2014 Fiscal Year Research-status Report
ナチュラルコンピューティングにおける非同期性に関する研究
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24500019
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
藤原 暁宏 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (10295008)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | アルゴリズム / ナチュラルコンピューティング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，新しい計算パラダイムの１つとして注目を集めているナチュラルコンピューティングは，細胞などの各資源の活動を計算と考え，細胞間の情報伝達経路をネットワークと考えることにより，自然界の持つ自律的な処理の仕組みを用いて並列分散処理を行うという計算方式である．本研究では，従来のナチュラルコンピューティングで無視されがちな生態系のもつ非同期性について計算能力の検証を行うとともに，非同期性を考慮したアルゴリズムの提案を行っている．また，並列処理を用いて非同期性を考慮した計算モデルのシミュレータの開発を行い，そのシミュレータを用いて提案アルゴリズムの正当性，及び，実効性の検証を行っている．
平成26年度は以下のような内容を中心に研究を行った．
１．計算困難問題に対するアルゴリズムの提案：非同期膜計算モデルを用いて，グラフにおける計算困難問題である独立集合問題，頂点被覆問題，クリーク問題，および，彩色問題の解法の提案を行った．提案を行った解法は，いずれも多項式ステップで実行することが可能である．
２．膜計算以外のナチュラルコンピューティングにおける基本演算アルゴリズムの提案：本年度は，計算モデルとして生化学反応計算，および，数値を扱う膜計算に関して，論理演算やソートなどの基本演算を実行するアルゴリズムの提案を行った．
３．非同期性を考慮した並列膜計算シミュレータの改良と検証：非同期性を考慮した膜計算に対して，アルゴリズムの実行をシミュレートするシミュレータの改良を行った．本年度においては，GPGPUを用いて並列処理を行うシミュレータの構築を行い，いくつかのアルゴリズムの検証を行った．
なお，電子情報通信学会コンピュテーション研究会において，「ナチュラルコンピューティングのアルゴリズムー生命活動の仕組を用いた並列厳密解法と最適化手法ー」と題して，上記のまとめとなる内容の招待講演を行っている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
膜計算以外のナチュラルコンピューティングにおける基本演算アルゴリズムの提案については，２件の国際会議発表，及び，２件の国内発表として研究内容の公表を行った．また，今年度の研究成果として，平成27年度に２件の国際会議発表を検討している．
また，非同期性を考慮した並列計算シミュレータについては開発は概ね終了しており，現在提案アルゴリズムの検証を行っている．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，以下のような内容を中心に研究を行う予定である．
１．提案アルゴリズムの改良，及び，新しいアルゴリズムの提案：これまでに得られたアルゴリズムに対して，アルゴリズムの更なる改良を目指す．改良点は，オブジェクトの個数や計算モデルの機能の単純化などが考えられる．また，これまでに取り組んだ問題以外にも，重要な計算困難問題は数多く存在するので，その他の問題についても効率のよいアルゴリズムの提案を行う予定である．
２．ナチュラルコンピューティングにおけるその他の計算モデルにおける提案アルゴリズムの改良： 平成26年度において得られたナチュラルコンピューティングにおけるその他の計算モデルにおけるアルゴリズムに対して，アルゴリズムの効率の更なる改良を目指す．また，計算モデル自体の定義の妥当性の検討や，アルゴリズムの評価指標に関する更なる検討も行う予定である．
３．ナチュラルコンピューティングにおけるその他の計算モデルに対するシミュレータの開発： 平成26年度に開発を概ね終了した非同期膜計算シミュレータを元に，生化学反応計算，および，数値を扱う膜計算に対して，GPGPUを用いた並列計算シミュレータの開発を行う予定である．また，開発されるシミュレータを用いて，平成27年度に提案予定のアルゴリズムの有効性や妥当性の検討も行う予定である．
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