2017 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of Large-scale and High Performance Technology for Processes of Multidisciplinary Computational Anatomy with Supercomputers
Publicly Offered Research
| Project Area | Multidisciplinary computational anatomy and its application to highly intelligent diagnosis and therapy |
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| Project/Area Number |
17H05290
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
片桐 孝洋 名古屋大学, 情報基盤センター, 教授 (40345434)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 高性能計算 / エクサスケール / 非剛体位置合わせ問題 / テンソル補完 / ハイブリッドMPI/OpenMP / スーパーコンピュータ / 並列化 / スレッド並列化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多元計算解剖モデルは、空間、時間、機能、病理の4つの軸にまたがる医用画像に基づきコンピュータ上に構築する。この空間軸を考えると、顕微鏡などのミクロモデルからMRなどのマクロモデルを3次元化してシームレスに扱うためには、膨大なデータ量を扱わなければならない。1回当たり数TB、総合で数百TBの大容量なデータ処理を扱わなければならない。データ量の大規模化に従い処理の演算量も爆発的に増大する。その結果、PCなど通常の計算機では現実的時間で処理できなくなることが危惧されている。一方で、スーパーコンピュータ（以降、スパコン）の発展はめざましい。I/O処理を高速化できるシステムソフトウェア、並列化および高性能化の技術も進展している。そのため、High Performance Computing (HPC) 技術を多元計算解剖学の処理に適用することで処理時間の壁を打破することが期待できる。
本研究では、HPCの研究者と多元計算解剖学の研究者が連携することで、処理時間の壁を打破するアルゴリズムと実装技法を開発する。実用的な技術を創成するため、研究代表者の機関が所有するスパコンであるFX100システムを活用し、幅広い計算機環境に対応する並列アルゴリズムと高性能実装技法を開発した。
具体的には、1.画像非剛体位置合わせ問題について、有効となる並列アルゴリズムおよび高性能実装技法を明らかにした。高性能化のための並列化に加えて、最先端の並列化技法であるMPIとOpenMPを利用した、ハイブリッドMPI/OpenMP並列化による実装方式の開発を行った。
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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
本年度の計画は以下である。（１）HPC研究グループ（HPC-G）は、多元計算解剖学グループ（MCA-G）のアプリケーションを調査し、大規模化、並列化の予備検討と性能評価を行う。（２）MCA-Gは、HPC-Gにひき渡す適切な問題をプログラムとデータの観点から用意し、HPC-Gに引き渡す。
この計画に対して、HPC-Gは、MCA-Gから引き渡されたプログラムの性能解析を行い、MPIで並列化を行った。また、ハイブリッドMPI/OpenMP実行の性能評価を行い、実問題での速度向上を確認した。この理由から、おおむね順調に進展している、と判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の方針として、（１）MCA-Gが有する多様なプログラムの性能解析と並列化を行うこと、（２）並列化時の性能をより向上させること、がある。そのため、継続してMCA-Gから適切なプログラムと問題の作成を依頼し、HPC-Gと強調して、スーパーコンピュータ上での実用的な実装技術の創製を進める。
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Research Products
(3 results)
