Предметна област

Проектът BioAGE си поставя за цел създаването на програмируем информационно-изчислителен грид, който да осигури възможности за проектиране и създаване на алгоритми за търсене в неструктурирана информация, както и за обработка на медицински диагностични изображения в разпределена среда. Тази комплексна цел покрива три научно-приложни области:

1. Паралелни изчисления и разпределена обработка на данни;
2. Търсене в неструктурирана информация;
3. Цифрова обработка на графична информация (компютърно зрение, образна диагностика).

Паралелни изчисления

Последното десетилетие се отличава със значително увеличение на потреблението на компютърната техника и мрежи. В резултат на впечатляващото развитие на хардуера и софтуера днес през Интернет се предлагат разнообразно количество услуги за търсене и споделяне на информация, търговия, архивиране, банкиране и др. Независимо от вида и качеството на услугите, съществуват все още задачи, които не могат да се решат с конвенционалната техника и архитектура на корпоративните мрежи. Благодарение на развитието на Интернет, като глобална високоскоростна мрежа, споделянето на ресурси (данни или изчислителни мощности) и нови технологични възможности е станало възможно без добавянето на значителни инвестиции. Тези технологични възможности позволяват разпределено да се използват компютрите за решаване на мащабни изчислителни задачи, което днес е известно с популярното имe Grid Computing (изчисление чрез „решетка”). Подобен подход за изчисления и споделяне на данни през Интернет е известен още и като мета-изчисления, разширяеми изчисления, глобални или Интернет изчисления, а напоследък е популярна и реализацията на този подход без централен сървър P2P (компютър с компютър). Първоначалната концепция за Grid изчисления еволюира от свързване на географски разпръснати супер компютри в инфраструктура, която позволява да се стартират много приложения, да се споделя разнородна информация, да се осигури среда за съвместна работа на специалисти, да се извършват масивни изчисления или да се доставят услуги. Нещо повече, развитието на Интернет като Web среда е позволило Grid системите да работят като Web-базирани разпределени изчислителни среди. В този смисъл Интернет има достатъчен капацитет да посредничи като ключова технология при изграждането на Grid инфраструктури. Грид системите могат да се впергнат по подходящ начин за решение на редица комплексни и времеотнемащи задачи. Чрез проектът BioAGE се планира решението на три разпределени задачи:

1. Разпределено търсене в неструктурирана и хетерогенна инфорамация, като ЕЗД (електронни здравни досиета), лабораторни анализи, мета-данни в графични изображения и др.;

2. Автоматично нормализиране и обобщение на резултати получени от географски разпръснати хетерогенни източници (тази задача обхваща не само автономни центрове за управление на данни, но и изчислителни центрове);

3. Цифрова обработка на графична информация (прототипът на проекта ще бъде фокусиран в областта на медицинската образна диагностика), съхранена в различни географски изчислителни центрове или центрове за данни;

Търсене в неструктурирана информация

Днес съхранението на информацията и търсенето в нея са от фундаментално значение за развитието на съвременната цивилизация. Стандартните решения в тази област позволяват информацията да се организира и съхранява в структуриран табличен вид, наречен база от данни. От друга страна оперативно се създават множество електронни документи, които са с различен файлов формат, преназначение и съдържание, който включва, но не се изчерпва с текст, графична и аудио информация, връзки към други документи и външни източници на информация. Документът, който четете в момента, е пример за неструктурирана информация.

Проблемът със неструктурираната информация приема огромни размери особено когато източниците на тази информация са географски разпръснати и съдържат хетерогенни данни. Примерни сценарии на този проблем могат да се намерят навсякъде. Предмет на проекта BioAGE е да реши една примерна ситуация в областта на здравните досиета, където извършването на пълно текстово търсене върху разнотипни медицински, лабораторни, лични и мултимедиини данни би облекчило значително заинтересованите от това лица.

Цифрова обработка на графична информация

Цифровата обработка на графична информация е научна област с много широк спектър на приложение. Днес обработката на изображения се прилага в компютърното зрение, геодезията, медицината, физиката, компютърния дизайн и много други обрасти. Основни средства и операции за обработка на изображения са т.нар. точкови, локални и глобани операции. Тези опирации се прилагат в различни методи на съвременната био-медицина, включително и не само:

1. методи за контрол и сегментация на интензитета върху пикселите, както и различни видове хистограмни операции;

2. побитови операции върху пикселите, включително стандартните логически оператори, както и оператори за инвертиране и отместване не само на чернобели, но и на цветни изображения;

3. аритметични операции за сумиране, изваждане, умножение, деление и отместване на пиксели;

4. геометрични операции за транслиране, завъртане по ъгъл или увеличение и намаление на размера на изображенията, като са разгледани някои възможности за оптимизация на алгоритмите;

5. графични трансформации, като трансформация на Fourier, косинусова трансформация, трансформация на Hough и др.;

6. линейно и нелинейно заглаждане или подчертаване на ръбове, като филтри на медианата, Гаусов филтър за заграждане на ръбове и граници, множество алгоритми за подчертаване на ръбове и др.;