英伟达 CUDA 聚光灯: GPU 加速的动态空域配置研发
作者 Calisa Cole, 发表于 2012 年 1 月 27 日上午 10:33
本周聚光灯下的人物是 Bart Gallet，他是 Mosaic ATM公司的首席分析师。这家公司创立于 2004 年，主要从事改善空运效率与安全性方面的研发活动。 本访谈是英伟达 CUDA 聚光灯系列的一部分。 英伟达™ (NVIDIA®) : Bart, 跟我们谈谈 Mosaic ATM 吧。
Bart是一家专注于空中交通管理 (ATM) 技术解决方案的工程与咨询公司，在应用 NextGen研究项目上，该公司拥有技术与工程分析方面的专业技术。 : Mosaic ATM
Bart是一家专注于空中交通管理 (ATM) 技术解决方案的工程与咨询公司，在应用 NextGen研究项目上，该公司拥有技术与工程分析方面的专业技术。 : Mosaic ATM
我们的员工中不乏业内公认的专家，这些专家将国家空域系统 (NAS) 的大量运营知识与计算机科学、运营研究、系统工程以及人为因素等方面的各种能力和经验相结合。
英伟达: GPU 计算是如何在你们的研发活动中发挥作用的?
Bart空域以及空域交通流量的设计目前通过人工处理来完成。 为了实现 NextGen 的愿景，人们将分配空域资源，以便动态地满足交通需求。:
Bart空域以及空域交通流量的设计目前通过人工处理来完成。 为了实现 NextGen 的愿景，人们将分配空域资源，以便动态地满足交通需求。:
广域的动态空域配置 (DAC) 处理需要巨大的计算能力，因此大大阻碍了将这一概念转变为适当而可用的技术。 虽然可以使用定制的计算硬件来解决其中某些问题，但是这些硬件代价高昂，而且软件通常无法随着新技术的问世而轻松实现扩展。 为此，我们把目光投向英伟达 CUDA和基于 GPU 的系统。
英伟达: 动态空域配置为何重要?
Bart当今的空域运营将空域分割成诸多“区域”，通过限制路线和高度来安排飞行路线，以便使这些路线不超出区域的边界。:
Bart当今的空域运营将空域分割成诸多“区域”，通过限制路线和高度来安排飞行路线，以便使这些路线不超出区域的边界。:
目前，飞机的路线和高度限制在很大程度上是对空域进行静态分区的结果。 这种空域静态分区让空中交通专家 (ATS) 能够有效安排交通流量、始终了解状况，从而确保空运安全。
随着我们朝 NextGen 的方向迈进，了解当前程序的这些重要方面是必不可少的，设计的未来程序必须继续满足基本的安全要求。 理想的空运系统让班机能够最大限度地循着用户首选的轨道运行。
然而，仍然有必要确保区域内的工作负荷和复杂度 —— 即动态密度 (DD) 始终低于最大阈值。
现在，空域设计与所需的飞行路线之间协调的联动导致区域内的路线既复杂又有条不紊，让 ATS 能够始终了解状况并保持安全。 在 NextGen 中，动态空域配置和基于轨道的运营概念力求尽可能允许使用用户首选的轨道，这样将缩短飞行时间、减少燃油消耗。
英伟达: 你们利用 CUDA 取得了哪些优势?
Bart通过使用一块包含 448 个流处理器且配备 3GB 显存的英伟达™ (NVIDIA®) Tesla™ C2050 PCI Express 显卡，我们已经在各种大小的数据集上实施了涉及四种 DD 衡量指标的并行 CUDA DD 库 (CUDD)。:
Bart通过使用一块包含 448 个流处理器且配备 3GB 显存的英伟达™ (NVIDIA®) Tesla™ C2050 PCI Express 显卡，我们已经在各种大小的数据集上实施了涉及四种 DD 衡量指标的并行 CUDA DD 库 (CUDD)。:
CUDD 库与测试装置相结合，还调用了我们特定 DD 衡量指标的原始串行代码，作为我们进行比较的基线。 测试是在我们的 PC 上进行的，该 PC 配有英伟达 Tesla、工作频率为 2.80 GHz 的 Intel i7 处理器以及 8GB 内存。 在处理较小的数据集时，优势不如较大的数据集明显。 然而，在较大的数据集上，同样的计算预排序阶段，CUDA 版本比串行版本快 14 倍以上。
英伟达: 当你们考虑未来的空中交通管理时，你们认为与现在相比最大的变化是什么?
Bart未来空中交通管理中最重大的变化是计算机与人类决策过程的结合。 现在，虽然控制员和空中交通管理员可以用到基于计算机的工具，但是这些工具几乎没什么「智能」可言，而且这些工具中存在的智能与人类之间的互动性很差。:
Bart未来空中交通管理中最重大的变化是计算机与人类决策过程的结合。 现在，虽然控制员和空中交通管理员可以用到基于计算机的工具，但是这些工具几乎没什么「智能」可言，而且这些工具中存在的智能与人类之间的互动性很差。:
因为需要系统监控、异常检测与处理、公众认知与接受，所以人类作为决策者，仍然将是未来空中交通管理中的核心组成部分。
然而，人机紧密结合将让计算机能够为人类加强监控和安全性/稳健性，而人类也将为计算机起到同样的作用。
英伟达: 你们是否会将 GPU 计算用于其它项目?
Bart诸多 Mosaic ATM NextGen 项目均有机会应用 GPU 计算。 有两个项目可能会用到 GPU 计算，其中一个是利用 GPU 计算来加速计算量繁重的空中交通录像数据后期处理，以生成衡量指标以及为事件和异常现象而挖掘数据。 我们还考虑利用 GPU 计算来支持实时执行粒子过滤器，以检测具体的事件和飞行模式。:
Bart诸多 Mosaic ATM NextGen 项目均有机会应用 GPU 计算。 有两个项目可能会用到 GPU 计算，其中一个是利用 GPU 计算来加速计算量繁重的空中交通录像数据后期处理，以生成衡量指标以及为事件和异常现象而挖掘数据。 我们还考虑利用 GPU 计算来支持实时执行粒子过滤器，以检测具体的事件和飞行模式。:
Mosaic 公司的自主系统事业部目前也正在考查 GPU 在应用程序中带来性能提升的潜力，这些应用程序涉及追踪水上视觉特性、从含有很多噪点的传感器元数据以及图像与视频处理算法的结果中确定摄像头姿势。
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简历
Bart Gallet 先生是 Mosaic ATM 公司的首席分析师，负责研发国家空域系统中先进的无人飞机系统自主技术。 他持有比利时肯潘天主教高等专业学院的电子工业工程学士学位、英国克兰菲尔德大学航空电子学硕士学位。
Bart Gallet 先生是 Mosaic ATM 公司的首席分析师，负责研发国家空域系统中先进的无人飞机系统自主技术。 他持有比利时肯潘天主教高等专业学院的电子工业工程学士学位、英国克兰菲尔德大学航空电子学硕士学位。
