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Algorithmus Tuning für die Sonnenforschung (SA)
Ausgangslage
Am Institut für 4D-Technologien (i4Ds) werden zur Erforschung der Sonnenphysik neue Algorithmen entwickelt. Ein solcher Algorithmus rekonstruiert hochaufgelöste Bilder aus verrauschten Röntgenaufnahmen des RHESSI-Satelliten. Dieser NASA-Satellit zeichnet seit über einem Jahrzehnt die Röntgen-Emissionen der Sonne auf. Die Messungen sind von unschätzbarem Wert für die Forschung und mit den verbesserten i4Ds-Algorithmen können daraus neue wissenschaftliche Erkenntnisse gewonnen werden. Die erste Implementation des Algorithmus liefert bereits erfolgversprechende Resultate. Viele Konfigurationsparameter wurden aber durch unstrukturiertes Ausprobieren ermittelt. Die Implementation hat deshalb noch Verbesserungspotential: In manchen Fällen konvergiert die Lösung sehr langsam, was für den Alltagsgebrauch ein Problem darstellt. Einige Parameter stellen einen Kompromiss zwischen Lösungsgeschwindigkeit und Qualität dar.
Ziel der Arbeit
Sie sollen den Algorithmus zusammen mit uns weiterentwickeln: Durch geeignete Parameterwahl können die Probleme des Algorithmus vermutlich vermindert werden. In einem ersten Schritt sollen Sie systematisch untersuchen, wie die Parameter idealerweise gewählt werden und was die jeweiligen Auswirkungen sind. In einem optionalen, zweiten Schritt können Sie gänzlich neue Lösungsansätze entwerfen und zusammen mit uns entwickeln.
Problemstellung
Sie sollen den Einfluss verschiedener Parameter auf die Leistungsfähigkeit der C#-Implementation messen. Neben der Rechenzeit sollen Sie auch die Qualität der Resultate beurteilen. Wir stellen Ihnen zu diesem Zweck vielfältige Testdaten zur Verfügung. Unter Umständen lohnt es sich, einen Rechen-Cluster zu verwenden, um den grossen Parameter-Suchraum effizient zu durchsuchen. Wenn Sie sich an gänzlich neue Lösungsansätze wagen möchten, werden Sie sich mit quadratischen Optimierungsproblemen (QCP) befassen.