Simulazione del Sistema Immunitario Umano tramite Programmazione Parallela

Nella seguente tesi verrà descritta la progettazione e implementazione di un modello computazionale del sistema immunitario umano, in grado di simulare l'evoluzione di cellule e molecole durante una risposta umorale immunitaria. Le entità del modello avranno la possibilità di riprodursi, interagire fra di loro e diffondersi all'interno dell'ambiente. In questa tesi si proporranno due programmi differenti dello stesso sistema: un programma in versione seriale e un altro programma in versione parallela con l'aiuto di CUDA. La parallelizzazione permette ad un programma di eseguire multiple porzioni di codice contemporaneamente, riducendo in maniera drastica i suoi tempi di esecuzione. Lo scopo di questa tesi è quello di realizzare un programma capace di offrire i tempi di esecuzione migliori possibili. CUDA è un'interfaccia applicativa che permette al programmatore di parallelizzare programmi sfruttando le GPU NVIDIA: dei microprocessori specializzati con un elevato numero di unità elaborative. Nella tesi verranno inizialmente introdotti alcuni fondamenti della programmazione parallela, seguiti dalla descrizione di struttura e funzionamento dell'architettura CUDA. Successivamente si passerà alla progettazione del modello del sistema immunitario, in cui verranno descritti nel dettaglio i suoi principali elementi e caratteristiche. Dopodiché si discuterà lo sviluppo del modello come programma seriale e parallelo, evidenziando di quest'ultimo le principali differenze significative derivate dal passaggio dalla versione seriale. Infine verrà verificata la correttezza dei programmi realizzati e si compareranno i tempi di esecuzione, calcolando così i miglioramenti ottenuti grazie alla parallelizzazione.