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并行计算在生物医学中的应用

胡虹瑛  
【摘要】: 虽然计算机技术在生物医学领域已经广泛应用,然而随着需要处理的生物医学信息的海量增长,传统单服务器模式的数据处理方式在对系统的扩展集成以及升级维护方面均无法满足需求。另一方面,面对海量数据的处理,现有计算机在数据处理上亦出现速度瓶颈,迫切需要一个高速运算的平台。事实上,目前并行计算已经成为解决这些问题的唯一出路。在生物医学信息处理和维护中,如何通过共享数据,利用网络共享资源,构建各计算机之间信息共享、数据处理、事务处理的平台有着重大的研究和应用价值,也是使生物医学工程走向国际化、高效化的一个重要途径。但是,虽然在硬件上集群等高性能计算机已经得到了极大的发展,但并行计算在软件上的实施难度也非常明显,同时并行计算算法本身存在的复杂性,使得并行计算在生物医学领域的应用还需要一个很漫长的过程。 本文针对生物医学工程中的三个不同领域,分别对并行计算在这些领域中的应用进行了初步研究和尝试,即并行计算在生物医学信息处理中的应用、并行计算在生物医学控制系统中的应用、并行计算在生物医学信息管理系统中的应用。针对并行计算在生物医学信息处理的研究中,论文以高性能计算集群为例,首先介绍了并行计算的基本理论,在普通PC机上搭建基于Linux和MPI的实验环境,实现基于MPI的并行FFT运算,并对其性能进行相应的测试分析;并行控制系统方面,以污水处理监控系统为例,构建多台PLC的分布式控制系统,并应用多线程原理用一台上位机实时并行监控两台下位机;最后,并行生物医学信息管理系统中的应用则以上海第六人民医院分布式医学在线考试系统为例,通过采用Web Services和.NET Remoting技术构建并行数据库访问架构,并利用多线程实现并发查询、存储过程等技术进行优化,初步证明该并行访问体系能有效提高查询速度,为医学在线考试系统的全面推广奠定基础。 实践证明,并行计算在生物医学工程的各个领域中具有广泛的应用价值,能有效提高作业效率。


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