クラスタ・コンピューティング・システムによる並列最適化システムに関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11750120
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 北 栄輔 名古屋大学, 情報文化学部, 助教授 (50234224)
• Keywords: 構造最適化 / セルラ・オートマトン / ローカル・ルール / クラスター・コンピューティング / 連続体構造物 / トラス

Research Abstract

近年、大規模構造物の構造最適化問題を効率的に解析するシステムの開発要求が高まっている。そこで、本研究ではPCクラスターによる並列計算機システムを構成し、セルラ・オートマタの概念を応用した最適設計システムについて研究を行った。本研究を通して得られた知見をまとめると以下のようになる。
・複数のPCからなるクラスタ・コンピューティング・システムを構成し、安価で効率的な並列計算機システムとなることを確認した。
・シャフト断面形状の最適化問題をクラスタ・コンピューティング・システム上で実施し、適切なロード・バランスを行うことで良好な並列化効率を得られることがわかった。
・最適設計システムを2次元や3次元の連続体構造物とトラス構造物の構造最適化問題に対して拡張した。
・最適設計システムで用いるローカル・ルールを改良し、収束効率を改善する方法について提案した。
・異なる初期形状から同一の最終形状を得られるようなローカル・ルールを提案した。
・数値解析部分を含めて並列化する最適化システムについて検討した。
数値解析部分を含めた並列最適化システムについて以下のような知見を得た。
・並列計算機向きアルゴリズムであるというセルラ・オートマタの特徴を十分生かすためには、開発したクラスタ・コンピューティング・システムよりもCPU間の通信コストが低いシステムが必要である。
・数値解析部分と最適化部分の並列アルゴリズムの適合性が不十分なので、理想的な並列化特性を得るためにはアルゴリズムの一層の改良が必要である。

Research Products

• [Publications] E.KIta,T.Toyoda,T.Isomura: "Truss Structural Design Based on Concept of Cellular Automata"Proc.IASS2001,Nagoya2001. (印刷中).