基于網(wǎng)絡傳輸?shù)墓鈱W分子影像仿真平臺及其加速方法.pdf

1、激光技術(shù)的出現(xiàn)使得光學成像技術(shù)在現(xiàn)代醫(yī)學和生物學中的應用越來越廣泛。隨著光學成像技術(shù)的不斷發(fā)展，迫切需要更為準確地認識光子在復雜生物組織中的傳輸過程。蒙特卡洛方法（Monte Carlo Method，MCM）能夠精確地描述光在生物組織中的傳輸過程或規(guī)律，被研究人員譽為求解光傳輸問題的金標準。然而，由于隨機統(tǒng)計特性，MCM執(zhí)行效率偏低，阻礙了MC方法在醫(yī)學領(lǐng)域更深層次的推廣。本文以提高 MCM仿真效率為目標，建立了一個基于網(wǎng)絡傳輸?shù)墓鈱W

2、分子影像仿真平臺并提出相應的仿真加速方法。
　　本文針對現(xiàn)有光學分子影像仿真平臺使用復雜并且效率低下的問題，建立了基于網(wǎng)絡傳輸?shù)墓鈱W分子影像仿真平臺（MOSE Online Version）。該平臺分為前端動態(tài)網(wǎng)頁、后端光傳輸蒙卡仿真服務器和顯示插件三部分。首先，對平臺的整體結(jié)構(gòu)、仿真算法、頁面顯示及結(jié)果展示等部分進行獨特設計與實現(xiàn)。其次，為了確保仿真平臺的穩(wěn)定性，設計并完成了一系列的測試工作，包括操作界面測試、功能測試和兼容性測

3、試等。并基于兩組相同的物理模型，將基于網(wǎng)絡傳輸?shù)姆抡嫫脚_得到的仿真結(jié)果與本地仿真平臺所得到的結(jié)果進行對比，驗證基于網(wǎng)絡傳輸?shù)墓鈱W分子影像仿真平臺的準確性。最后，分別運行基于網(wǎng)絡傳輸與本地的仿真平臺，進行用戶使用效率的對比，結(jié)果表明基于網(wǎng)絡傳輸?shù)姆抡嫫脚_可以顯著改善用戶使用效率，減輕用戶端的使用負擔。
　　在多用戶多任務訪問MOSE Online Version平臺服務器時，會造成服務器數(shù)據(jù)擁堵甚至服務器崩潰的情況。本文提出了基于H

4、adoop的光傳輸蒙特卡洛仿真架構(gòu)來解決這一問題。首先，使用 Hadoop架構(gòu)執(zhí)行與光傳輸蒙卡仿真機制相似的 PI運算，對該框架執(zhí)行蒙特卡洛方法的可行性進行驗證。其次，建立了基于云計算系統(tǒng)的光傳輸蒙特卡洛仿真模型。并在該模型基礎(chǔ)上，利用多臺計算機組成的基于 Hadoop架構(gòu)的 MapReduce計算集群，結(jié)合光在介質(zhì)內(nèi)傳輸時按步長吸收權(quán)值的模型特性，建立了標準化的蒙特卡洛仿真程序接口。最后，將該仿真程序包導入MapReduce計算集群進