Кратко решение
Наука за здравје и живот
OneAPI Base Toolkit му помага на SonoScape
Оптимизирајте ги перформансите на неговиот S-Fetus 4.0
Асистент за акушерски скрининг
Упатство за употреба
OneAPI Base Toolkit му помага на SonoScape да ги оптимизира перформансите на својот акушерски асистент за скрининг S-Fetus 4.0
„Со нашата посветеност на независното истражување и развој и иновациите на медицинската опрема, SonoScape со задоволство може да изјави дека нашата врвна технологија за вештачка интелигенција, напојувана со архитектурата на Intel® oneAPI, може да го реализира својот потенцијал да им служи на медицинските институции ширум светот“.
Фенг Најжанг
Потпретседател, SonoScape
Акушерскиот скрининг е клучен за намалување на смртноста на мајките и перинаталната смрт; сепак, конвенционалните акушерски скрининг методи бараат високо ниво на медицинска експертиза и се и временски и трудоинтензивни. За да ги реши овие проблеми, SonoScape лансираше паметен акушерски скрининг систем заснован на вештачка интелигенција (AI) и други технологии. Системот го автоматизира излезот на резултатите од скринингот преку автоматско препознавање на структурата, мерење, класификација и дијагноза за значително подобрување на ефикасноста и намалување на обемот на работа на лекарите.¹
Асистентот за акушерски скрининг S-Fetus 4.0 2 користи длабоко учење за да напојува паметен работен модел заснован на сценарија кој им овозможува на лекарите да вршат сонографија без потреба од рачна контрола на опремата и овозможува динамично стекнување стандардни рамнини во реално време и автоматско мерење на феталната биометрија и индекс на раст, прво индустрија. Целта на Sonoscape е да ги поедностави работните текови на акушерскиот скрининг и да им олесни на пациентите да добијат нега. За да ги подобри своите перформанси, SonoScape го користеше Intel® OneAPI Base Toolkit за развој на вкрстена архитектура и оптимизација за да се забрза обработката на мултимодалните податоци. Преку платформа базирана на процесорот Intel® Core™ i7, перформансите беа зголемени за приближно 20x 3, а истовремено се постигнаа повисоки перформанси во цената, приспособливост меѓу архитектурата и флексибилност.
Позадина: Примени и предизвици на дијагностички ултразвук во акушерските прегледи
Дијагностички ултразвук е техника во која ултразвукот се користи за мерење на податоците и морфологијата на физиологијата или структурата на ткивото на пациентот за откривање на болести и обезбедување медицински насоки. 4 Поради безбедноста, неинвазивноста, перформансите на трошоците, практичноста, повторливоста и широката приспособливост, пазарот за дијагностичка ултразвучна опрема рапидно расте. Според податоците од Fortune Business Insights, големината на глобалниот пазар на опрема за дијагностика ултразвук беше 7.26 милијарди американски долари во 2020 година и се очекува да достигне 12.93 милијарди американски долари до крајот на 2028 година, што претставува сложена годишна стапка на раст (CAGR) од 7.8%. . 5
Иако 2D ултразвукот е неопходен за дијагноза на акушерски и гинеколошки заболувања (особено при интраутерино тестирање на фетусот), конвенционалните техники на ултрасонографија во голема мера се потпираат на стручноста на сонографот. Бидејќи се потребни рачни операции кои одземаат многу време и интензивни вештини во текот на целиот процес, ултрасонографијата претставува предизвици за болниците во помалите заедници и помалку развиените области кои имаат ограничен пристап до медицинската технологија.
За да ги реши овие проблеми, SonoScape разви паметно дијагностичко ултразвучно решение засновано на технологии за вештачка интелигенција кои се способни за класификација, откривање и сегментација на различни анатомски структури од ултразвучни слики преку алгоритми за длабоко учење претставени со конволуциони невронски мрежи (CNN). 6 Сепак, сегашното решение за дијагностика ултразвук се соочува со неколку предизвици:
- Опремата бара голема количина на интервенција од корисникот и поседува својствени доцнења, како на пример кога операторот мора да се прилагоди на различни оперативни процедури кога се префрла помеѓу режими.
- Барањата за компјутерска моќ се зголемуваат бидејќи алгоритмите за вештачка интелигенција се зголемуваат во сложеност. Овие алгоритми често користат надворешни акцелератори, како што се графичките процесори, кои ги зголемуваат трошоците, користат повеќе енергија и бараат дополнително тестирање и сертификација. Континуираната оптимизација на вештачката интелигенција за најдобри перформанси и корисничко искуство стана клучен предизвик.
SonoScape ја користи базата Intel oneAPI Комплет со алатки за оптимизирање на неговите перформанси Асистент за акушерство за скрининг S-Fetus 4.0
Асистент за акушерски скрининг SonoScape S-Fetus 4.0
Врз основа на стандардизираното собирање и мерење на делови од ултразвучно скенирање, лекарите можат да користат акушерски скрининг за да ги откријат повеќето структурни абнормалности на фетусот. Комерцијалниот S-Fetus 4.0 Акушерски скрининг асистент на SonoScape е првата глобално достапна технологија за паметна акушерска скрининг базирана на длабоко учење. Кога се комбинира со платформите за ултразвук SonoScape P60 и S60, S-Fetus 4.0 е способен за препознавање на делови во реално време за време на процесот на сонографија, автоматско стекнување на стандардни делови, автоматско мерење и автоматско внесување на резултатите во соодветните делови за раст на фетусот. на медицинскиот извештај. Пофалувајќи се со првата паметна функција за акушерски скрининг во индустријата, S-Fetus 4.0 значително ги подобрува конвенционалните методи на интеракција човек-компјутер преку обезбедување на паметен работен модел заснован на сценарија кој им овозможува на лекарите да вршат сонографија без потреба од рачна контрола на сложената опрема, поедноставувајќи процесот на сонограм, подобрување на ефикасноста и намалување на обемот на работа на сонографот. Функцијата обезбедува ефикасна контрола на квалитетот на предниот дел за време на процесот на ултразвук, го подобрува квалитетот на скринингот и обезбедува дополнителни водечки податоци во реално време за да им помогне и на лекарите и на пациентите.
Слика 1. Професионалниот акушерски уред P60 на SonoScape опремен со S-Fetus 4.0
Користејќи основни алгоритми, оригинална архитектура и хардвер со вкрстена архитектура, S-Fetus 4.0 постигнува основен технички пробив што обезбедува паметно, целосно процесно и лесно усволиво решение засновано на сценарија за подобрување на работната ефикасност и конзистентноста на лекарите. Сеопфатните функции засновани на сценарија гарантираат дека лекарите не треба стандардно да се префрлаат помеѓу рачниот и паметниот режим во текот на целиот процес, а извештаите може да се пополнат со движење на прстот.
Слика 2. Дијаграм на процесот на акушерски скрининг асистент S-Fetus 4.0
Предниот дел на S-Fetus 4.0 генерира мултимодални податоци во согласност со барањата на сценаријата, додека пост-обработка се справува со реконструкција, обработка и оптимизација. Работејќи на реконструирани и оптимизирани податоци, модулот за препознавање и следење со вештачка интелигенција во реално време ги анализира и извлекува стандардните површини. Во овој процес, стандардниот модул за одлучување и испраќање на површината следи однапред дефинирана стратегија за адаптивно да ги извлече квантифицираните карактеристики, потоа врши квантитативна анализа и автоматски се интегрира во следните операции.
За време на развојот, инженерите на SonoScape и Intel работеа заедно за да се справат со неколку предизвици:
- Понатамошна оптимизација на перформансите. Многу релевантни алгоритми за длабоко учење мора да работат во тандем за брзо обработување на задачите што користат различни типови на податоци и оптимално да ги извршуваат задачите иницирани од корисникот без латентност. Ова резултира со поголема компјутерска моќ и барања за оптимизација на алгоритам за ултразвучни платформи.
- Барања за мобилна апликација. SonoScape дијагностички ултразвучен систем со S-Fetus 4.0 Obstetric Screening Assistant е мобилен систем со ограничувања на вкупната моќност
потрошувачката и големината на системот, што го прави предизвик да се користат дискретни графички процесори. - Проширување на вкрстена архитектура за различни сценарија. Асистентот за акушерство S-Fetus 4.0 треба да поддржува миграција и проширување низ повеќе архитектури за да работи во различни сложени сценарија.
За да ги реши овие предизвици, SonoScape соработуваше со Интел за да ги оптимизира перформансите на вештачката интелигенција на својот асистент за акушерски скрининг со користење на Основниот пакет со алатки на Intel oneAPI.
Интел OneAPI Toolkits
OneAPI е меѓуиндустриски, отворен, унифициран програмски модел заснован на стандарди, кој обезбедува заедничко искуство за развивачите низ архитектурите за побрзи перформанси на апликациите, поголема продуктивност и поголема иновација. Иницијативата oneAPI поттикнува соработка за заедничките спецификации и компатибилните имплементации на oneAPI низ екосистемот.
Моделот е дизајниран да го поедностави процесот на развој низ повеќе архитектури (како што се процесори, графички процесори, FPGA и други акцелератори). Со комплетен сет на библиотеки и алатки за вкрстена архитектура, oneAPI им помага на програмерите да развијат перформативен код брзо и правилно низ хетерогени средини.
Како што е прикажано на слика 3, проектот oneAPI има за цел да се надоврзе на богатото наследство на Интелtagд од алатките на процесорот и да се прошири на XPU. Вклучува комплетен сет на напредни компајлери, библиотеки и алатки за пренесување, анализа и дебагирање. Референтната имплементација на OneAPI на Intel е збир на алатки. Интел OneAPI Base Toolkit за Native Code Developers е основна група на алатки со високи перформанси за градење на C++, Data Parallel C++ апликации и апликации базирани на библиотека на oneAPI.
На обемот на работа на апликациите им треба разновиден хардвер
Слика 3. Intel oneAPI Base Toolkit
Интел OneAPI Base Toolkit му помага на SonoScape да ги оптимизира перформансите на својот асистент за акушерски скрининг
По интегрирањето на Intel oneAPI Base Toolkit во нивниот систем, SonoScape забележа неколку патеки до оптимизација.
Во хардверскиот слој, решението користи компјутерска архитектура заснована на процесор Intel® Core™ i11 од 7-та генерација, кој обезбедува подобрени перформанси, има ново јадро и графичка архитектура и обезбедува оптимизација базирана на вештачка интелигенција за одлични перформанси за различни оптоварувања. Опремен со технологија Intel® Deep Learning Boost (Intel® DL Boost), процесорот обезбедува силна поддршка за моторите со вештачка интелигенција и подобрени перформанси за сложени оптоварувања како што се AI и анализа на податоци.
Процесорите од 11-та генерација на Intel Core, исто така, имаат интегрирана графика Intel® Iris® Xe, овозможувајќи им на работните оптоварувања да го искористат овој интегриран графички процесор. Може да поддржува богата разновидност на типови на податоци и има архитектура со мала моќност.
Протокот на обработка на податоци на решението е прикажан подолу (слика 4). Опремени со јадра оптимизирани за справување со оптоварувања со интензивни податоци, графиката Intel Iris Xe е одговорна за процесите за препознавање и следење во реално време и за реализација на извршување во реално време со висока фреквенција (секоја рамка на слика мора да се обработи или интелигентно да се заклучи) .
Процесорот Intel Core i7 се справува со стандардно одлучување за површината и испраќање; екстракција на карактеристики на адаптивниот дел, квантитативна анализа и други процеси; и извршување на оперативната логика и ВИ заклучоци за време на застој. Интензивен за податоци и одговорен за логички заклучоци, мултимодалниот модул за оптимизација и обработка на податоци е оптимизиран во пет клучни аспекти преку OneAPI Toolkit. По оптимизацијата, помошникот за акушерски скрининг SonoScape може флексибилно да ги користи сите ресурси на процесорот и iGPU, обезбедувајќи подобрени перформанси за да се задоволат оперативните барања и да се подобри искуството на пациентот.
SonoScape и Intel се фокусираа на оптимизација и тестирање на перформансите на следната платформа:
Слика 4. Архитектура на акушерскиот асистент за скрининг SonoScape
Сеопфатна оптимизација на перформансите со помош на софтверски алатки на Интел
Оптимизација #1: Прво, SonoScape го користеше Intel® VTune™ Profiler да го анализираат нивниот обем на работа. Професионалецотfiler може брзо да ги идентификува тесните грла на оптоварувањето на процесорот и графичкиот процесор и да обезбеди релевантни информации. Како што е прикажано на сликата подолу, векторската обработка целосно ја користи високата пропусност на инструкциите на Интел и ја поддржува паралелната обработка на податоците за брзо подобрување на перформансите во однос на скаларните операции.
Слика 5. Скаларна обработка наспроти векторска обработка
SonoScape, исто така, го искористи DPC++ компајлерот во алатката oneAPI за да го прекомпајлира неговиот код и да генерира векторски инструкции за подобрени перформанси, намалувајќи ја брзината на обработка на обемот на работа од 141 ms на само 33 msXNUMX.
Оптимизација #2. Откако VTune Pro ги идентификуваше тесните грла во перформанситеfiler, SonoScape ги замени со API од Intel® Integrated Performance Primitives
(Intel® IPP), софтверска библиотека со функции што вклучува акцелератори за обработка на слики, обработка на сигнал, компресија на податоци, механизми за шифрирање и други апликации. Intel IPP може да се оптимизира за процесорите да ги отклучуваат најновите карактеристики на платформите за архитектура на Intel (како што е AVX-512) за да се подобрат перформансите на апликацијата.
За прampLe, функциите ippsCrossCorrNorm_32f и ippsDotProd_32f64f може да ги подобрат перформансите со отстранување на пресметките на двослојната јамка и јамките за множење/додавање. Преку таквата оптимизација, SonoScape беше во можност дополнително да ја подобри брзината на обработка на обемот на работа од 33 ms на 13.787 msXNUMX.
Оптимизација #3. Првично развиена од Интел, библиотеката за компјутерска визија со отворен код (OpenCV) OpenCV може да се користи за развој на програми за обработка на слики во реално време, компјутерска визија и препознавање шаблони и го поддржува користењето на Intel IPP за забрзана обработка⁸.
Со замена на функциите OpenCV во изворниот код со функциите IPP, решението добро се скалира во сценарија за податоци од големи размери и добро функционира низ сите генерации на платформи на Интел.
Оптимизација #4. Асистентот за акушерски преглед S-Fetus 4.0 на Sonoscape, исто така, ја користи алатката за компатибилност Intel® DPC++ за ефикасно мигрирање на постоечкиот CUDA код на DPC++, обезбедувајќи компатибилност со вкрстена архитектура и минимизирање на времето потребно за миграција. Како што е прикажано на Слика 6, алатката обезбедува моќни интерактивни функции за да им помогне на програмерите да мигрираат CUDA код, вклучувајќи го кодот на јадрото и повиците на API. Алатката може автоматски да мигрира 80-90 проценти⁹ од кодот (во зависност од сложеноста) и да вградува коментари за да им помогне на програмерите да го завршат рачниот чекор од процесот на миграција. Во оваа студија на случај, речиси 100 проценти од кодот беше автоматски мигриран на читлив и употреблив начин.
Слика 6. Табела на работниот тек на алатката за компатибилност на Intel DPC++
Откако беа завршени овие оптимизации, перформансите на SonoScape S-Fetus 4.0 кои работат на хетерогена платформа базирана на Intel oneAPI DPC++ беа зголемени за речиси 20 пати од основните податоци за перформансите снимени пред оптимизацијата, како што е прикажано на слика 7.
Временска оптимизација на мултимодалното оптоварување (ms помалото е подобро)
Слика 7. Подобрување на перформансите со Intel oneAPI Base Toolkit⁷
(Основна линија: Код пред оптимизација; Оптимизација 1: Компајлер на Intel oneAPI DPC++; Оптимизација 2: Intel IPP се користи за замена на изворниот код на јамката;
Оптимизација 3: Intel IPP се користи за замена на функциите OpenCV; Оптимизација 4: извршување на процесорот + iGPU по миграцијата на CUDA)
Резултат: одлични перформанси и приспособливост на CrossArchitecture
Со користење на процесори Intel Core i7 со интегрирана графика Intel Iris Xe за да се обезбеди основната компјутерска моќ и хетерогена платформа Intel oneAPI за оптимизација, асистентот за акушерски скрининг SonoScape можеше да ги балансира перформансите, економичноста и приспособливоста на повеќе платформи.
- Изведба. Со користење на Intel XPU и Intel oneAPI Toolkits, акушерскиот асистент SonoScape можеше да реализира до 20x подобри перформанси наспроти неоптимизираните системи, поставувајќи цврста основа за ефикасен акушерски дијагностички ултразвук⁷.
- Заштеда на трошоци. Со извршување на сеопфатна оптимизација и користење на моќните перформанси и флексибилната архитектура на процесорот Intel Core i7, на SonoScape му се потребни само ресурси на процесорот и iGPU за да ги постигне своите цели за изведба. Овие хардверски поедноставувања ги намалуваат барањата за напојување, дисипација на топлина и простор. Решението сега може да се монтира на помала дијагностичка опрема за ултразвук за пофлексибилни опции за конфигурација. Интеграцијата на ресурсите на процесорот и iGPU, исто така, обезбедува подолго траење на батеријата, заедно со поголема приспособливост и доверливост.
- Хетерогена приспособливост. Решението поддржува унифицирано програмирање на хетероген хардвер, како што се процесорите и iGPU, ја подобрува развојната ефикасност на програмирање со вкрстена архитектура и овозможува флексибилно извршување на акушерски асистенти за скрининг на различни хардверски конфигурации, истовремено обезбедувајќи непречен корисник
искуство.
Outlook: Забрзана интеграција на вештачката интелигенција и медицинските апликации
Паметниот дијагностички ултразвук е клучна примена на интеграцијата на вештачката интелигенција и медицинските технологии што помага да се намали оптоварувањето на лекарите и да се подобри брзината на медицинските процеси¹XNUMX. За да го олесни користењето на вештачката интелигенција и медицинските апликации, Интел работи со партнери како што е SonoScape за да ја забрза дигиталната иновација преку архитектурата на XPU составена од процесори, iGPU, наменски акцелератори, FPGA и софтверски и хардверски производи како што е програмскиот модел oneAPI во медицинската индустрија.
„Intel® oneAPI Base Toolkit ни помогна да ги оптимизираме клучните модули на ефикасен начин, реализирајќи зголемување на перформансите за 20xXNUMX и унифициран развој на платформи XPU со вкрстена архитектура. Преку технологиите на Интел, нашиот асистент за акушерски скрининг постигна откритија во однос на перформансите и приспособливоста и сега може да обезбеди поефикасни средства за паметна акушерска дијагноза за да им помогне на медицинските институции да преминат од конвенционален ултразвук на паметен ултразвук и да им помага на лекарите
во прецизна и ефикасна работа за подобрување на исходот на пациентот“.
Џоу Гуои
Раководител на Истражувачкиот центар за медицински иновации SonoScape
За SonoScape
Основана во 2002 година во Шенжен, Кина, SonoScape се обврза на „Грижа за животот преку иновации“ преку обезбедување решенија за ултразвук и ендоскопија. Со беспрекорна поддршка, SonoScape обезбедува продажба и услуга низ целиот свет во повеќе од 130 земји, од корист на локалните болници и лекари со сеопфатни дијагностички докази за снимање и техничка поддршка. Вложувајќи 20 проценти од вкупниот приход во истражување и развој годишно, SonoScape континуирано воведува нови медицински производи и технологии на пазарот секоја година. Сега се проширува во седум центри за истражување и развој во Шенжен, Шангај, Харбин, Вухан, Токио, Сиетл и Силиконската долина. За повеќе информации, посетете го нашиот официјален претставник webсајт www.sonoscape.com.
За Интел
Интел (Nasdaq: INTC) е лидер во индустријата, создавајќи технологија која го менува светот која овозможува глобален напредок и збогатува животи. Инспирирани од законот на Мур, ние постојано работиме на унапредување на дизајнот и производството на полупроводници за да помогнеме во справувањето со најголемите предизвици на нашите клиенти. Со вградување на интелигенција во облакот, мрежата, работ и секој вид компјутерски уред, го ослободуваме потенцијалот на податоците за трансформирање на бизнисот и општеството на подобро. За да дознаете повеќе за иновациите на Интел, одете на newsroom.intel.com и intel.com.
Решението е обезбедено од:
- Барањето за зголемување на ефикасноста од 50% се заснова на податоци од проценка по клиничка евалуација од 18 доктори со средно и високо искуство во 5 медицински установи по период од 1 месец.
Намалување на барањата за обемот на работа за 70% врз основа на евалуација на неопходните чекори за комплетирање на медицински преглед користејќи стандардни оперативни процедури наспроти S-Fetus. - За повеќе информации за Асистентот за акушерски скрининг S-Fetus 4.0, посетете ја https://www.sonoscape.com/html/2020/exceed_0715/113.html
- Резултатите од тестот обезбедени од SonoScape. Тест конфигурација: Intel® Core™ i7-1185GRE процесор @ 2.80GHz, Intel Iris® Xe графика @ 1.35 GHz, 96EU, Ubuntu 20.04, Intel® oneAPI DPC++/C++ компајлер, Intel® DPC++ компатибилност со Intel® DPC++ еден PIol ® Интегрирани примитивни перформанси, Intel® VTune™ Profiler
- Велс, ПНТ, „Физички принципи на ултразвучна дијагноза“. Медицинско и биолошко инженерство 8, бр. 2 (1970): 219–219.
- https://www.fortunebusinessinsights.com/industry-reports/ultrasound-equipment-market-100515
- Шенгфенг Лиу, и сор., „Длабоко учење во медицинската ултразвучна анализа: Реview.“ Инженерство 5, бр. 2 (2019): 261–275
- Резултатите од тестот обезбедени од SonoScape. Видете резервна копија за конфигурации за тестирање.
- https://en.wikipedia.org/wiki/OpenCV
- https://www.intel.com/content/www/us/en/developer/articles/technical/heterogeneous-programming-using-oneapi.html
- Луо, Дандан и сор., „Принатален пристап на ултразвучно скенирање: Техника со еден допир во второто и третото тромесечје“. Ултразвук Med Biol. 47, бр. 8 (2021): 2258-2265.
https://www.researchgate.net/publication/351951854_A_Prenatal_Ultrasound_Scanning_Approach_One-Touch_Technique_in_Second_and_Third_Trimesters
Резервна копија
Тестирање од SonoScape од 3 септември 2021 година. Конфигурација за тестирање: Intel® Core™ i7-1185GRE процесор @ 2.80 GHz, со или без Intel Iris® Xe графика @ 1.35 GHz, 96EU, Ubuntu 20.04, Intel® oneAPI
DPC++/C++ компајлер, Intel® DPC++ алатка за компатибилност, Intel® oneAPI DPC++ библиотека, Intel® интегрирани примитивни перформанси, Intel® VTune™ Profiler
Известувања и одрекувања
Перформансите се разликуваат според употребата, конфигурацијата и други фактори. Дознајте повеќе на www.Intel.com/PerformanceIndex
Резултатите од изведбата се засноваат на тестирање од датумите прикажани во конфигурациите и може да не ги одразуваат сите јавно достапни ажурирања. Видете резервна копија за детали за конфигурацијата. Ниту еден производ или компонента не може да биде апсолутно безбеден.
Вашите трошоци и резултати може да варираат.
Интел технологиите може да бараат активирање на хардвер, софтвер или услуга.
Интел ги отфрла сите изречни и имплицитни гаранции, вклучително и без ограничување, имплицитните гаранции за прометливост, соодветност за одредена цел и непрекршување, како и каква било гаранција што произлегува од текот на извршувањето, текот на работењето или употребата во трговијата.
Интел не контролира или ревидира податоци од трети страни. Треба да се консултирате со други извори за да ја оцените точноста.
© Интел корпорација. Intel, логото на Intel и другите ознаки на Intel се заштитни знаци на Intel Corporation или нејзините подружници. Други имиња и брендови може да се бараат како сопственост на други.
0422/EOH/MESH/PDF 350912-001US
Документи / ресурси
 |
Intel oneAPI Base Toolkit му помага на SonoScape да ги оптимизира перформансите на својот акушерски асистент за скрининг S-Fetus 4.0 [pdf] Упатство за корисникот OneAPI Base Toolkit му помага на SonoScape да ги оптимизира перформансите на неговиот акушерски скрининг S-Fetus 4.0, S-Fetus 4.0 акушерски скрининг асистент, акушерски скрининг асистент, асистент за скрининг, асистент |
