητα, συμμετρία, ορθογωνιότητα, κ.α.

Για τη μεγιστοποίηση της εφαρμοσιμότητας του toolbox σε πολυεπεξεργαστικά συστήματα διαφόρων ειδών (κατανεμημένης ή διαμοιρασμένης μνήμης, συνδυασμό CPU-GPU, κτλ), θα αναπτύξουμε υλοποιήσεις των αλγορίθμων σε MPI, OpenMP, και OpenCL.

2) Ανάπτυξη παράλληλων αλγορίθμων τανυστών για την επεξεργασία fMRI. H λειτουργική μαγνητική τομογραφία (fMRI) είναι η πιο σύγχρονη και δημοφιλέστερη μέθοδος χαρτογράφησης του ανθρώπινου εγκεφάλου με σημαντικές εφαρμογές στην κλινική πράξη (νευρολογία και νευροχειρουργική). Η ανάλυση των δεδομένων fMRI είναι εξαιρετικά απαιτητική εξαιτίας συνδυασμού μεγάλου όγκου δεδομένων και μικρού σηματοθορυβικού λόγου (signal-to-noise ratio). Η χρήση τανυστικών μοντέλων για την ανάλυση δεδομένων fMRI έχει προσελκύσει σημαντικό ερευνητικό ενδιαφέρον πρόσφατα διότι διατηρεί την πολυδιάστατη δομή τους. Όμως, γενικά, τα κλασσικά τανυστικά μοντέλα δεν είναι πλήρως συμβατά με τα δεδομένα fMRI. Στόχος μας είναι η κατάστρωση τανυστικών μοντέλων κατάλληλων για μοντελοποίηση δεδομένων fMRI, και η ανάπτυξη παράλληλων αλγορίθμων για την παραγοντοποίηση ή την πλήρωσή τους.

Στα πλαίσια του PARTENSOR, προβλέπεται επίσης αξιολόγηση της εγκυρότητας των μοντέλων που θα αναπτυχθούν σε πραγματικά δεδομένα από ικανό αριθμό δοκιμασιών ενεργοποίησης (κινητικών και νοητικών) και ατόμων, σε σύγκριση με υφιστάμενες, πρότυπες διαδικασίες ανάλυσης και εξαγωγής χαρτών ενεργοποίησης.