Aceleración de Algoritmos en Procesadores Multicore, GPGPU y FPGA. Algorithm Acceleration with Multicore, GPGPU and FPGA Processors.

El avance en la potencia de cómputo en nuestros días viene dado por la paralelización del procesamiento, dadas las características que disponen las nuevas arquitecturas de hardware. Utilizar convenientemente este hardware impacta en la aceleración de los algoritmos en ejecución (programas). Sin embargo, convertir de forma adecuada el algoritmo en su forma paralela es complejo, y a su vez, esta forma, es específica para cada tipo de hardware paralelo. En la actualidad los procesadores de uso general más comunes son los multicore, procesadores paralelos, también denominados Symmetric Multi-Processors (SMP). Hoy en día es difícil hallar un procesador para computadoras de escritorio que no tengan algún tipo de paralelismo del caracterizado por los SMP, siendo la tendencia de desarrollo, que cada día nos encontremos con procesadores con mayor numero de cores disponibles. Por otro lado, los dispositivos de procesamiento de video (Graphics Processor Units - GPU), a su vez, han ido desarrollando su potencia de cómputo por medio de disponer de múltiples unidades de procesamiento dentro de su composición electrónica, a tal punto que en la actualidad no es difícil encontrar placas de GPU con capacidad de 200 a 400 hilos de procesamiento paralelo. Estos procesadores son muy veloces y específicos para la tarea que fueron desarrollados, principalmente el procesamiento de video. Sin embargo, como este tipo de procesadores tiene muchos puntos en común con el procesamiento científico, estos dispositivos han ido reorientándose con el nombre de General Processing Graphics Processor Unit (GPGPU). A diferencia de los procesadores SMP señalados anteriormente, las GPGPU no son de propósito general y tienen sus complicaciones para uso general debido al límite en la cantidad de memoria que cada placa puede disponer y al tipo de procesamiento paralelo que debe realizar para poder ser productiva su utilización. Los dispositivos de lógica programable, FPGA, son dispositivos capaces de realizar grandes cantidades de operaciones en paralelo, por lo que pueden ser usados para la implementación de algoritmos específicos, aprovechando el paralelismo que estas ofrecen. Su inconveniente viene derivado de la complejidad para la programación y el testing del algoritmo instanciado en el dispositivo. Ante esta diversidad de procesadores paralelos, el objetivo de nuestro trabajo está enfocado en analizar las características especificas que cada uno de estos tienen, y su impacto en la estructura de los algoritmos para que su utilización pueda obtener rendimientos de procesamiento acordes al número de recursos utilizados y combinarlos de forma tal que su complementación sea benéfica. Específicamente, partiendo desde las características del hardware, determinar las propiedades que el algoritmo paralelo debe tener para poder ser acelerado. Las características de los algoritmos paralelos determinará a su vez cuál de estos nuevos tipos de hardware son los mas adecuados para su instanciación. En particular serán tenidos en cuenta el nivel de dependencia de datos, la necesidad de realizar sincronizaciones durante el procesamiento paralelo, el tamaño de datos a procesar y la complejidad de la programación paralela en cada tipo de hardware. Today´s advances in high-performance computing are driven by parallel processing capabilities of available hardware architectures. These architectures enable the acceleration of algorithms when thes ealgorithms are properly parallelized and exploit the specific processing power of the underneath architecture. Most current processors are targeted for general pruposes and integrate several processor cores on a single chip, resulting in what is known as a Symmetric Multiprocessing (SMP) unit. Nowadays even desktop computers make use of multicore processors. Meanwhile, the industry trend is to increase the number of integrated rocessor cores as technology matures. On the other hand, Graphics Processor Units (GPU), originally designed to handle only video processing, have emerged as interesting alternatives to implement algorithm acceleration. Current available GPUs are able to implement from 200 to 400 threads for parallel processing. Scientific computing can be implemented in these hardware thanks to the programability of new GPUs that have been denoted as General Processing Graphics Processor Units (GPGPU).However, GPGPU offer little memory with respect to that available for general-prupose processors; thus, the implementation of algorithms need to be addressed carefully. Finally, Field Programmable Gate Arrays (FPGA) are programmable devices which can implement hardware logic with low latency, high parallelism and deep pipelines. Thes devices can be used to implement specific algorithms that need to run at very high speeds. However, their programmability is harder that software approaches and debugging is typically time-consuming. In this context where several alternatives for speeding up algorithms are available, our work aims at determining the main features of thes architectures and developing the required know-how to accelerate algorithm execution on them. We look at identifying those algorithms that may fit better on a given architecture as well as compleme

Tecnología de igy anti-escherichia coli aplicada mediante nanotubos sobre cultivos de enterocitos porcinos. Anti- escherichia coli igy technology applied through nanotubes on porcine enterocyte cultures.

La diarrea neonatal representa uno de los problemas sanitarios de mayor relevancia en las primeras semanas de vida del cerdo. Provoca importantes pérdidas económicas por morbilidad y mortalidad. El cultivo de enterocitos primarios representa una herramienta valiosa para el estudio de patologías causadas por agentes infecciosos que afectan la integridad del epitelio intestinal. La producción de anticuerpos extraídos a partir de la yema de huevo de gallinas inmunizadas (IgY), es una tecnología innovadora, que ha mostrado ser protectiva contra diarreas causadas por agentes víricos y bacterianos. La nanotecnología permite mejorar la eficiencia en la administración de distintas drogas. Los nanotubos de carbono han ganado una enorme popularidad por sus propiedades y aplicaciones únicas. La investigación sobre los aspectos toxicológicos de estas nanopartículas es escasa. Una vez dentro de la célula, las nanopartículas pueden inducir estrés oxidativo intracelular por perturbar el equilibrio oxidativo. Las hipótesis de trabajo es: La administración de IgY anti-Escherichia coli a través de nanotubos protegerá in vitro e in vivo a los enterocitos de una infección por E. coli previniendo la diarrea neonatal porcina. Los objetivos del trabajo son: Evaluar la protección por un anticuerpo aviario IgY anti-E. coli aplicado mediante nanotubos de carbono a cultivo de enterocitos porcinos primarios sometidos a una post-infección con E. coli; Analizar los efectos secundarios de los nanotubos con IgY anti-E coli en la citotoxicidad, el balance oxidativo y la apoptosis de los enterocitos porcinos cultivados in vitro y Evaluar la acción terapeútica de la IgY anti-E coli aplicada a porcinos y efectos secundarios de la administración con nanotubos. Se implementará un diseño experimental in vitro con diferentes grupos de cultivos con nanotubos, con IgY anti-E. coli e inespecifica y con exposición a E. coli. Se realizará cultivo de enterocitos porcinos primarios con una técnica de disgregación enzimática con colagenasa según protocolo de Bader et al. (2000). Se evaluará la viabilidad por la prueba de azul tripan. Para la obtención del anticuerpo anti-E. coli aviario se aplicarán un total de 3 dosis de E. coli (109 UFC/ml de adyuvante) a gallinas Legorhn en condiciones fisiológicas. Se recolectarán los huevos diariamente. Se purificará la IgY según método de Polson et al. (1985) utilizando PEG 6000. La concentración de IgY se medirá por ELISA de alta sensibilidad. La IgY será incorporada a nanotubos según protocolo de Acevedo et al. 2006. Para analizar los posibles efectos secundarios de los nanotubos se evaluará: 1. Citotoxicidad por técnica de MTT 2. Estrés oxidativo por técnica de TBARS y 3. Apoptosis por técnica de TUNEL.Además, se implementará un diseño experimental in vivo para probar la acción terapeútica de este nutraceútico aplicados a lechones destetados y los efectos secundarios de la administración con nanotubos. Se realizará un cultivo de enterocitos de lechones que previamente fueron tratados con la IgY anti-E. coli administrada mediante nanotubos y efectuarán las técnicas descriptas anteriormente. Los resultados esperados son: Elaboración de un Ac aviario IgY anti-E. coli para prevenir infección de enterocitos, Profundización en el conocimiento acerca de los efectos citotóxicos de los nanotubos de carbono multilamelares, Generación de tratamiento alternativo para enfermedades entéricas porcinas.