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Earth Computing Workshop na UCSD

Cluster computacional de Orange Pi´s a energia solar instalados no Earth Computing Initiative da UCSD em Calzona, California.
Prof. Brett Stalbaum e Cicero Silva
Prof. Brett Stalbaum e Cicero Silva

Entre os dias 29 de agosto e 02 de setembro fui convidado para ministrar o curso “Earth Computing” na Universidade da Califórnia em San Diego (UCSD). O convite partiu do Walkingtools Lab, hospedado no CALIT2 da UCSD. O workshop apresentou o projeto de um cluster computacional que vem sendo desenvolvido por mim em parceria com o Prof. Brett Stalbaum e com pesquisadores do San Diego Supercomputer Center da UCSD e do Laboratório (ver aqui: http://ucsdnews.ucsd.edu/pressrelease/sdsc_uses_meteor_raspberry_pi_cluster_to_teach_parallel_computing).

San Diego Supercomputer Center na UCSD

A proposta é criar um cluster computacional de baixo custo para pesquisas experimentais com sensores remotos, com o objetivo de conectar e obter dados a partir dos sensores em localidades distantes a um baixo custo. O cluster inicialmente é composto por 10 Orange Pi´s e seu funcionamento é a energia solar, com um setup de baterias Tesla que permitem que os computadores continuem funcionando por 3 horas durante a noite.

O objetivo do projeto é criar formas alternativas de envio de dados que não necessitem de energia elétrica e conexão à internet convencional. Além disso, o cluster utiliza a rede de telefonia para envio dos dados, com baixa taxa de transferência de dados, tendo em vista que os sensores não necessitam de grande quantidade de tráfego de dados. Outro tópico que está sendo experimentado, em substituição à telefonia celular, que possui alto custo, é o envio de dados por ondas de rádio em freqüencias abertas de FM (rádio amador). Os cluster computacionais e seus sensores foram instalados em uma localidade remota, na região de Big River, na Caliórnia, e são acessíveis por rádio a distância. O projeto tem como objetivo analisar a viabilidade de novas formas de envio de dados, a partir de sensores, que possibilitem a conectividade e acesso à internet por meio de propostas de baixo custo, ou que utilizem tecnologias que, apesar de existentes, não são utilizadas por serem consideradas obsoletas. Os campos de aplicação do projeto tem sido aplicações na área de sensoreamento remoto de dados metereológicos e, mais recentemente, foi criado um sistema de envio de dados médicos do condado de Calzona, aonde não existe suporte de saúde para os residentes, para o sistema de saúde municipal na cidade de Big River.

Workshop sobre o projeto Earth Computing na UCSD

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Clusters computacionais de 10 computadores Orange Pi’s conectados, por meio de um modem SIMCard 3G, à internet e com energia elétrica gerada a partir de placas solares.

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Na semana de 29/08 a 02/09 farei um Workshop sobre o projeto Earth Computing a convite da Universidade da Califórnia, San Diego (UCSD). O evento tratará da criação de clusters computacionais de baixo custo utilizando computadores de baixa performance Orange Pi’s alimentados a energia solar. O projeto já está em fase de testes e dois protótipos já funcionam em localidades remotas no deserto da Califórnia. O sistema de administração dos clusters é o mesmo utilizado em computação de alta performance em supercomputadores, no caso a plataforma Hadoop.
O objetivo do projeto é criar servidores de baixo custo que possam rodar queries simples em uma base de dados complexa, por meio da utilização de computadores que custam menos de 10 dólares cada (35 reais). A utilização de uma plataforma de computação distribuída como a Hadoop tem o objetivo de otimizar ao máximo a performance de buscas utilizando protocolos computacionais de inteligência artificial de alta complexidade e, ao mesmo tempo, utilizar recursos computacionais de baixo custo, cortando custos como energia elétrica, por exemplo, já que os clusters funcionam a energia solar e não necessitam de refrigeração. É importante notar que este é um projeto experimental e, portanto, não busca obter resultados consistentes de performance comparados a um computador que gasta centenas de milhares de reais ou dólares anualmente em energia elétrica, tanto para manter seus processadores funcionando quanto para manter sua infraestrutura refrigerada, como é o caso nas grandes empresas de computação de serviços distribuídos, que hoje resfriam seus computadores em datacenters localizados em containers posicionados no fundo do oceano.

CineGrid Brasil team shows Ophthalmic Laser Surgery @ CineGrid Workshop 2015

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[en] Teams from the Digital Video Applications Laboratory (LAViD) of the Federal University of Paraíba (Universidade Federal da Paraíba – UFPB), Mackenzie University and the São Paulo Federal University (Universidade Federal de São Paulo – Unifesp) have displayed images of the first laser eye surgery captured with a camera capable of shooting 1000 frames per second at 4K resolution, an ultra-high resolution standard, during the CineGrid, held at the University of California, San Diego (UCSD). The demonstration allowed the audience to clearly see the laser acting on the cornea of the patient, which cannot be seen with the naked eye.

The video was captured and reproduced uncompressed, at 1000 frames per second (fps), in a transmission rate above 100 Gbps. In addition to that, the images were also shown seamlessly with the Collaboration and Visualization Panel (Sage), a project of the Electronic Visualization Laboratory (EVL) at the University of Chicago, USA. The images of the eye surgery were recorded with a special Phantom camera, capable of producing about one Terabyte (TB) of data every three minutes.

The capture of these images was carried out by teams from the Cinematic Arts Laboratory (LabCine) of Mackenzie University, and the Telessaúde Brasil Redes Laboratory, at Unifesp. From the beginning, the project has been supported by RNP as part of the activities of the Committee for Technological Forecasting in Video Collaboration.

The session was attended by an audience comprising researchers and representatives from research centers and educational institutions from Brazil, the US, Japan and other countries.

Scientific Connection

According to the Unifesp researcher, Cicero Inacio da Silva, the development of this technology will enable residents in ophthalmology, engaged in the field of refractive surgery, to observe the laser acting on the patient, in order to view its effects on the cornea.  The ideia is to create the proper conditions so, in the near future, surgeries are broadcasted to several locations, assisting the training of medical residents in ophthalmology.

He said that one of the challenges announced by the Brazilian team during the 2015 CineGrid is to live broadcast a surgery captured at 1000 fps, at 4K, in the next CineGrid, to be held in San Diego in December 2016. The challenge will require approximately 120 Gbps of dedicated connectivity, directly attached to the camera, which does not exist yet between Brazil and the United States, but could be developed soon, so this scientific connection is established in the fields of telemedicine, telehealth, video collaboration and advanced visualization.

Fogo Player

One the technologies that have enabled this successful experience at the CineGrid was the Fogo Player, a software package created by LAViD researchers, which makes possible the projection of videos at 4K resolution, and in 3D (stereoscopy), providing many possibilities of use in sports events, shows and surgical procedures for purposes of continuous education in telemedicine.

Another special feature of the Fogo Player system is to enable the instantaneous communication between those involved in the broadcasted event and the audience, which stresses the importance of its use in distance learning.  The project has been developed since 2001, with the support of the RNP.

Links for the image of the presentation @ CineGrid San Diego 2015: https://goo.gl/photos/9mMLHtag6zhrssRn7
Link for the images of the film capture at UNIFESP: https://goo.gl/photos/7LE8FVDCWx2MKffE7

Media: RNP website: https://www.rnp.br/en/noticias/first-laser-surgery-captured-in-1000-frames-per-second-at-4k-resolution
CineGrid Brasil website: http://cinegridbr.org/2015/12/16/cinegrid-brasil-team-shows-ophthalmic-laser-surgery-cinegrid-workshop-2015/

[pt] Cicero Inacio da Silva, Guido Lemos, Eliane Mayumi Nakano e Jane de Almeida, pesquisadores do LAVID/UFPB, do Laboratório de Artes Cinemáticas (LabCine/Mackenzie), do Setor de Cirurgia Refrativa do departamento de Oftalmologia (UNIFESP) e do Laboratório Telessaúde Brasil Redes da UNIFESP, participaram da última edição do CineGrid Workshop 2015, na Universidade da Califórnia, San Diego (UCSD), com uma demonstração da primeira cirurgia oftalmológica a laser captada com uma câmera capaz de filmar 1000 quadros por segundo na definição 4K. A câmera utilizada foi uma Phantom, da empresa Vision Research, especializada em equipamentos de ultra alta resolução. A câmera gera algo em torno de 1 Tb de dados a cada 3 minutos. A captação da cirurgia foi realizada pela equipe do LabCine, da Universidade Mackenzie, em parceria com o Laboratório do Programa Telessaúde Brasil Redes da UNIFESP. A pesquisa contou com o apoio do Setor de cirurgia refrativa, do Departamento de Oftalmologia, da Universidade Federal de São Paulo. Como não existe ainda um player para visualizar os resultados, a equipe do LAVID desenvolveu uma adaptação do FOGO Player, um sistema de visualização de conteúdos em UHD (ultra alta definição), para poder rodar os 1000 frames por segundo em 4K. O resultado obtido foi significativo, pois é possível observar a ação do laser na córnea do paciente, o que não é possível ser visualizado a olho nu. O desenvolvimento dessa tecnologia permitirá que os residentes da área de oftalmologia, ligada ao campo da cirurgia refrativa, possam observar a ação do laser no paciente e poder visualizar os efeitos do laser na córnea. A ideia é poder criar condições para que as cirurgias possam, em um futuro breve, ser transmitidas para diversas localidades, auxiliando na formação de residentes médicos na área da cirugia refrativa. Um dos desafios que a equipe do Brasil levou para o CineGrid 2015 é fazer a transmissão de uma cirurgia captada a 1000 fps em 4K para o próximo CineGrid San Diego em dezembro de 2016. Contudo, o desafio é bastante intenso, pois demandará, nada mais nada menos do que 120 Gbps de conectividade dedicada conectada diretamente à câmera, o que ainda não existe entre Brasil e Estados Unidos, mas que poderá ser desenvolvida em breve para que essa conexão científica se estabeleça no campo da telemedicina, telessaúde, video colaboração e visualização avançada.
As imagens da apresentação no CineGrid San Diego podem ser acessadas aqui: https://goo.gl/photos/9mMLHtag6zhrssRn7

Talks @ WebMedia 2015

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Jane de Almeida, Denise Stringhini, Maria Amelia Eliseo e eu apresentamos o paper Big Data, no Data (dx.doi.org/10.13140/RG.2.1.3556.5526), no 21o Simpósio Brasileiro de Multimídia e Web (WebMedia 2015), que aconteceu de 27 a 30 de outubro de 2015 em Manaus

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Além disso, Brett Stalbaum e eu também apresentamos nossa proposta de clusters computacionais a energia solar, ligados em rede de Raspberry Pi’s e Orange Pi’s.

Artigos aprovados no Sixth International Conference on the Image (UC Berkeley)

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Os artigos Pixel Race: Toward a Domegemegrottebyte image, escrito por mim, em parceria com Jane de Almeida e Brett Stalbaum, e New Media and Old Media: Media and Its Displacement to Data, escrito em parceria com Jane de Almeida, foram aceitos para o Sixth International Conference on the Image, que este ano acontece nos dias 29 e 30 de outubro de 2015 na Universidade da Califórnia, Berkeley.

Cirurgia 4K no CineGrid International Workshop 2014

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A experiência de captação e transmissão da primeira cirurgia oftalmológica em 4K foi apresentada no CineGrid International Workshop na Universidade da Califórnia em San Diego (UCSD). A mesa foi apresentada por mim e teve a participação do Prof. Guido Lemos (UFPB), dos Professores Milton Yogi e Paulo Schor da UNIFESP e do pesquisador e professor Michal Krsek da CESNET de Praga.