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A Novel Development of Auto-tuning Technologies for Communication Avoiding and Reducing Algorithms

Research Project

Project/Area Number 16H02823
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field High performance computing
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

KATAGIRI TAKAHIRO  名古屋大学, 情報基盤センター, 教授 (40345434)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 長尾 大道  東京大学, 地震研究所, 准教授 (80435833)
佐藤 雅彦  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (80455211)
田中 輝雄  工学院大学, 情報学部(情報工学部), 教授 (90622837)
Research Collaborator KURODA Hisayasu  
IWASHITA Takeshi  
OHSHIMA Satoshi  
SAKURAI Takao  
SUDA Reiji  
IMAMURA Toshiyuki  
FUKUDA Jun'ichi  
ITO Shin-ichi  
NAGAI Toru  
IMANO Masashi  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
Fiscal Year 2018: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2017: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2016: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Keywords自動チューニング / 通信削減アルゴリズム / 機械学習 / データ同化 / ループ変換 / 時空間ブロッキング / マルチコア / ポストムーア / スレッド並列化 / 通信回避アリゴリズム / 疎行列反復解法 / ハイパフォーマンス・コンピューティング / 性能モデル / メニーコア / 通信回避アルゴリズム / 通信削減
Outline of Final Research Achievements

(1) AT Method Development: an AT method with code transformation, which is a new method for changing number of threads, is proposed and evaluated to show its effectiveness. (2) Performance Modeling for AT: A very light AT facility with d-Spline function to model multiple dimensions with multiple parameters of performance by one-dimensional incremental search is developed. (3) Application Adaptation: The four-dimensional variational method is adapted for phase-field model. It is also speeding up by high performance implementation method. Simplifying two-fluid model to analyze instability for Magnetohydrodynamic (MHD) in nuclear fusion plasma is speeding up by introducing semi-implicit time integration method.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

幅広い分野のプログラムに適用できる自動チューニング方式と性能モデルを開発したことにより、科学の進展に資するプログラムや、ものつくりなどのプログラムの高速化を、最先端のスーパーコンピュータ上で、低いコストで実施できるようになる可能性がある。このことで、新たな科学上の発見や、効率の良い工業製品の開発、などを支援する計算機環境の構築に貢献することが期待できる。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (91 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (21 results) (of which Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (62 results) (of which Int'l Joint Research: 27 results,  Invited: 19 results) Remarks (1 results) Funded Workshop (3 results)

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    • Place of Presentation
      国立台湾大学(台北市、台湾)
    • Year and Date
      2017-03-10
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Impact of Auto-tuning to Many-core and NUMA Environments2017

    • Author(s)
      Takahiro Katagiri
    • Organizer
      2017 Conference on Advanced Topics and Auto Tuning in High-Performance Scientific Computing (ATAT in HPSC 2017)
    • Place of Presentation
      国立台湾大学(台北市、台湾)
    • Year and Date
      2017-03-10
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ポストムーア時代の密行列数値計算アルゴリズムの変革と有限差分法アプリケーションにおける一例2017

    • Author(s)
      片桐孝洋
    • Organizer
      ワークショップ「行列計算のための数値計算法」
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2017-01-19
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    • Invited
  • [Presentation] Numerical validation of DOWT (Discrete Operational Wave Theory) in frequency-wavenumber domain2017

    • Author(s)
      Toru Nagai and Mineo Kumazawa
    • Organizer
      International Conference on Seismic Imaging, Inversion, and Visualization Methods
    • Place of Presentation
      Haikou, China
    • Year and Date
      2017-01-06
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Communication-Avoiding CG Method2017

    • Author(s)
      Reiji Suda
    • Organizer
      Second International Workshop on Deepening Performance Models for Automatic Tuning (DPMAT)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Auto-tuning of directives: tuning directives of OpenMP and OpenACC2017

    • Author(s)
      Satoshi Ohshima
    • Organizer
      Second International WorkshoDeepening Performance Models for Automatic Tuning (DPMAT)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] フェーズフィールド法への4次元変分法データ同化の展開2017

    • Author(s)
      長尾大道
    • Organizer
      第9回 自動チューニング技術の現状と応用に関するシンポジウム (ATTA2017)
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    • Invited
  • [Presentation] Data assimilation for massive autonomous systems based on a second-order adjoint method2017

    • Author(s)
      Nagao, H. and S. Ito
    • Organizer
      Taiwan-Japan Joint Workshop on Inverse Problems in Kanazawa 2017
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] フェーズフィールドモデルに基づく4次元変分法データ同化2017

    • Author(s)
      長尾大道, 伊藤伸一
    • Organizer
      日本機械学会 第30回計算力学講演会
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    • Invited
  • [Presentation] Data assimilation for massive autonomous systems based on a second-order adjoint method2017

    • Author(s)
      Nagao, H. and S. Ito
    • Organizer
      Asia Oceania Geoscience Society, 14th Annual Meeting
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 時空間タイリングを用いた反復型ステンシル計算とその応用2017

    • Author(s)
      深谷猛, 岩下武史
    • Organizer
      日本機械学会 第30回計算力学講演会(CMD2017)
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] アジョイント法によるデータ同化における時空間ブロッキングの適用-メニーコア環境での性能評価-2017

    • Author(s)
      藤川隼人、池田朋哉、片桐 孝洋、永井 亨、荻野正雄
    • Organizer
      平成29年度 電気・電子・情報関係学会 東海支部連合大会
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  • [Presentation] 数値計算ライブラリのためのディープラーニングによる自動チューニングの検討2017

    • Author(s)
      山田賢也、片桐孝洋、永井亨、荻野正雄
    • Organizer
      平成29年度 電気・電子・情報関係学会 東海支部連合大会
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  • [Presentation] 自動チューニング言語ppOpen-ATの機能とオープンCAEへの展開2017

    • Author(s)
      片桐孝洋
    • Organizer
      オープンCAEシンポジウム2017
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  • [Presentation] データ同化処理への時空間ブロッキング手法の適用と自動チューニング適用の一考察2017

    • Author(s)
      片桐 孝洋、池田 朋哉 、藤川 隼人
    • Organizer
      日本応用数理学会 2017年度年会
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  • [Presentation] ディープラーニングによるカラー画像を用いた疎行列反復解法ライブラリの自動チューニング2017

    • Author(s)
      山田賢也、片桐孝洋
    • Organizer
      NVIDIA GPU Technical Conference in Japan 2017 (GTC Japan 2017)
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  • [Presentation] Optimizing Forward and Backward computations in the adjoint method via Multi-level Blocking2017

    • Author(s)
      Tomoya Ikeda, Shin-ichi Ito, Hiromichi Nagao, Takahiro Katagiri, Toru Nagai, Masao Ogino
    • Organizer
      Second International Workshop on Deepening Performance Models for Automatic Tuning (DPMAT)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Auto-tuning to Scientific Applications ---Traditional Approach by Code Transformations and New Approach by AI ---2017

    • Author(s)
      Takahiro Katagiri
    • Organizer
      Second International Workshop on Deepening Performance Models for Automatic Tuning (DPMAT)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Evaluation of Four-dimensional Performance Parameter Search by Iterative One-dimensional d-Spline Search2017

    • Author(s)
      Masayoshi Mochizuki, Hiroki Fujito, Akihiro Fujii, Teruo Tanaka
    • Organizer
      The 16th International Symposium on Advanced Technology (ISAT-16)
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  • [Presentation] 複数性能パラメタによる自動チューニングにおける性能パラメタ間相関関係の影響2017

    • Author(s)
      望月大義, 范谷瑛, 藤井昭宏, 田中 輝雄
    • Organizer
      日本応用数理学会2017年度年会
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  • [Presentation] Data assimilation based on 4DVar for structural materials2017

    • Author(s)
      Nagao, H., S. Ito, T. Kasuya, and J. Inoue
    • Organizer
      American Physical Society March Meeting
    • Place of Presentation
      New Orleans, USA
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  • [Presentation] 大自由度系のデータ同化のための2nd-order adjoint法を用いた高速不確実性評価法2017

    • Author(s)
      伊藤伸一, 長尾大道, 加納将行, 黒河天
    • Organizer
      科研費シンポジウム「統計的モデリングと計算アルゴリズムの数理と展開」
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
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  • [Presentation] Algorithmic Revolution and Auto-Tuning for Matrix Computations in Post Moore's Era2017

    • Author(s)
      Takahiro Katagiri, Satoshi Ohshima, Masaharu Matsumoto
    • Organizer
      SIAM Conference on Computational Science and Engineering (CSE17)
    • Place of Presentation
      Hilton Atlanta (Atlanta, Georgia, USA)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ポストムーア時代の数値計算アルゴリズム開発に向けて2016

    • Author(s)
      片桐孝洋
    • Organizer
      研究会「計算物質科学における時空間アップスケーリングと数理手法」
    • Place of Presentation
      電気通信大学(東京都調布市)
    • Year and Date
      2016-11-28
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    • Invited
  • [Presentation] Reiteration of Linear Search for Multiple-dimensional Performance Parameter Estimation2016

    • Author(s)
      Masayoshi Mochizuki, Akihiro Fujii, Teruo Tanaka
    • Organizer
      ITBL booth, Super Computing 2016(Poster)
    • Place of Presentation
      Salt Lake City, Utah, USA
    • Year and Date
      2016-11-14
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高バンド幅メモリ環境における数値計算アルゴリズムの変革と自動チューニング技術~FDMコードを例にして~2016

    • Author(s)
      片桐孝洋、松本正晴、大島聡史
    • Organizer
      日本応用数理学会2016年度年会
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場(福岡県北九州市)
    • Year and Date
      2016-09-12
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  • [Presentation] マルチコア・メニーコア環境における反復型ステンシル計算と時空間タイリング2016

    • Author(s)
      深谷猛, 岩下武史
    • Organizer
      日本応用数理学会2016年度年会
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場(福岡県北九州市)
    • Year and Date
      2016-09-12
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  • [Presentation] Auto-tuning and related topics2016

    • Author(s)
      Takahiro Katagiri
    • Organizer
      JIFS Workshop, Innovations and co-designs of fusion simulations towards extreme scale computing
    • Place of Presentation
      オークリッジ国立研究所(米国テネシー州オークリッジ)
    • Year and Date
      2016-08-17
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 複数性能パラメタ空間における実行時AT機構2016

    • Author(s)
      田中輝雄, 望月大義, 村田陸, 藤井昭宏
    • Organizer
      016年ハイパフォーマンスコンピューティング と計算科学シンポジウム
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2016-06-06
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  • [Presentation] AT研究動向とAT専用言語ppOpen-ATの最新機能の紹介2016

    • Author(s)
      片桐孝洋、松本正晴、大島聡史
    • Organizer
      2016年ハイパフォーマンスコンピューティングと計算科学シンポジウム(HPCS2016)
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2016-06-06
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      Takahiro Katagiri
    • Organizer
      First International Workshop on Deepening Performance Models for Automatic Tuning (DPMAT)
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
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  • [Presentation] 自動チューニング専用言語の開発2016

    • Author(s)
      片桐孝洋
    • Organizer
      神戸大学、第12回協定講座シンポジウム「計算の大規模化に対応したコード開発と複雑系流体解析」
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      神戸大学(兵庫県神戸市)
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    • URL

      http://www.abc-lib.org/Workshop/DPMAT2016.html

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    • Place of Presentation
      名古屋大学
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Published: 2016-04-21   Modified: 2022-08-26  

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