Podívejte se, jaká praktická využití nabízí Laboratoře vizualizace a virtuální reality, které fungují při IT4Innovations.
Simulátor vlaku
Spolupracujeme na vývoji softwarového simulátoru, který virtualizuje traťové podmínky a umožní realizovat testovací jízdy v laboratorním prostředí.
Tento grafický simulátor je klíčovou součástí projektu jehož cílem je vyvinout funkční vzorek drážního vozidla detekující překážky v jízdním profilu s použitím soustavy čidel a sofistikované architektury zpracování dat.
Proudění kapaliny – Přepad
CFD (computational fluid dynamic) metody lze využít při návrhu a optimalizaci vtokových a výtokových objektů s volnou hladinou jako jsou například splavy. Jedná se o simulace multifázového proudění a modelování volné hladiny. Tvar splavu má vliv na životnost konstrukce jako takové. Video znázorňuje výsledek multifázového proudění metodou VoF (volume of fluid) s použitím open-source simulačního nástroje OpenFOAM na šípovém přepadu. Zobrazen je přechod mezi jednotlivými fázemi, v tomto případě mezi vodou a vzduchem.
Doménové dekompozice
Pro optimální využití superpočítačů při použití numerických simulací fyzikálních procesů se často používají tzv. metody doménové dekompozice. Ty umožnují rozdělení rozsáhlých úloh tak, aby bylo dosaženo paralelní škálovatelnosti daného výpočtu, respektive vybalancování výpočetních kapacit. Video znázorňuje geometrickou doménovou dekompozici aplikovanou na proudový motor. Doménová dekompozice je důležitou součástí optimálních algoritmů schopných využít potenciál nejmodernějších HPC technologií.
Externí aerodynamika
Výpočty externí aerodynamiky patří v dnešní době k standardním nástrojům při návrhu a optimalizaci tvaru vozidel všech typů. Numerické simulace lze využít například k optimalizaci tvaru karoserie pro snížení koeficientu odporu, optimalizaci vybraných částí vozidel tak, aby bylo dosaženo co možná nejnižšího generování akustických emisí, či k optimalizaci přítlačných křídel ke zvýšení přítlačné síly. Video ukazuje vizualizaci výsledného rychlostního pole závodního auta vyvíjeného v rámci studentské soutěže v konstrukci vozů formule na VŠB-TUO.
Zpracování medicínských dat
V rámci spolupráce s lékaři Fakultní nemocnice Ostrava vyvíjíme nástroje na automatickou segmentaci a 3D rekonstrukci modelů tkání ze snímků z počítačové tomografie a magnetické rezonance. Využíváme strojového učení a fotorealistického vykreslování výsledných modelů na superpočítačích, což nám umožňujeme provádět přesnou a individualizovanou analýzu lékařských dat.
GPU akcelerovaný rendering velkých scén
Vyvíjíme vlastní metody a nástroje pro akceleraci fotorealistického renderování obrovských scén pomocí grafických akcelerátorů (GPU). V našem rendereru, který je plně kompatibilní s populárním komunitním nástrojem Blender, není velikost renderované scény omezena velikostí paměti jednoho GPU, ale data scény jsou rozděleny přes všechny akcelerátory. Přidáváním GPU tak neroste pouze rychlost renderování, ale také maximální velikost scény.
Tato metoda je schopna zajistit interaktivní fotorealistické vykreslování obrovských scén vhodné například pro architektonické prezentace.
Metoda je implementována na úrovni správy paměti, a je tedy nezávislá na použití konkrétního renderovacího algoritmu a jeho implementaci.
Produkční rendering
Díky superpočítačům našeho centra realizujeme produkční rendering obrovských 3D scén, a to v krátkém čase. Využíváme open source nástroje Blender a rendereru Cycles, který jsme modifikovali pro efektivní použití na superpočítačích. V rámci spolupráce s Blender Institute jsme takto pomáhali renderovat několik krátkých animovaných filmů z jejich produkce.
Vývoj octomilky obecné
Speciální volumetrické renderování čtyřrozměrných obrazových dat z fluorescenčního light-sheet mikroskopu umožňuje zobrazit vyvíjející se buněčná jádra ve vysokém rozlišení, a to přístupnou formou. K tomuto základu lze přidat zobrazení dodatečných informací jako například informace o rodokmenu sledovaných buněk, vektorová pole či barevné vyobrazení hodnot parametrů jednotlivých buněk - žádaná pomůcka evolučních biologů.
Penetrace vody do polymeru
Simulace z oblasti molekulární dynamiky zachycuje penetraci molekul vody do polymeru při teplotách od 0 – 200 °C. Ve videu je zachycen začátek simulace dlouhé 1ns, kde molekuly vody jsou označeny zeleně a polymer tvoří střední část objemu.
Bezpečnostní hologramy
Holografické bezpečnostní prvky jsou využívány pro ochranu zboží, cenin, bankovek a osobních dokumentů proti jejich padělání. Vhodnou kombinací přírodních nebo syntetických (počítačově generovaných) motivů s novými optickými jevy vznikají hologramy, které působí nejenom hezkým estetickým dojmem, ale je u nich i velice snadné rozeznat jejich pravost pouhým lidským okem. Optické efekty implementované do hologramů jsou založeny především na precizně navrhnutých nanostrukturách.
3D vizualizace struktury a její zobrazení ve virtuální realitě je užitečným nástrojem při návrhu a optimalizaci struktury před její finální výrobou.
Simulace dimeru kyseliny mravenčí
Animace zobrazuje simulaci dimeru kyseliny mravenčí při teplotě 2 Kelviny pomocí metody Monte Carlo. Při takto nízké teplotě začínají hrát důležitou roli i takzvané kvantové jevy, které se klasickou simulací nedají postihnout. Proto je třeba takové systémy simulovat metodami, které jsou vyvinuty tak, aby tyto kvantové jevy braly v potaz. V takovéto simulaci je zapotřebí vypočítat řádově stovky milionů hodnot interakční energie sil působících mezi částicemi.