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Rhône-Alpes : Grille pour le Traitement dInformations Médicales (RAGTIME) Serge Miguet LIRIS Université Lumière Lyon 2 23 novembre 2006 Conseil régional.

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1 Rhône-Alpes : Grille pour le Traitement dInformations Médicales (RAGTIME) Serge Miguet LIRIS Université Lumière Lyon 2 23 novembre 2006 Conseil régional Rhône-Alpes

2 Plan de la présentation n A : Bilan du projet n B : Partenariat socio-économique n Annexe : production scientifique

3 A - Bilan du projet n A.1 Objectifs n A.2 Intérêt pour la Région n A.3 Management du projet n A.4 Produits finaux n A.5 Actions dexploitation et de dissémination n A.6 Bilan de lensemble du projet, contributions des boursiers n A.7 Travail avec les mathématiciens n A.8 Contraintes et difficultés éventuelles n A.9 Devenir

4 A1 : Objectifs n Fédérer les équipes Rhône-Alpes impliquées dans le « Grid Computing » : 7 UMR CNRS et INSERM, et leurs partenaires socio-économiques n Cible applicative commune : Traitement de linformation médicale –Masses de données gigantesques –Données intrinsèquement distribuées –Calculs lourds n Points difficiles : –Données sensibles –Données hétérogènes –Données sémantiquement riches

5 A2 : Intérêt pour la Région Poursuite dactivités soutenues depuis plusieurs années Ragtime Serge Miguet Ragtime Serge Miguet Adémo Patrick Clarysse Laurent Desbat Adémo Patrick Clarysse Laurent Desbat Sicom André Flory Sicom André Flory Santé & HPC Isabelle Magnin Jacques Demongeot Santé & HPC Isabelle Magnin Jacques Demongeot Algorithmique et Architectures Massivement Parallèles Michel Cosnard Algorithmique et Architectures Massivement Parallèles Michel Cosnard Cluster ISLE Yves Chiaramella Cluster ISLE Yves Chiaramella CHP Frédéric Desprez CHP Frédéric Desprez I & S Isabelle Magnin Philippe Cinquin I & S Isabelle Magnin Philippe Cinquin Web Intelligence M.S. Hacid Olivier Boissier Web Intelligence M.S. Hacid Olivier Boissier

6 LIRISLIPIBCPCREATISIN2P3IDTIMC Applications XXXX Bases de données XX Accès aux données XXX Ressources de calcul XXX Infrastructure XXXXXX A3 : Management du projet et participation des différents partenaires n Site web du projet : n 5 réunions plénières n Nombreuses réunions thématiques

7 A4 : Liste des produits finaux n Nombreux prototypes logiciels permettant de valider nos propositions n Quelques réalisations plus « mures », accessibles à la communauté scientifique : –SIMRI (licence Cecil), portail web –PattInProt (portail web) –Sygn : LIRIS --> collaboration ID et mathématiciens –Cryptstore --> adopté par EGEE – -Grid --> adopté par plusieurs partenaires au sein du projet –Diet (LogService, VizDiet, Fast) –V-cache

8 A5 : Actions dexploitation globale, dissémination des résultats obtenus n Nombreuses publications (120), dont certaines réalisées conjointement par quatre ou cinq des partenaires n Nombreuses actions de formation –Datagrid, Egee –Ci-Grid –Diet –Grid 5000 –Cluster de lIN2P3 n Animation scientifique –Ecoles, ateliers, organisation de colloques, conférences internationales sur laccès aux données dans les Grilles, sur les Grilles pour la Santé, participation au GGF (OGF)… n Formation à la recherche (Master) –Cours sur la sécurité, sur les grilles, sur la cryptographie, sur limagerie médicale, le calcul hautes performances

9 A6 : Bilan de lensemble du projet n Lot numéro 1 : Applications Médicales n Lot numéro 2 : Bases de Données n Lot numéro 3 : Accès aux Données et Sécurité n Lot numéro 4 : Middleware, gestion des ressources de calcul n Lot numéro 5 : Infrastructures n Les boursiers Ragtime

10 Lot 1 : Applications médicales n A1 : Atlas statistique Deux approches complémentaires (LIRIS-TIMC) n A2 : Mammographie (indexation et CBIR) Source de nombreuses collaborations dans le projet (BD - ADS2 - MW - I) n A3 : Modélisation du myocarde Segmentation 3D+temps du cœur Estimation & suivi de mouvement 3D+temps n A4 : Simulation IRM –Diffusé sous licence Cecil –accessible par un portail web n A5 : Génomique –Développement dun portail web convivial n A6: Fusion SPECT/CT

11 Lot 2 : Bases de Données n Conception dune architecture globale daccès aux données patient sur la Grille n Utilisation des Topic Maps (formalisme des gestion des connaissances) pour la construction dune plateforme déchange dynamique des données médicales n Elaboration dun méta-modèle darchitecture permettant de sabstraire des protocoles déchange existants (HL7, Dicom, EhrCom, HPrim, etc.) n Exploitation des entrepôts de données, requêtes OLAP pour laide à la décision médicale

12 Lot 3 : Accès aux Données et Sécurité n Sygn : –Contrôle de laccès à des dossiers médicaux répartis –Gestion décentralisée de rôles –Mécanismes de délégation de droits –Traçabilité non-répudiable n Cryptstore : –Stockage crypté –Cryptage par clef secrète (collaboration avec les mathématiciens) –Découpage redondant de la clef –Mécanisme repris par EGEE/WP Sécurité n V-Cache –Cache collaboratif : Cf. thèse de Yonny Cardenas n Kaapi –Calcul des points de reprise pour la tolérance aux pannes n FlowCert –Certification probabiliste de calculs en environnement incertain

13 Lot 4 : Middleware, gestion des ressources de Calcul n Diet : environnement pour la résolution de problèmes n QoSinus : outil doptimisation des communications basé sur la réservation de bande passante. Application dans Ragtime en imagerie médicale (A2). Architecture DIET Monitoring VizDIET

14 Lot 5 : Infrastructures CC-IN2P3 (Egee) n Stockage: – Mise en place dun serveur SRB accessible depuis EGEE/LCG – 1 base de données ORACLE pour les méta- données – 500 Go de données DDSM Floride n Calcul: – Accès en direct à la ferme de calcul du CCIN2P3 (1200 cpu) – Accès au Centre de Calcul via le middleware EGEE/LCG – Contribution de RAGTIME à la hauteur de 20 CPU n Qualité de service: – Service (SRB + Calcul) disponible 24h/24h sur toute la période du projet – Assistance pour les développements autour de SRB – Grande adéquation entre SRB et les besoins de stockage du biomedical Ciment-Grid n Consortium interdisciplinaire grenoblois n Plusieurs centaines de processeurs n Distribution CLIC (collaboration Linux Mandrake) n Couplages prévus avec Egee (IN2P3) et Grid 5000 Grid 5000 n Grille nationale dexpérimentations et de recherche n Sites à Lyon (LIP) et Grenoble (ID)

15 Contributions des boursiers Ragtime ADR de Yonny Cardenas –Gestion dun cache collaboratif pour les grilles de calcul –Framework pour le déploiement dun cache « virtuel »/uniforme agrégeant le contenu dun ensemble de caches répartis sur la grille –Mécanismes de coordination : monitoring, réplication de données, migration de données, fragmentation de données… –Mécanismes transparents de publication et de récupération de données dans le cache (API de programmation) –Service « WSRF-compliant » ; prototype déployé au-dessus de GT4 –Soutenance : printemps 2007 BAC dAxel Krings (ID) Université dIdaho –Mécanismes de certification probabilistes –Survivabilité –Participation au Master de Cryptographie BAC de Faïza Najjar ENSI de Tunis –Grille pervasive –Deux thèses en co-tutelle BIR de David Coquil Université de Passau –Requêtes hybrides dans des bases de données dimages médicales

16 A7 : Travail avec les mathématiciens n Roland Gillard Institut Fourier –Applications cryptologiques du projet RAGTIME –Etude de la robustesse des clefs de cryptage –Intégration de -grid, sygn, cryptstore –Poursuite au sein de lANR BGPR Safescale n Jean Della-Dora, Aude Maignan LMC- IMAG –Calcul cellulaire (CALCEL) –Modélisation mathématique de systèmes dynamiques complexes –La grille est à la fois objet détude et support de calcul

17 A8 : Contraintes et difficultés n Instabilité des intergiciels de Grille –Développements ad-hoc –Validations à moyenne échelle n Difficulté daccès aux bases de données patients –Conventions longues à mettre en place –Bases publiques (ex : DDSM) –Bases simulées

18 A9 : Devenir n Poursuite des thématiques principales du projet : –Calculs hautes performances –Informatique pour la Santé –Bases de données Au sein du nouveau Schéma Régional de lEnseignement Supérieur et de la Recherche (cluster ISLE) n Poursuite de collaboration au sein de projets nationaux (ACI) et internationaux

19 B - Partenariat socio-économique n B.1 Positionnement du programme de recherche n B.2 Actions mises en œuvre pour le transfert technologique n B.3 Avantages et contraintes / difficultés du partenariat

20 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

21 Liste des publications et travaux liés au projet Ragtime TIMC-IMAG (1)L. Desbat, S. Roux, P. Grangeat. Compensation of some time dependent deformations in tomography. IEEE transaction on Medical Imaging, accepté pour publication. (2)L. Desbat, S. Roux, P. Grangeat. Compensation de déformations en tomographie dynamique 3D conique. Traitement du Signal, à paraître. (3)L. Desbat, S. Roux, P. Grangeat, and A. Koenig. Sampling conditions of 3D Parallel and Fan-Beam X-ray CT with application to helical tomography. Phys. Med. Biol., 49(11), , (4)S. Roux, L. Desbat, A. Koenig, and P. Grangeat. Exact reconstruction in 2D dynamic CT : compensation of time-dependent affine deformations. Phys. Med. Biol., 49(11) : , (5)S. Roux, L. Desbat, A. Koenig, and P. Grangeat. Efficient acquisition for perdiodic dynamic CT. IEEE trans. Nucl. Sci., 50(5) :1672_1677, (6)Bilgot, O. Le Cadet, V. Perrier, and L. Desbat Edge detection and classification in X-ray images. Application to interventional 3D vertebra shape reconstruction. In SURGETICA'2004, pages 459_460, Sauramps médical, (7)L. Desbat, S. Roux, P. Grangeat. Compensation de déformations en tomographie dynamique. GRETSI, pp. 51 (+4 pages in the CD), (8)L. Desbat, S. Roux, P. Grangeat. Compensation of some time dependant deformations in 2D tomography. Fully 3D tomography, pp , (9)S. Roux, L. Desbat, A. Koennig, P. Grangeat. Improvement of the temporal resolution of cardiac reconstruction algorithms using an optimized filtering step. Fully 3D tomography, pp , (10)L. Desbat Sampling conditions and e_cient schemes in helical tomography, In Abstracts of papers presented to the AMS, Vol. 26(1) Issue 139, , pages 172, (11)L. Desbat et al, CiGri : Intergiciel pour l'exploitation des grilles légères. In PaRISTIC 2005, poster, (12)F. Chatelain, L. Desbat, J.-F. Moreira, C. Amblard, V. Breton. SPECT/CT Registration with the DCC and MC Simulations for SPECT Imaging, In IEEE, MIC conference proceedings, M9-223, 2004 (13)Bilgot, V. Perrier, L. Desbat Wavelets, Local Tomography and Interventional X-Ray Imaging, In IEEE, MIC conference proceedings, paper M9-183, 2004 (14)V. Perrier, O. Le-Cadet, A.Bilgot and L. Desbat, Ondelettes et Imagerie Médicale, In CANUM 04, pages 32_41, (15)L. Desbat, S. Roux, P. Grangeat and A. Koennig. Echantillonnage de la transformée en rayons-X 3D, applications à la géométrie hélicoïdale In CANUM 04, pages 138, (16)A. Bilgot, V. Perrier and L. Desbat. Inversion locale de la transformée de Radon par ondelettes. In CANUM 04, pages 114, (17)S. Roux, L. Desbat, A Koenig and P. Grangeat. Méthodes analytiques de compensation des déformations en tomographie dynamique. In CANUM 04, pages 195, (18)P. Grangeat, A. Koenig, S. Bonnet, P. Hugonnard, S. Roux, J. Kimdon and L. Desbat. La compensation du mouvement en tomographie X dynamique In CANUM 04, pages 62_63, (19)T. Rodet, P. Grangeat, and L. Desbat. Algorithme rapide de reconstruction tomographique basé sur la compression des calculs par ondelettes. In GRETSI 2003, page 297, (20)L. Desbat, S. Roux, P. Grangeat, and A. Koennig. Sampling conditions of the 3D fan beam X-ray transform. In Yves Bizais, editor, Fully 3D reconstruction in radiology and nuclear medicine, pages MoAM2_2 (four pages), 2003.

22 Liste des publications et travaux liés au projet Ragtime CREATIS (21)B. Delhay, P. Clarysse, C. Pera, I. E. Magnin, A spatio-temporal model for dense motion estimation in periodic cardiac image sequences, accepted to the Special Session on From Statistical Atlases to Personalized Models: Understanding Complex Diseases in Populations and Individuals, MICCAI, Copenhagen, October 2006 (22)J. Schaerer, P. Clarysse, L. Axel, I. E. Magnin, Fast and automated creation of patient-specific 3D heart model from tagged MRI, accepted to the Special Session on From Statistical Atlases to Personalized Models: Understanding Complex Diseases in Populations and Individuals, MICCAI, Copenhagen, October 2006 (23)Germain C., Breton V., Clarysse P., Gaudeau Y., Glatard T., Jeannot E., Legré Y., Loomis C., Montagnat J., Moureaux J-M., Osorio A., Pennec X., Texier R., Grid-enabling medical image analysis, Journal of Clinical Monitoring and Computing, Special Issue, A paraitre. (24)J. Pousin, Y. Rouchdy, M. Picq, J. Schaerer, and P. Clarysse, Constraint 3D elastic model for the segmentation in cardiac MRI, IEEE, vol. 32, Computers in Cardiology, Lyon, France, pp , (25)B. Delhay, J. Lötjönen, P. Clarysse, T. Katila, I. E. Magnin, A Dynamic 3-D Cardiac Surface Model from MR Images, Computers In Cardiology, Lyon, pp , (26)J Schaerer, Y. Rouchdy, P Clarysse, B Hiba, P Croisille, J. Pousin, IE Magnin, Simultaneous Segmentation of the Left and Right Heart Ventricles in 3D Cine MR Images of Small Animals, Computers In Cardiology, Lyon, (27)Bertrand Delhay, Patrick Clarysse, Jyrki Lötjönen, Toivo Katila and Isabelle E. Magnin, Evaluation of two free form deformation based motion estimators in cardiac and chest imaging, proceedings FIMH 2005, LNCS 3504, Springer, pp , (28)Germain C., Breton V., Clarysse P., Gaudeau Y., Glatard T., Jeannot E., Legré Y., Loomis C., Montagnat J., Moureaux J-M., Osorio A., Pennec X., Texier R., Grid-enabling medical image analysis, BIOGRID05, Cardiff, UK, Mai (29)S. Balac, H. Benoit-Cattin, T. Lamotte, C. Odet, Analytic solution to boundary integral computation of susceptibility induced magnetic field inhomogeneities, Mathematical and Computer Modelling, vol. 39, pp , (30)B. Belaroussi, H. Benoit-Cattin, F. Loiseaux, C. Odet, Comparison of spin echo distortion correction methods based on field map, In Proc. of ESMRMB'04, Copenhagen, pp. 541, (31)B. Belaroussi, Y. Zaim-Wadghiri, H. Benoit-Cattin, C. Odet, D. H. Turnbull, Distortion correction for susceptibility-induced artifacts in spin echo MR images: Simulation study at 1.5 T and 7 T., In Proc. of ISMRM'04, Tokyo, pp. 2168, (32)B. Belaroussi, H. Benoit-Cattin, C. Odet, Susceptibility artifact correction in GE images, In Proc. of ISMRM'06, Seattle, (33)B. Belaroussi, H. Benoit-Cattin, C. Odet, CASTI: Correction of susceptibility artifact in MR images using MRI simulation, In Proc. of IEEE International Conference on Image Processing ICIP'06, Atlanta, (34)F. Bellet, I. Nistoreanu, C. Pera, and H. Benoit-Cattin, Magnetic resonance imaging simulation on EGEE grid architecture: A web portal design. in Proc. of HealthGrid'06, Valencia, pp , (35)H. Benoit-Cattin, F. Bellet, J. Montagnat, C. Odet, Magnetic Resonance Imaging (MRI) simulation on a grid computing architecture, in Proc. of IEEE CGIGRID'03- BIOGRID'03, Tokyo, pp , IBCP (36)Blanchet, C., Mollon, R., Thain, D., and Deleage G., Grid Deployment of Legacy Bioinformatics Applications with Transparent Data Access, To appear in Seventh IEEE/ACM International Conference on Grid Computing (GRID2006), 2006 (37)Blanchet, C., Combet, C. and Deléage, G., Integrating Bioinformatics Resources on the EGEE Grid Platform. ccgrid, p. 48, Sixth IEEE International Symposium on Cluster Computing and the Grid Workshops (CCGRIDW'06), (38)Blanchet, C., Lefort, V., Combet, C., Deléage, G., Bioinformatics Portal: from Network to EGEE Grid. Stud Health Technol Inform. 2006;120: (39)C. Blanchet, R. Mollon, G. Deleage, Building an Encrypted File System on the EGEE grid: Application to Protein Sequence Analysis, ares, pp , First International Conference on Availability, Reliability and Security (ARES'06), (40)Grid Protein Sequence Analysis Online at gpsa-pbil.ibcp.fr (41)Desprez, F., Vernois, A., Blanchet, C., Simultaneous Scheduling of Replication and Computation for Bioinformatic Applications on the Grid. ISBMDA 2005:

23 Liste des publications et travaux liés au projet Ragtime LIRIS (42)I. Thabet, « Adaptation des Topics Maps pour les grilles de données », Master Recherche en Informatique, INSA de Lyon, Sept 2005 (43)J. Carvalho, « Création dune plateforme déchanges de données basée sur les Topic Maps », Projet de fin détude, INSA de Lyon, Sept (44)Arigon, A.-M., Miquel, M., and Tchounikine, A. Multimedia data warehouses: a multiversion model and a medical application. Multimedia Tools and Apllication (MTAP) (2006). (45)Arigon, A.-M., Tchounikine, A., and Miquel, M. Handling multiple points of view in a multimedia data warehouse. ACM Trans. Multimedia Comput. Commun. Appl. 2, 3 (2006), (46)Arigon A.M., Miquel and M., Tchounikine A., Intégration de versions fonctionnelles dans les entrepôts de données multimédias. Revue des Nouvelles Technologies de l'Information (RNTI), Editions Cepadues, numéro spécial (47)Wehrle, P., Miquel, M., and Tchounikine, A. Entrepôts de données sur grilles de calcul. In Premier atelier sur Extraction et Gestion Parallèles Distribuées de Connaissances (EGPDC), 5èmes Journées d'Extraction et de Gestion des Connaissances (EGC) (2005), RNTI : revue des nouvelles technologies de l'information E3. Editions Cépaduès. ISBN (48)Arigon, A.-M., Tchounikine, A., and Miquel, M. A proposal for a multimedia data warehouse. In Advances in Multimedia Information Systems, 11th International Workshop (MIS), Sorrento, Italy, September 19-21, 2005, ISBN (2005), K. S. Candan and A. Celentano, Eds., pp (49)Arigon, A.-M., Tchounikine, A., and Miquel, M. A multiversion model for multimedia data warehouse. In Sixth International Workshop on Multimedia Data Mining, 7th ACM SIGKDD International Conference on Knowledge Discovery and Data Mining (MDM/KDD), August , Chicago, IL, USA (2005). (50)Wehrle, P., Miquel, M., and Tchounikine, A. A model for distributing and querying a data warehouse on a computing grid. In 11th International Conference on Parallel and Distributed Systems (ICPADS 2005), July 2005, Fuduoka, Japani, 2 Volumes (2005), IEEE Computer Society, pp (51)Pascal Wehrle « Entrepôts de données sur grilles de calcul », Rapport de DEA juin 2004 (52)Jean-Sébastien Vautrin « Entrepôts dimages », Rapport de DEA septembre 2004 (53)Anne-Muriel Arigon, « Entrepôts de données multimédia » Rapport de DEA 2003 (54)I. Boukhriss, S. Miguet, and L.Tougne. Two-Dimensional Discrete Morphing. IWCIA 2004, Auckland, New Zealand, December 1-3, p (55)I. Boukhriss, S. Miguet, L. Tougne. Discrete average of Two-dimensional objetcs. 11th International Conference on Computer Analysis of Images and Patterns, CAIP2005 Versailles, France, September 1-5, p , (56)I. Boukhriss, S. Miguet, and L.Tougne. Two-Dimensional Discrete Shape Matching and Recognition. IWCIA 2006, Berlin, Germany, Juin pp (57)I. Boukhriss and L.Tougne. Three dimensional discrete morphing: Application to medical atlas construction. 2ème Journées dÉtudes Algéro- Françaises en Imagerie Médicale. Algeria November (58)A. Zerroug. Morphing discret sur grille de calcul. Rapport de Master Recherche, 2005.

24 Liste des publications et travaux liés au projet Ragtime (59)R. Trapeau. Segmentation et modélisation de vertèbres. Rapport de Master 1ère année, (60)R. Trapeau. Segmentation automatique de vertèbres. Rapport de Master Recherche, (61)L. Seitz, JM. Pierson et L. Brunie, « Encrypted Storage of Medical Data on a Grid », Journal Methods of Information in Medicine, 44(2), 2005, Scattauer. (62)K Hassan, T Tweed, S Miguet. « A multi-resolution approach for a content-based image retrieval on the grid ». Application to breast cancer detection. Methods of Information in Medicine, Schattauer, 44(2): , (63)J. Montagnat, F. Bellet, H. Benoit-Cattin, V. Breton, L. Brunie, H. Duque, Y. Legré, I.E. Magnin, L. Maigne, S. Miguet, J.-M. Pierson,. Seitz, and T. Tweed. « Medical images simulation, storage, and processing on the European DataGrid testbed », Journal of Grid Computing, vol 2., num. 4, pp , Kluwer, dec (64)L. Seitz, J. Montagnat, J.-M. Pierson, D. Oriol, D. Lingrand. « Authentication and autorisation prototype on the microgrid for medical data management. »,. HealthGrid'05, Oxford, UK, April 7-9, (65)J.-M. Pierson, L. Seitz, H. Duque, J. Montagnat, « MetaData for Efficient, Secure and Extensible Access to Data in a Medical Grid », Database and Expert System Applications (DEXA'04), pp , Zaragoza, Spain, Aug 30-Sep 03, (66)K Hassan, T Tweed, S Miguet. « A multi-resolution approach for a content-based image retrieval on the grid ». Healthgrid'04, January 2004, Clermont-Ferrand, France. (67)L. Seitz, JM. Pierson et L. Brunie, « Encrypted Storage of Medical Data on a Grid », HealthGrid'04, January, 2004, Clermont-Ferrand, France. (68)L. Seitz, JM. Pierson, and L. Brunie. « Key management for encrypted data storage in distributed systems ». Second International IEEE Security in Storage Workshop (SISW), Washington DC, USA,october (69)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 (70)T. Tweed and S. Miguet. « Distributed indexation of a mammographic database using the grid ». International Workshop on Grid Computing and e-Science, 17th Annual ACM International Conference on Supercomputing. San Francisco, USA, June 21st (71)T. Tweed and S. Miguet. « Medical image database on the grid: strategies for data distribution ». HealthGrid'03, Lyon, France, January , pp (72)G. Aloiso, S. Benkner, H. Bilofsky, I. Blanquer, V. Breton, M. Cannataro, I. Chouvarda, B. Claerhout, K. Dean, S. Fiore, K. Hassan, G. Heeren, V. Hernandez, J. Herveg, M. Hofmann, C. Jones, V. Koutkias, S. Lloyd, G. Lonsdale, V. López, N. Maglaveras, L. Maigne, A. Malousi, F. Martin-Sanchez, R. McLatchey, E. Medico, S. Miguet, M. Mirto, J. Montagnat, G. De Moor, K. Nozaki, W. De Neve, I. Oliviera, X. Pennec, J. Sanchez, T. Solomonides, M. Taillet, P. Veltri, C. De Wagster, R. Ziegler. « HealthGrid White Paper », V. Breton, K. Dean, T. Solomonides (Eds), published by Cisco Systems, (73)Y. Cardenas, J.-M. Pierson, L. Brunie, Management of Cooperative Cache in Grids, Concurrency and Computation : Practice and Experience (special issue) (version étendue de larticle publié au colloque VLDB-DMG2006). (74)Y. Cardenas, J. Pierson, L. Brunie, Service de Cache pour les Grilles de Calcul, in Chapitre 6, "Extraction des connaissances: Etat et perspectives", Editions Cépaduès/ RNTI E-5, ISBN X (75)Y. Cardenas, J.-M. Pierson, L. Brunie, Management of Cooperative Cache in Grids, second International Conference on Data Management in Grids (VLDBDMG2006), en cooperation avec Very Large Databases (VLDB2006), Séoul, août (76)Y. Cardenas, J.-M. Pierson, L. Brunie, Temporal Storage Space for Grids, International Conference on High Performance Computing and Communications (HPCC2006), Springer Verlag LNCS series, septembre 2006, Münich. (77)Y. Cardenas, JM. Pierson, L. Brunie. Uniform Distributed Cache Service for Grid Computing, Globe'05, en cooperation avec le 16ème International Workshop on Database and EXpert Systems Applications (DEXA2005), pp IEEE Computer Society Press. ISBN ISSN , août (78)Y. Cardenas, J.-M. Pierson, L. Brunie, Services de Caches pour les Grilles de Calcul, Atelier Extraction et Gestion Parallèle Distribuée des Connaissances, (en coopération avec Extraction et Gestion des Connaissances (EGC'05), janvier 2005.

25 Liste des publications et travaux liés au projet Ragtime ID-IMAG (79)Samir Jafar, Varrette Sébastien, and Jean-Louis Roch. Using data-flow analysis for resilience and result checking in peer-to-peer computations. In IEEE DEXA' Workshop GLOBE'04: pages , Grid and Peer-to-Peer Computing Impacts on Large Scale Heterogeneous Distributed Database Systems, Zaragoza, Spain, August (80)Sébastien Varrette, Jean-Louis Roch, and Franck Leprévost. Flowcert: Probabilistic certification for peer-to-peer computations. In IEEE, editor, 16th Symposium on Computer Architecture and High Performance Computing, IEEE SBAC-PAD 2004, pages , Foz do Iguacu, Brazil, October (81)Sébastien Varrette, Jean-Louis Roch, Yves Denneulin, and Franck Leprévost. Secure architectures for clusters and grids. In IEEE, editor, CRIS 2004, Grenoble, France, October 2004 (82)Sébastien Varrette, Sébastien Georget, Johan Montagnat, Jean-Louis Roch, and Franck Leprevost. Distributed authentication in grid5000. In Springer Verlag, editor, LNCS OnTheMove Federated Conferences - Workshop Grid Computing and its Application to Data Analysis (GADA'05), LNCS, Agia Napa, Cyprus, November Springer Verlag. (83)Samir Jafar, Thierry Gautier, Axel W. Krings, and Jean-Louis Roch. A checkpoint/recovery model for heterogeneous dataflow computations using work-stealing. In LNCS Springer-Verlag, editor, EUROPAR'2005, Lisboa, Portogal, August (84)Samir Jafar, Axel W. Krings, Thierry Gautier, and Jean-Louis Roch. Theft-induced checkpointing for reconfigurable dataflow applications. In IEEE, editor, IEEE Electro/Information Technology Conference, (EIT 2005), Lincoln, Nebraska, May This paper received the EIT'05 Best Paper Award. (85)Axel W. Krings, Jean-Louis Roch, and Samir Jafar. Certification of large distributed computations with task dependencies in hostile environments. In IEEE, editor, IEEE Electro/Information Technology Conference, (EIT 2005), Lincoln, Nebraska, May (86)Jafar Samir, Gautier Thierry, and Roch Jean-Louis. Modèle de coût algorithmique intégrant des mécanismes de tolérance aux pannes et expérimentations. In Proceedings des 16emes rencontres francophones du parallélisme (RenPar'16), pages , Le Croisic, France, April (87)Sébstien Varrette, Sébastien Georget, Jean-Louis Roch, and Franck Leprevost. Authentification distribuée sur grille de grappes basée sur ldap. In Proceedings des 16èmes rencontres francophones du parallélisme (RenPar'16), Le Croisic, France, April ASF - Ecole des Mines de Nantes. (88)Axel W. Krings, Jean-Louis Roch, Samir Jafar, and Sebastien Varrette. A probabilistic approach for task and result certification of large-scale distributed applications in hostile environments. In LNCS Springer-Verlag, editor, European Grid Conference EGC'2005, Amsterdam, The Netherlands, February (89)Franck Cappello, Frederic Desprez, Michel Dayde, Emmanuel Jeannot, Yvon Jegou, Stephane Lanteri, Nouredine Melab, Raymond Namyst, Pascale Primet, Olivier Richard, Eddy Caron, Julien Leduc, and Guillaume Mornet. Grid'5000: A large scale, reconfigurable, controlable and monitorable grid platform. In Grid2005 6th IEEE/ACM International Workshop on Grid Computing, (90)Rodrigo Kassick, Caciano Machado, Everton Hermann, Rafael Bohrer Ávila, Philippe O. Navaux, and Yves Denneulin. Evaluation the performance of the dnfsp file system. In Proceedings of CCGrid 2005, Cardiff, Pays de Galles, (91)Adrien Lebre and Yves Denneulin. aioli: An input/output library for cluster of smp. In Proceedings of CCGrid 2005, Cardiff, Pays de Galles, (92)Nicolas Capit, Georges Da Costa, Yiannis Georgiou, Guillaume Huard, Cy rille Martin, Grégory Mounié, Pierre Neyron, and Olivier Richard. A batch scheduler with high level components. In Cluster computing and Grid 2005 (CCGrid05), (93)Franck Cappello, Yves Denneulin, Jean-François Méhaut, Gilles Fedak, Oleg Lodygensky, Gabriel Antoniu, Luc Bougé, Matthieu Jan, Thierry Priol, Eddy Caron, Frédéric Desprez, Nahid Emad, and Serge Petiton. Chapitre Les grilles, Informatique répartie, pages Hermes, (94)Carlos Jaime Barrios Hernandez and Yves Denneulin. High bandwidth data transfer analysis and modeling in grids. In EXPGRID workshop of the 15th International Symposium on High Performance Distributed Computing (HPDC-15), Paris, (95)Everton Hermann, Rafael Bohrer Ávila, Philippe O. Navaux, and Yves Denneulin. Metaserver locality and scalability in a distributed nfs. In Proceedings of the 7th international meeting on high performance (Vecpar'06) computing for computational science, (96)Nicolas Bernard, Yves Denneulin, and Sébastien Varrette. Cryptographie et sécurité des systèmes et réseaux, chapter Sécurité Réseau, pages Number Hermes, (97)Nicolas Bernard, Yves Denneulin, and Sébastien Varrette. Chapitre Sécurité Unix, Cryptographie et sécurité des systèmes et réseaux, pages Number Hermes, (98)Pascal Bouvry, Jean-Guillaume Dumas, Roland Gillard, Jean-Louis Roch, and Sébastien Varrette. Cryptographie à clef secréte. In T. Ebrahimi, F. Leprevost, and B. Warusfeld, editors, La sécurité Multimédia, pages Hermes, (99)Jean-Guillaume Dumas, Franck Leprevost, Jean-Louis Roch, Valentin Savin, and Sébastien Varrette. Cryptographie à clef publique. In T. Ebrahimi, F. Leprevost, and B. Warusfeld, editors, La sécurité Multimédia, pages to appear in Hermes, (100)Jean-Guillaume Dumas, Franck Leprevost, Jean-Louis Roch, and Sébastien Varrette. Architectures pki. In T. Ebrahimi, F. Leprevost, and B. Warusfeld, editors, La sécurité Multimédia, pages Hermes, (101)Sébastien Varrette, Jean-Louis Roch, Johan Montagnat, Ludwig Seitz, Jean-Marc Pierson, Franck Leprévost, Safe Distributed Architecture for Image-based Computer Assisted Diagnosis, ICPS'06, IEEE International Conference on Pervasive Systems, workshop on Health Pervasive Systems, Lyon, France, June, 29th 2006

26 Liste des publications et travaux liés au projet Ragtime LIP (102)F. Bouhafs, J.P. Gelas, L. Lefèvre, M. Maimour, C. Pham, P. Primet, B. Tourancheau. Designing and Evaluating An Active Grid Architecture. The International Journal of Future Generation Computer Systems (FGCS) - Grid Computing: Theory, Methods and Applications, Elsevier editors, Volume 21, issue 2, pages , February 2005 (103)P. Vicat-blanc Primet, J. Zeng. Traffic Isolation and Network Resource Sharing for Performance Control in Grids, Joint International Conference on Autonomic and Autonomous Systems 2005 / International Conference on Networking and Services 2005 (ICAS/ICNS 2005), October 2005, Papeete, Tahiti. IEEE Computer Society 2005, ISBN (104)Laurent Lefevre. Heavy and lightweight dynamic network services : challenges and experiments for designing intelligent solutions in evolvable next generation networks, Workshop on Autonomic Communication for Evolvable Next Generation Networks - The 7th International Symposium on Autonomous Decentralized Systems, Chengdu, China, April 4-8, 2005 (105) - Gabriel Antoniu, Marin Bertier, Luc Bougé, Eddy Caron, Frédéric Desprez, Mathieu Jan, Sébastien Monnet, and Pierre Sens. Future Generation Grids, volume XVIII, CoreGrid Series of Proceedings of the Workshop on Future Generation Grids. November 1-5, 2004, Dagstuhl, Germany, chapter GDS: An Architecture Proposal for a Grid Data-Sharing Service. Springer Verlag, (106)Eddy Caron and Frédéric Desprez. DIET: A Scalable Toolbox to Build Network Enabled Servers on the Grid. International Journal of High Performance Computing Applications, 20(3): , [Abstract] [bibtex-entry] (107)Pushpinder-Kaur Chouhan, Holly Dail, Eddy Caron, and Frederic Vivien. Automatic Middleware Deployment Planning on Clusters. International Journal of High Performance Computing Applications, (108)Eddy Caron, Bruno Del-Fabbro, Frédéric Desprez, Emmanuel Jeannot, and Jean-Marc Nicod. Managing Data Persistence in Network Enabled Servers. Scientific Programming Journal, 13(4): , (109) - Abelkader Amar, Raphaël Bolze, Aurélien Bouteiller, Pushpinder Kaur Chouhan, Andréea Chis, Yves Caniou, Eddy Caron, Holly Dail, Benjamin Depardon, Frédéric Desprez, Jean-Sébastien Gay, Gaël Le Mahec, and Alan Su. Diet: New Developments and Recent Results. In CoreGRID Workshop on Grid Middleware (in conjunction with EuroPar2006), Dresden, Germany, August (110)Raphaël Bolze, Eddy Caron, Frédéric Desprez, Georg Hoesch, and Cyril Pontvieux. A Monitoring and Visualization Tool and Its Application for a Network Enabled Server Platform. In M. Gavrilova and al., editors, Computational Science and Its Applications - ICCSA 2006, volume 3984 of LNCS, Glasgow, UK., pages , 8-11 May Springer. (111)Eddy Caron, Pushpinder Kaur Chouhan, and Holly Dail. GoDIET: A Deployment Tool for Distributed Middleware on Grid'5000. In IEEE, editor, EXPGRID workshop. Experimental Grid Testbeds for the Assessment of Large-Scale Distributed Apllications and Tools. In conjunction with HPDC-15., Paris, France, pages 1-8, June 19th (112)Eddy Caron, Frédéric Desprez, and Cédric Tedeschi. A Dynamic Prefix Tree for the Service Discovery Within Large Scale Grids. In A. Montresor, A. Wierzbicki, and N. Shahmehri, editors, The Sixth IEEE International Conference on Peer-to-Peer Computing, P2P2006, Cambridge, UK., pages , September IEEE. (113)Eddy Caron, Charles Fourdrignier, Franck Petit, and Cédric Tedeschi. Mécanisme de réparations pour un système P2P de découverte de services. In RenPar ème Rencontres Francophones du Parallélisme, Canet en Roussillon, October (114)Andréea Chis, Eddy Caron, Frédéric Desprez, and Alan Su. Plug-in Scheduler Design for a Distributed Grid Environment. In ACM/IFIP/USENIX, editor, 4th International Workshop on Middleware for Grid Computing - MGC 2006, Melbourne, Australia, November 27th In conjunction with ACM/IFIP/USENIX 7th International Middleware Conference (115)Pushpinder Kaur Chouhan, Holly Dail, Eddy Caron, and Frédéric Vivien. How should you structure your hierarchical scheduler ?. In HPDC th IEEE International Symposium on High Performance Distributed Computing, Paris, France, pages (Poster), June 19-23th IEEE. (116)Eddy Caron, Frédéric Desprez, Franck Petit, and Cédric Tedeschi. A Peer-to-Peer Extension of Network-Enabled Server Systems. In e-Science First IEEE International Conference on e-Science and Grid Computing, Melbourne, Australia, pages , 5-8 December (117)Eddy Caron, Pushpinder-Kaur Chouhan, and Arnaud Legrand. Automatic Deployment for Hierarchical Network Enabled Server. In The 13th Heterogeneous Computing Workshop (HCW 2004), Santa Fe. New Mexico, pages 109b (10 pages), April 2004.

27 Merci de votre attention

28 « Démonstrateur » Ragtime

29 Modélisation de la dynamique cardiaque Objectifs Analyse spatio-temporelle dimages cardiaques sur architecture de grille Difficultés Grande quantité de données éventuellement distribuées Programme danalyse computer intensive Segmentation 3D+temps du coeur Modèle déformable élastique non linéaire Stratégie dinitialisation du modèle Implantation Multithread Estimation & suivi de mouvement 3D+temps Approche basée sur le recalage dimages Modélisation détat et filtrage temporel Implantation parallèle & Multithread MPI Perspectives Parallèlisation du code Finaliser les versions MPI Outils graphiques Développement dun portail Web (voir appli A4) Tests sur architecture de grille (EGEE2)

30 Modélisation de la dynamique cardiaque: Résultats Collaborations Institut C. Jordan, CNRS UMR 5208, Lyon (Prof. J. Pousin) ACI AGIR (Resp. C. Germain, LAL-Orsay) New-York Univ. & Rutgers Univ. (Prof. L. Axel). Laboratory of Biomedical Engineering, HUT (Prof. T. Katila), & VTT, Tampere (Research fellow J. Lötjönen), Finland Thèses B. Delhay, soutenance le 13/12/06. Séjour 6 mois Eurodoc, Lab. Biomedical Eng., Finlande J. Schaerer, 3 ième année. Séjour 6 mois Eurodoc, NY Medical Center, USA Publications Sarrut & al., A comparison framework for breathing motion estimation methods form 4D imaging, en révision pour IEEE TMI Rouchdy & al., A non linear deformable elastic template for soft structure segmentation. Application to the heart segmentation in MRI, soumis à Inverse Problems, Juillet J. Schaerer & al., Fast and automated creation of patient-specific 3D heart model from tagged MRI, Special Session SA2PM, MICCAI, Copenhagen, 2006 B. Delhay & al., A spatio-temporal deformation model for dense motion estimation in periodic cardiac image sequences, SA2PM, MICCAI, Copenhagen, 2006 J. Pousin & al., "Constraint 3D elastic model for the segmentation in cardiac MRI," Computers in Cardiology, Lyon, pp , J Schaerer & al., Simultaneous Segmentation of the Left and Right Heart Ventricles in 3D Cine MR Images of Small Animals, CinC, Lyon, pp , 2005, B. Delhay & al., A Dynamic 3-D Cardiac Surface Model from MR Images, CinC, Lyon, pp , 2005.

31 Indexation Mammo DDSM Floride Centre de calcul Calcul grille Stockage Utilisateur User interface CCIN2P3 - RAGTIME

32 Stockage: - Mise en place dun serveur SRB accessible depuis EGEE/LCG - 1 base de données ORACLE pour les méta-données Go de données DDSM Floride Calcul: - Accès en direct à la ferme de calcul du CCIN2P3 (1200 cpu) - Accès au Centre de Calcul via le middleware EGEE/LCG - Projet RAGTIME a contribué à hauteur de 20 CPU Qualité de service: - Service (SRB + Calcul) disponible 24h/24h sur toute la période du projet - Assistance pour les développements autour de SRB - Grande adéquation entre SRB et les besoins de stockage du biomedical CCIN2P3 – Bilan RAGTIME

33 Applications Médicales n Atlas de formes statistiques : Thèse de Ziad Aramouni (début en juin 2005) n Tomographie dynamique Moyenne de coupes dinsulae Collaboration avec PRAXIM IEEE trans on MI 06, Phys Med Biol 05

34 n Offered Grid software and batch scheduler (ACI GRID project with ID-IMAG) –CIGRI: https://gforge.inria.fr/scm/?group_id=316https://gforge.inria.fr/scm/?group_id=316 –OAR: https://gforge.inria.fr/frs/?group_id=125https://gforge.inria.fr/frs/?group_id=125 True activity Activity after DCC optimization Activity without DCC optimization True attenuation Initial attenuation Attenuation after DCC optimization Thèse de Joe Aoun débuté en 2005 avec Vincent Breton, clermont Ferrand : simulation Monte Carlo en SPECT et couplage avec loptimisation des conditions de consistence pour la fusion SPECT-CT

35 A.3 SIMRI: Magnetic Resonance Image Simulator n Why MRI Simulation ? – Better understanding of the complexity of MRI imaging – Pedagogic purposes – Conception, calibration and test of MRI sequences in- silico. – Generation of MRI images with a ground truth F Artefacts impact and correction F MR Image processing validation (segmentation, quantification) n Previous works – 1D MRI simulation [Bittoun-81] – 2D MRI simulation [Olsson-95] – Simulation with a distributed implementation [Brenner- 97] – 3D brain MRI simulation [Kwan-99] – Susceptibility and MRI simulation [Yoder-02-04]

36 A.3 SIMRI: Overview Virtual object (i, ρ,T 1,T 2 ) MRI Imag e FFT based reconstructio n Magnetizatio n process kernel K-space RF signals MRI sequence - RF Pulse - Gradient - Precession - Acquisition Bo + B map Filtering Acquisition noise model n Kernel implements Blochs electromagnetism equation n Huge computation time (512 2 = 12h, > 100 years !) n Parallel implementation > MPI

37 A.3 SIMRI milestones n June 2001 : SIMRI Project start n June 2002 : Parallelisation of the magnetization kernel n Dec : Cluster deployment n June 2003: SpinPlayer : 1D interactive simulation interface n Nov : Grid deployment n 2004 : Artefacts simulation (Susceptibility, Chemical shift, field default) n Dec 2004 : New parallelisation scheme at a sequence level n March 2005 : Major publication in J. Magnetic Resonance n June 2005 : : Simulation web portal n Nov: 2005 : SIMRI distribution under CECILL public licence DATAGRID EGEE MEDIGRID

38 A.3 SIMRI: A grid experience n Grid added value – Speeds up the simulation time by a factor linked to the node number – Enables simulation of high resolution images – Enables simultaneous simulation to a wide user community n Grid key issues – Homogenisation of MPI implementation on the grid clusters. – Enabling job submission to multiple clusters to get numerous nodes for 3D simulation. – Enhancement of scheduling to estimate job termination. – Providing of web portals to mask the middleware to final users – Facilitation of the server certificate usage.

39 A.3 webportal n Functionalities – Full simulation access (all simulation parameters) – Two simulation targets : EGGE grid (LCG2), Local Cluster (PBS) – User authentification – Enhanced user job history, Enhanced running job status – Simulation results sent by mail n Status and evolution – At the moment, only open to the 10 SIMRI developers – Autumn 2006: Version 2 F Web service architecture, associated to Glite F Enhanced interface F New simulation target : CINES, SGI multiproc – Progressive simulation service opening to all the scientific community

40 A.3 illustration

41 A.3 SIMRI: Facts n Software – The most advanced available MRI simulator : 1D, 2D, 3D, field default, Chemical shift, T 2 * management … – Distributed under the public CECILL License (> 100 download within 30 labs) – Simulation service proposed through a web portal connected to EGEE grid n Publications – H. Benoit-Cattin et al. "The SIMRI project: A versatile and interactive MRI simulator," Journal of Magnetic Resonance, vol. 173, pp , –J. Montagnat et al. "Medical images simulation, storage, and processing on the European DataGrid testbed," Journal of Grid Computing, vol. 2, pp , – H. Benoit-Cattin et al. "Magnetic Resonance Imaging (MRI) simulation on a grid computing architecture,"IEEE CGIGRID'03- BIOGRID'03, Tokyo, F B. Belaroussi et al. "Distortion correction for susceptibility-induced artifacts in spin echo MR images: Simulation study at 1.5 T and 7 T.,"Proc. ISMRM'04. F B. Belaroussi et al. "Susceptibility artifact correction in GE images,"Proc. ISMRM'06.

42 A.3 SIMRI: Perspectives n Simulation features – Take benefit of the code diffusion to enlarge the user community and to get contributions in F New anatomical objects F New MRI sequences F New simulation model (diffusion, antennas, pulse …) n Simulation services – Open widely the SIMRI grid portal. – Turn the portal architecture to an evolutive web service one. – Provide a data management service associated to the high value simulated images – Think about a multimodality (MRI, CT, PET, US) Medical Image simulation portal.


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