| Project/Area Number |
20K11726
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 60040:Computer system-related
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
横田 隆史 宇都宮大学, 工学部, 教授 (90334078)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 相互結合網 / 並列計算機 / スケジューリング / 頑健性 / 遺伝的アルゴリズム / 輻輳制御 |
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| Outline of Research at the Start |
本課題では，並列計算機の通信機能を司る重要な構成要素である相互結合網において，最大限の通信性能を引き出すための分散制御手法の確立を目指す。本課題の特徴は，(1) 並列プログラムの実行前／実行中に行う静的／動的な手法を組み合わせること， (2) 実際の実行環境で生じる通信状況の変化や故障の発生に対応可能な頑強な手法を探求する点にある。この目的に対して，想定される通信状況に対する最適化問題に帰着させる静的アプローチと，アドミッションコントロールや時相論理的な要素を導入した動的アプローチの併用により解決を図る。
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| Outline of Annual Research Achievements |
現実の並列計算応用では、ランダムな通信パターンが継続的に行われる状況よりも、一定の通信パターンに従った集合通信を１セットとして、それが複数回行われる状況を想定する方が適当と考えられる。つまり、並列計算の進行とともに計算→集合通信→計算→集合通信→・・・の繰り返しがなされるものとする。本課題では、このような並列処理実行過程において、通信の実効的な性能を向上させることで、全体の並列処理性能を向上につなげることを目的としている。
本研究期間の前半では、集合通信におけるメッセージを意図的に複数パケットに分割し小規模な集合通信を複数回行わせることで全体の通信時間を短くする手法「cup-stacking method」（カップ重ね合わせ法）の基本方式および改良方式を考案し、それぞれ学協会誌にて公表した。同方式ではパケット送出のタイミング調整が鍵であるため、その時間的なずれが通信性能に与える影響が課題である。今年度はcup-stacking法による解からのずれと通信性能への影響との関係を定式化することを試みた。具体的には、タイミングのずれと通信性能の変化との関係を評価するための手法を考案するとともに、種々のシミュレーション実験を行い、時間的頑強性に関する一定の知見を得た。当実績報告の時点では、その結果をまとめた論文を学協会誌に投稿中（審査中）である。
また、上記の研究遂行中に着想したアイディアをもとに、cup-stacking法の更なる改善につながる手法を考案し、学協会誌に論文投稿している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究課題の大きな柱である「高ロバスト性」について、評価手法を提案するとともに、シミュレーション実験を行うことでその裏付けをすることができた。本成果をまとめた論文を学協会誌に投稿中である。
また、本研究の遂行中に、これまでの検討とは異なる方向から新たな着想を得られた。本研究課題ではこれまでパケットの送出タイミング調整のみに主眼を置いていたが、通信パターンの制約を緩和することで大幅な性能改善の可能性があることが分かった。この発想に基づいて簡易なシミュレーションを行った結果をまとめ、学協会誌に論文投稿中である。
本実績報告の時点では、さらにタイミング調整および通信パターン制約に係わる別の視点の導入を検討している（これも当初の計画になかった事項である）。現在、簡易的なシミュレーション実験を進め、新手法の確立に向けて検討を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題では主に遺伝的アルゴリズム（GA）を基盤としてタイミング調整を図ってきたが、そればかりではなく、今年度の成果により通信パターンの一部改変（緩和）が性能に大きく関与することが判明した。今年度の研究の過程で得られた新たな視点により、計算量の多い遺伝的アルゴリズムを使わずに、それと同等程度あるいはそれ以上の性能を得られる見通しがつきつつある。次年度は、検討を進めることで新たな手法としてまとめ、成果を国際会議や学協会誌等で発表する。
また、本研究課題の最終年度として、期間を通して得られた成果をまとめ、公表に努める。
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