Extreme-scale precision imaging in radio astronomy

射电天文学中的超尺度精密成像

基本信息

  • 批准号:
    2662675
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2022 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Because of superior angular resolutions and sensitivities, next-generation radio interferometers based on aperture synthesis are expected to make breakthroughs and bring answers to essential questions in astronomy. However, the sensing strategy of interferometers only provides incomplete linear information of the original sky. Recovering the clean image from the blur and noisy received data forms a complicated ill-posed inverse imaging problem. Additionally, the gigantic scales of the new radio telescopes, such as Square Kilometres Array (SKA), also bring enormous data flows, commensurate to the target scale, unprecedented precision and sensitivity. The wide-band image cubes generated by SKA will reach the size of 1 Petabyte. To meet the capabilities of such powerful equipment, every section in the image processing pipeline needs to be tuned. Nowadays, optimisation is suggested to be one of the promising frameworks in designing deconvolution algorithms for astronomical imaging. And the objective function can be seen as the sum combination of fidelity term and regularisation term. Thanks to relevant research into faceted processing of regularisation terms, the large data volumes can be divided into small and overlapped blocks first. Then parallel processing becomes possible, and the scalability is greatly improved. Another noticeable trend is introducing deep learning frameworks into astronomical imaging to take the advantages of scalability and parallelism in neural networks. An exciting progress is using neural networks to approximate regularisation operators and integrate into image recovery process. This PhD project will start by extending current optimisation astronomical imaging algorithms and leverage the power of neural networks to improve the resolution and dynamic range of the reconstructed images. Then, the parallelism and scalability will be investigated and optimised, aiming to scale these algorithms up to meet the requirements of next-generation radio interferometers. Feeding into this, the calibration problems and uncertainty qualification problems in astronomical imaging will be considered. The ultimate goal of this project is implementing those optimised algorithms and deploying them on production HPC systems to fine tune the implementations and algorithms and making them performant and scalable for real world applications. One key feature in enabling this is the introduction of heterogeneous computing into the implementations. Besides CPU nodes, there is a range of computing hardware, such as GPUs, FPGAs, DSPs, etc., that can be integrated into this process to further improve processing speeds. Additionally, the algorithms for radio astronomical imaging are also applicable in solving medical imaging problems. As such, the data sets used to evaluate and optimise our algorithms and implementations will be extended to medical imaging after the results have been tested in astronomical imaging. Lastly, I will further apply the experience in extreme scale astronomical imaging and HPC system to other fields if possible, such as designing specific processing units for astronomical imaging and optimising large sale rendering problems on HPC machines.
基于孔径合成技术的下一代射电干涉仪由于具有上级角分辨率和灵敏度,有望取得突破性进展,为天文学的基本问题带来答案。然而,干涉仪的感测策略仅提供原始天空的不完整线性信息。从模糊和噪声的接收数据中恢复干净的图像形成了复杂的不适定逆成像问题。此外,新射电望远镜的巨大规模,如平方公里阵列(SKA),也带来了与目标规模相称的巨大数据流,前所未有的精度和灵敏度。SKA产生的宽带图像立方体将达到1 PB的大小。为了满足如此强大的设备的能力,图像处理管道中的每个部分都需要调整。目前,最优化被认为是设计天文成像反卷积算法的最有前途的框架之一。目标函数可以看作是保真度项和正则化项的总和。由于对正则化项的分面处理的相关研究,可以首先将大数据量划分为小的和重叠的块。然后并行处理成为可能,并且可扩展性大大提高。另一个值得注意的趋势是将深度学习框架引入天文成像,以利用神经网络的可扩展性和并行性。一个令人兴奋的进展是使用神经网络来近似正则化算子并集成到图像恢复过程中。这个博士项目将从扩展当前的优化天文成像算法开始,并利用神经网络的力量来提高重建图像的分辨率和动态范围。然后,并行性和可扩展性将被调查和优化,旨在扩大这些算法,以满足下一代无线电干涉仪的要求。在此基础上,将考虑天文成像中的定标问题和不确定度评定问题。该项目的最终目标是实现这些优化的算法,并将其部署在生产HPC系统上,以微调实现和算法,并使其具有真实的应用程序的性能和可扩展性。实现这一点的一个关键特性是将异构计算引入到实现中。除了CPU节点,还有一系列计算硬件,如GPU、FPGA、DSP等,其可以集成到该过程中以进一步提高处理速度。此外,射电天文成像算法也适用于解决医学成像问题。因此,用于评估和优化我们的算法和实现的数据集将在天文成像中测试结果后扩展到医学成像。最后,如果可能的话,我将把在极端规模天文成像和HPC系统方面的经验进一步应用到其他领域,例如设计用于天文成像的特定处理单元和优化HPC机器上的大型销售渲染问题。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

吉治仁志 他: "トランスジェニックマウスによるTIMP-1の線維化促進機序"最新医学. 55. 1781-1787 (2000)
Hitoshi Yoshiji 等:“转基因小鼠中 TIMP-1 的促纤维化机制”现代医学 55. 1781-1787 (2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
LiDAR Implementations for Autonomous Vehicle Applications
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
生命分子工学・海洋生命工学研究室
生物分子工程/海洋生物技术实验室
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
吉治仁志 他: "イラスト医学&サイエンスシリーズ血管の分子医学"羊土社(渋谷正史編). 125 (2000)
Hitoshi Yoshiji 等人:“血管医学与科学系列分子医学图解”Yodosha(涉谷正志编辑)125(2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Effect of manidipine hydrochloride,a calcium antagonist,on isoproterenol-induced left ventricular hypertrophy: "Yoshiyama,M.,Takeuchi,K.,Kim,S.,Hanatani,A.,Omura,T.,Toda,I.,Akioka,K.,Teragaki,M.,Iwao,H.and Yoshikawa,J." Jpn Circ J. 62(1). 47-52 (1998)
钙拮抗剂盐酸马尼地平对异丙肾上腺素引起的左心室肥厚的影响:“Yoshiyama,M.,Takeuchi,K.,Kim,S.,Hanatani,A.,Omura,T.,Toda,I.,Akioka,
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:

的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('', 18)}}的其他基金

An implantable biosensor microsystem for real-time measurement of circulating biomarkers
用于实时测量循环生物标志物的植入式生物传感器微系统
  • 批准号:
    2901954
  • 财政年份:
    2028
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Exploiting the polysaccharide breakdown capacity of the human gut microbiome to develop environmentally sustainable dishwashing solutions
利用人类肠道微生物群的多糖分解能力来开发环境可持续的洗碗解决方案
  • 批准号:
    2896097
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
A Robot that Swims Through Granular Materials
可以在颗粒材料中游动的机器人
  • 批准号:
    2780268
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Likelihood and impact of severe space weather events on the resilience of nuclear power and safeguards monitoring.
严重空间天气事件对核电和保障监督的恢复力的可能性和影响。
  • 批准号:
    2908918
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Proton, alpha and gamma irradiation assisted stress corrosion cracking: understanding the fuel-stainless steel interface
质子、α 和 γ 辐照辅助应力腐蚀开裂:了解燃料-不锈钢界面
  • 批准号:
    2908693
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Field Assisted Sintering of Nuclear Fuel Simulants
核燃料模拟物的现场辅助烧结
  • 批准号:
    2908917
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Assessment of new fatigue capable titanium alloys for aerospace applications
评估用于航空航天应用的新型抗疲劳钛合金
  • 批准号:
    2879438
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
CDT year 1 so TBC in Oct 2024
CDT 第 1 年,预计 2024 年 10 月
  • 批准号:
    2879865
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Developing a 3D printed skin model using a Dextran - Collagen hydrogel to analyse the cellular and epigenetic effects of interleukin-17 inhibitors in
使用右旋糖酐-胶原蛋白水凝胶开发 3D 打印皮肤模型,以分析白细胞介素 17 抑制剂的细胞和表观遗传效应
  • 批准号:
    2890513
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Understanding the interplay between the gut microbiome, behavior and urbanisation in wild birds
了解野生鸟类肠道微生物组、行为和城市化之间的相互作用
  • 批准号:
    2876993
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship

相似国自然基金

基于热量传递的传统固态发酵过程缩小(Scale-down)机理及调控
  • 批准号:
    22108101
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于Multi-Scale模型的轴流血泵瞬变流及空化机理研究
  • 批准号:
    31600794
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于异构医学影像数据的深度挖掘技术及中枢神经系统重大疾病的精准预测
  • 批准号:
    61672236
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    64.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
城镇居民亚健康状态的评价方法学及健康管理模式研究
  • 批准号:
    81172775
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    14.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
嵌段共聚物多级自组装的多尺度模拟
  • 批准号:
    20974040
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    33.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
宇宙暗成分物理研究
  • 批准号:
    10675062
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
针对Scale-Free网络的紧凑路由研究
  • 批准号:
    60673168
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
语义Web的无尺度网络模型及高性能语义搜索算法研究
  • 批准号:
    60503018
  • 批准年份:
    2005
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
超声防垢阻垢机理的动态力学分析
  • 批准号:
    10574086
  • 批准年份:
    2005
  • 资助金额:
    35.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
探讨复杂动力网络的同步能力和鲁棒性
  • 批准号:
    60304017
  • 批准年份:
    2003
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Data Management Core
数据管理核心
  • 批准号:
    10682165
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
IAS 2023, the 12th IAS Conference on HIV Science, Brisbane, Australia, and virtually, 23-26 July 2023
IAS 2023,第 12 届 IAS HIV 科学会议,澳大利亚布里斯班,虚拟会议,2023 年 7 月 23-26 日
  • 批准号:
    10696505
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Implementation of an impact assessment tool to optimize responsible stewardship of genomic data in the cloud
实施影响评估工具以优化云中基因组数据的负责任管理
  • 批准号:
    10721762
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
EFFICIENT DIFFERENTIATION, SCALE-UP, AND MATURATION OF IPS DERIVED CARDIOMYOCYTES
IPS 来源的心肌细胞的有效分化、放大和成熟
  • 批准号:
    10761485
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Using proteogenomics to assess the functional impact of alternative splicing events in glioblastoma
使用蛋白质基因组学评估选择性剪接事件对胶质母细胞瘤的功能影响
  • 批准号:
    10577186
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Ethnically Diverse iPSC-Cardiomyocyte Panel for Pharmacogenomics and Drug Safety Testing
用于药物基因组学和药物安全性测试的种族多样化 iPSC-心肌细胞小组
  • 批准号:
    10755624
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Targeting tumor microenvironment by nanoimmunodrugs for glioma treatment
纳米免疫药物靶向肿瘤微环境治疗神经胶质瘤
  • 批准号:
    10743942
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Wafer-Scale Ultrathin Layered Device Array Assembly through a Precision Soft-Robotic Stamp Transfer Process
通过精密软机器人印模转移工艺组装晶圆级超薄分层器件阵列
  • 批准号:
    2243477
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
SBIR Phase II: Clinical scale and testing of the first virus-free precision gene edited cell therapy for veterinary oncology
SBIR II 期:第一个用于兽医肿瘤学的无病毒精准基因编辑细胞疗法的临床规模和测试
  • 批准号:
    2243587
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Cooperative Agreement
'Mosaicism in Human Tissues, from Telomere to Telomere to RFA-22-013: "Somatic Mosaicism across Human Tissues Program: Genome Characterization Centers."
“人体组织中的镶嵌现象,从端粒到端粒再到 RFA-22-013:“人体组织中的体细胞镶嵌现象:基因组表征中心。”
  • 批准号:
    10662071
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了