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Rhône-Alpes : Grille pour le Traitement dInformations Médicales (RAGTIME) Serge Miguet 20 avril 2004 Conseil régional Rhône-Alpes.

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2 Rhône-Alpes : Grille pour le Traitement dInformations Médicales (RAGTIME) Serge Miguet 20 avril 2004 Conseil régional Rhône-Alpes

3 Plan de la présentation n Contexte du projet n Bilan de la première année, perspectives pour la deuxième année n Partenariat avec les mathématiques n Présentation du Thésard Ragtime

4 Plan de la présentation Þ Contexte du projet –Pourquoi : genèse de Ragtime –Quoi : Objectifs du projet –Qui : Partenaires académiques –Avec qui / pour qui : Partenaires socio- économiques n Bilan de la première année, perspectives pour la deuxième année n Partenariat avec les mathématiques n Présentation du Thésard Ragtime

5 Genèse de Ragtime n Dans la région –Calculs parallèles ( ) : architectures spécialisées –Santé et HPC ( ) : grappes –SICOM et AdéMo ( ) : systèmes communicants, applications à la santé n En France –Actions Concertées Incitatives GRID (2002, 2003) –Grid 5000 (2004) n En Europe –Projet IST Datagrid --> EGEE –Conférence et association Healthgrid

6 Objectifs du projet n Grilles de calculs –mutualisation de ressources informatiques –rendues célèbres par Napster, le Décrypton n Domaines dapplications les plus souvent ciblés –Calcul scientifique –Physique des hautes énergies n Constat –dizaines de téra-octets produits chaque année par les hôpitaux –sous-exploités puis archivés sous forme traditionnelle (films) n Difficulté –gérer efficacement ces données –respecter les droits des catégories d usagers n Enjeux –Dossier médical réparti –Études épidémiologiques / statistiques à grande échelle

7 Les lots de travail du projet Ragtime

8 Partenaires académiques LIRISLIPIBCPCREATISIN2P3IDTIMC Applications XXXX Bases de données XX Accès aux données XXX Ressources de calcul XXX Infrastructure XXXXXX

9 Partenaires Socio-Économiques n CHU de Grenoble n Hôpital Neuro- Cardiologique n Centre de Lutte contre le Cancer Léon Bérard n France Télécom n Praxim n Sun Microsystems n Nextira One

10 Plan de la présentation n Contexte du projet Þ Bilan de la première année, perspectives pour la deuxième année –Organisation pratique / administrative –Premiers résultats / développements à poursuivre –Actions de dissémination –Liste des publications n Partenariat avec les mathématiques n Présentation du Thésard Ragtime

11 Organisation pratique du projet n 3 réunions plénières par an –16 septembre 2003 –13 février 2004 –28 juin 2004 n réunions de tâches, tous les 2 mois environ n Site web du projet : n Diffusion dinformations par mail n Etablissement de la convention inter- établissements, en cours de signature par les partenaires.

12 Lot 1 : Les applications A1 : Atlas statistique A2 : Mammographie (indexation) A3 : Modélisation du myocarde A4 : Simulation IRM A5 : Génomique

13 A1 : Atlas statistiques Approche analytique : programmation des modèles « level sets » (TIMC) - Approche discrète (LIRIS) 2004Mesures de distance entre forme 3D et statistiques associées.Tests sur une grille. 2005Tests sur la plateforme de CAO PRAXIM. Extraire des formes dorganes de données scanner et construire un modèle statistique –Vertèbres, crânes, dents... n Identifier les organes en chirurgie assitée par ordinateur n Nécessité de mutualiser les données pour des examens rares

14 A2. Mammographies n Décrire les régions composant l'image (indexation) n Discriminer les régions saines des région malignes n Identification de nouveaux cas n Traitement de très gros volumes de données (To) FILE: B_3012_1.RIGHT_MLO.OVERLAY TOTAL_ABNORMALITIES 1 ABNORMALITY 1 LESION_TYPE MASS SHAPE IRREGULAR MARGINS SPICULATED ASSESSMENT 4 SUBTETLY 3 PATHOLOGY MALIGNANT TOTAL_OUTLINES 1 BOUNDARY

15 A3. Modélisation du myocarde Modèle déformable biomécanique Discrétisation par éléments finis Utilisation pour la segmentation Coût de calcul élevé (inversion de matrices de grande taille) 2003 Retardé pour cause de non allocation de bourse doctorale Etude et parallélisation de modèles existants Segmentation d'images 3D sur la grille

16 A4. Simulation IRM Simulation de la physique de la RM Comprendre le processus de formation de l'image et les artefacts Tester de nouvelles séquences Valider des algorithmes sur des image synthétiques réalistes Coûts de calcul très élevé 2003 Déploiement du simulateur sur une grille. Etude de l'incidence de l'architecture de grille Portage et test sur une grappe de grande taille (IN2P3). Production d'images 3D de dimension réalistes Ajout des artefacts de suceptibilité magnétique.

17 A5. Génomique Recherche de signatures de protéines Alignement de séquence Identification des familles de protéines Très gros volumes de données à traiter 2003 Gridification de l'application PattInProt sur le middleware Globus 2. Déploiement de ressources, installation du middleware datagrid Etude des performances en fonction des ressources disponibles Distribution et sécurisation des données Optimisation de la distribution des calculs. Recommendations pour la gridification d'autres algorithmes.

18 A6. Méthode de correction du diffusé en imagerie SPECT Coopération d'une méthode de correction du diffusée (Monte-Carlo) et d'une méthode de fusion SPECT/CT par optimisation de la consistance des données SPECT Etat davancement : –Programmation (et évaluation) de la méthode analytique de reconstruction en tomographie exponentielle proposée par Natterer (2001) [TIMC]. –Mise en place des conditions de consistance des données en tomographie exponentielle [TIMC] –Développement d'un modèle de gamma-caméra dans un code de simulation de physique des particule (Monte-Carlo) [IN2P3]

19 Lot 2 :Constitution des bases de données BD1 : Structure des BD et connexion à la grille BD2 : Visualisation, recherche, manipulation BD3 : Exploitation, entrepôts, requêtes OLAP

20 BD1 : Structure des bases de données Structures de bases de données Données images Dossier médical associé (métadonnées) Interface utilisateur Connexion avec la grille Interface entre les serveurs hospitaliers et le gestionnaires de données de la grille 2003 Spécification des structures de données et interface application (API). Interface avec un serveur médical DICOM 2004 Portage des données sur la grille 2005 Interopérabilité et intégration

21 Lot 3 : mécanismes daccès aux données ADS1 : Accès efficace aux bases distantes (présentation de Yonny Cardenas) ADS 2 : Sécurisation des données et des accès

22 ADS 2 : Accès sécurisé Authentification, intégrité, non répudiation des accès et calculs sur les données médicales via la grille Problèmes critiques : –Accès par un médecin depuis une machine éventuellement non sécurisée: internet ou réseau avec machines non garanties sûres –Sécurité et certification des accès et résultats sur la grille

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24 ADS 2 : bilan et perspectives Effectués: –Etude des architecures sécurisées pour la grille [Rapport, soumis mars 2004] –Evaluation VPN sur Grid' Sites: Grenoble, Lyon, Orsay, Nice, Nancy, Belfort –Articulation accès aux données et sécurité [Creatis, ID, Liris, TimC] –Algorithme de certification logicielle [Varrette-Roch, Renpar'13, oct 2003] –Test probabiliste pour l'identification de falsification En cours : –Déploiement sur une application test [TIMC], déployée sur une grille expérimentale [CiGrid, u-grid,... ] –Prototype avec accès par cartes à puce (enfin acquises!) Perspectives : –Evaluation et Comparaison avec Vigilant [Carnegie-Mellon Univ] –système distribué traitement maladies mentales Demande d'accueil sur BAC d'Axel Krings [Univ. Idaho, Vigilant] –Intégration dans le cadre d'une grille Rhône-Alpes

25 Lot 4 : Middleware gestion des ressources de calculs MW1 - Clic et EDG-Testbed à léchelle de la région ==> Evolution vers Grid 5000 ? MW2 - Nouveaux protocoles réseaux. Accès à délai contrôlé aux bases de données MW3 - DIET au dessus de Clic & Datagrid

26 MW 2 : Nouveaux protocoles réseaux Modélisation des transferts de données d'une des applications. Étude des optimisations nécessaires au niveau des réseaux Application de recherche par le contenu en Imagerie médicale Étude du gain de performance obtenu par différenciation du flux IP Étude d'une extension du protocole TCP par intégration d'un algorithme de marquage adaptatif

27 MW 3 : évolutions de DIET n DIET: environnement client/serveur de résolution de problèmes (sélection de ressources, ordonnancement, etc.) n Stabilisation du développement et sortie de la version 1.0 en février 2004 n Ajout d'un mode asynchrone (diminue le temps d'exécution global) n Extension pair-à-pair (connexion dynamique de composants, etc.) n Prédiction de performances (stabilisation de l'outil FAST et portage sur de nouveaux systèmes) n Mise en place d'un outil de monitoring

28 Lot 5 : Infrastructure I1 : Outil de gestion et de supervision de la grille médicale à échelle régionale ==> Outil de monitoring de Diet, intégré à linfrastructure Grid 5000 ? I2 : Dissémination et valorisation des résultats du projet. Formation des utilisateurs

29 I2 : Formation et dissémination n formation DIET le 14 janvier 2003 par le LIP n formation CLIC les 7 et 8 avril 2003 par ID-IMAG n formations EDG-datagrid les 13 et 14 février 2003 au CC-IN2P3 et les 11 et 12 novembre 2003 à Genève n formation CZAR le 25 septembre 2003 au CC-IN2P3 n mise en place de cours au niveau du collège doctoral de l'UJF et de INPG –introduction au calcul réparti –modélisation numérique et calcul intensif n Formation permanente (université d'automne du 20 au 24 octobre 20 n Healthgrid 2004 : Clermont-Ferrand, 29 et 30 janvier Quatre présentations ont été faites avec le soutien de Ragtime. n participation de Ragtime (CC-IN2P3, CREATIS, IBCP, ID-IMAG, LIRIS) à la journée sur les Grilles organisée par lARTEB, en partenariat avec la région Rhône-Alpes le 30 mars 2004, à destination des professionnels des biotechnologies. De nombreux industriels dont certains sont membres du projet Ragtime (CS, Sun, HP, IBM) participent également à cette manifestation.

30 Intéractions entre partenaires pendant lannée 1 LIRISLIPIBCPCREATISIN2P3IDTIMC Applications XXXX Bases de données XX Accès aux données XXX Ressources de calcul XXX Infrastructure XXXXXX

31 Liste des publications 1) David Coeurjolly, Serge Miguet et Laure Tougne. 2D and 3D visibility in discrete geometry: an application to discrete geodesic paths. Pattern Recognition Letters, 25(5): , ) Sébastien Clippe, David Sarrut, Claude Malet, Serge Miguet, Chantal Ginestet et Christian Carrie. Patient setup error measurement using 3d intensity-based image registration techniques. International Journal of Radiation Oncology Biology Physics. 56(1): , ) Kinda Hassan, Tiffany Tweed et Serge Miguet. A multi-resolution approach for a content-based image retrieval on the grid. Application to breast cancer detection. Methods of Information in Medicine. A paraître (2004). 4) J. Montagnat, V. Breton, I. E. Magnin, Partitioning medical image databases for content-based queries on a grid. HealthGrid'04, January, 2004, Clermont-Ferrand, France. 5) J. Montagnat, E. Davila, I.E. Magnin, Efficient visualization of 3D medical scenes for remote interactive applications. ISPA03, September, 2003, Roma, Italia. 6) J. Montagnat, V. Breton, I. E. Magnin, Using grid technologies to face medical image analysis challenges. Biogrid'03, proceedings of the IEEE CCGrid03, pp , May 2003, Tokyo, Japan. 7) C. Blanchet, A. Lecluse, C. Combet and G. Deléage., An experimental DataGrid web interface for protein sequence analysis January, 2004, Clermont-Ferrand, France. 8) P Vicat-Blanc Primet, P d'Anfray, C Blanchet, F Chanussot.e-Toile: High Performance Grid Middleware Cluster2003, December 2003, Hong-Kong. 9) Perriere G, Combet C, Penel S, Blanchet C, Thioulouse J, Geourjon C, Grassot J, Charavay C, Gouy M, Duret L, Deleage G. Integrated databanks access and sequence/structure analysis services at the PBIL Nucleic Acids Res., 2003, 31(13): ) Varette, S. Et Roch, J.-L., Certification logicielle de calcul global avec dépendances sur grille, RENPAR15, Nice France, , oct ) Jafar, S. Et Roch, J.-L., Fault-Tolerance for Macro Dataflow Parallel Computations on Grid, ICCTA04 IEEE Conference on Information&Communication Technologies: from Theory to Applications, avril 2004

32 Liste des publications (suite) 12) Nicolas Capit, Georges Da Costa, Guillaume Huard, Cyrille Martin, Gregory Mounie, Pierre Neyron et Olivier Richard. Expérience autour dune nouvelle approche de conception dun gestionnaire de travaux pour grappe. CFSE3, pages , La Colle sur Loup, France, octobre ) Sylvain Reynaud, Fabio Hernandez. Développement de services de grille standardisés : retour dexpérience". JRES 2003 (), Lille, 17 au 21 novembre ) Pascal Calvat. JJS : a Java Job Submission system for the EDG Datagrid middleware. Disponible en libre téléchargement sur 15) Eddy Caron, Frédéric Desprez, Martin Quinson et Frédéric Suter. Performance Evaluation of Linear Algebra Routines for Network Enabled Servers. Parallel Computing, 2004 (à paraître). 16) Eddy Caron, Pushpinder Kaur Chouhan et Arnaud Legrand. Automatic Deployment for Hierarchical Network Enabled Server. In The 13th Heterogeneous Computing Workshop (HCW 2004), Santa Fe. New Mexico, avril ) L. Seitz, JM Pierson and L. Brunie. Encrypted Storage of Medical Data on a Grid, Methods of Information in Medicine (special issue), version étendue de l'article présenté à Healthgrid'2004 ; publication prévue en ) L. Seitz, JM Pierson and L. Brunie. Key management for encrypted data storage in distributed systems. SISW (Second International IEEE Security in Storage Workshop). Washington D.c, USA,october 2003, to be published by IEEE Press. 19) L. Seitz, JM Pierson and L. Brunie. Semantic Access Control for Medical Applications in Grid Environments. ACM Europar'03, Klagenfurt, Austria, august 2003, LNCS Springer Verlag, LNCS2790, pp ) S.Roux, L.Desbat, A.Koenig et P.Grangeat. Efficient acquisition for periodic dynamic CT. IEEE trans. Nucl. Sci., vol. 50(5), pp , ) S. Roux, L. Desbat, A. Koenig, P. Grangeat. Exact reconstruction in 2D dynamic CT : compensation of time-dependent affine deformations, Physics in Medicine and Biology. A paraître. 22) L.Desbat, M.Fleute, et S.Lavallée. Statistical Atlas in CIMENT GRID. In First European Healthgrid conference, pages European Commission IST, 2003

33 Partenariat avec les mathématiques n Jean Della-Dora, Aude Maignan LMC- IMAG Calcul cellulaire (CALCEL) Soumis en octobre 2003, retenu ! n Roland Gillard Institut Fourier (prend la suite de Franck Leprévost) : applications cryptologiques du projet RAGTIME: soumis à lappel doffres, année 2


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