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2014 Fiscal Year Annual Research Report

多階層生体機能を解明する汎用シミュレータのヘテロ計算による高速化

Publicly Offered Research

Project AreaEstablishment of Integrative Multi-level Systems Biology and its Applications
Project/Area Number 25136711
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

萩原 兼一  大阪大学, 情報科学研究科, 教授 (00133140)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Keywords汎用生体機能シミュレータ / 大規模生体モデル / 並列処理 / GPGPU / スーパーコンピューティング
Outline of Annual Research Achievements

本領域では、生体機能の本質的理解のために、統合的多階層生体機能学推進のための基盤システムを構築し、汎用生体機能モデル記述言語PHML(Physiological hierarchy markup language)で記述した生体モデルを、シミュレータFlintを用いてシミュレーションしている。このシミュレーションは非常に多くの計算量を必要とするため、Flintの並列計算による高速化が重要である。
本研究では、昨年度までにいくつかの並列計算機環境におけるFlintの並列計算を実現した。具体的には、グラフィックスプロセッサGPU、マルチコアCPU、PCクラスタ、およびスーパーコンピュータ「京」で稼働するトランスレータ(コンパイラ)方式のシミュレータを開発した。
平成26年度は、GPUで動作するシミュレータに関して、より高速な並列計算の方法を確立した。シミュレーションに必要な計算を複数の部分に分割し、部分ごとに最適化したものを一つにマージすることで、全体をひとつとして最適化する従来手法と比較してGPUの利用効率を向上させた。
その結果、たとえば約12万心筋細胞、約460万個の微分方程式を含む心室モデルのシミュレーションを、GPU Tesla K20mを用いて従来手法では約2時間を要するところを約1時間20分に短縮し、約1.45倍の高速化を達成した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (11 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 6 results,  Acknowledgement Compliant: 7 results) Presentation (3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] A Bit-Parallel Algorithm for Searching Multiple Patterns with Various Lengths2015

    • Author(s)
      Ko Kusudo, Fumihiko Ino, and Kenichi Hagihara
    • Journal Title

      Journal of Parallel and Distributed Computing

      Volume: Vol. 76 Pages: 49-57

    • DOI

      http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S074373151400210X

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 結合重み分布を高速に計算するための並列手法''. 電子情報通信学会論文誌2014

    • Author(s)
      安藤翔平, 伊野文彦, 藤原融, 萩原兼一.
    • Journal Title

      電子情報通信学会論文誌

      Volume: Vol. J97-D, No. 9 Pages: 1471-1480

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Accelerating ODE-based Simulation of General and Heterogeneous Biophysical Models using a GPU2014

    • Author(s)
      Tomohiro Okuyama, Masao Okita, Takeshi Abe, Yoshiyuki Asai, Hiroaki Kitano, Taishin Nomura, and Kenichi Hagihara.
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems

      Volume: Vol. 25, No. 8 Pages: 1966-1975

    • DOI

      http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?arnumber=6577372

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A Fine Grained Cycle Sharing System with Cooperative Multitasking on GPUs2014

    • Author(s)
      Fumihiko Ino, Yosuke Oka, and Kenichi Hagihara
    • Journal Title

      International Journal of Networking and Computing

      Volume: Vol. 4, No. 2 Pages: 50-58

    • DOI

      https://www.jstage.jst.go.jp/article/ijnc/4/2/4_236/_article

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A Versatile Platform for Multilevel Modeling of Physiological Systems: SBML-PHML Hybrid Modeling and Simulation2014

    • Author(s)
      Yoshiyuki Asai, Takeshi Abe, Hideki Oka, Masao Okita, Ken ichi Hagihara, Samik Ghosh, Yukiko Matsuoka, Yoshihisa Kurachi, Taishin Nomura, and Hiroaki Kitano
    • Journal Title

      Advanced Biomedical Engineering,

      Volume: Vol. 3 Pages: 50-58

    • DOI

      https://www.jstage.jst.go.jp/article/abe/3/0/3_50/_article

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Improving Cache Locality for GPU-based Volume Rendering2014

    • Author(s)
      Yuki Sugimoto, Fumihiko Ino, and Kenichi Hagihara
    • Journal Title

      Parallel Computing

      Volume: Vol. 40, No. 5/6 Pages: 59-69

    • DOI

      http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S016781911400043X

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Efficient Acceleration of Mutual Information Computation for Nonrigid Registration Using CUDA2014

    • Author(s)
      Kei Ikeda, Fumihiko Ino, and Kenichi Hagihara.
    • Journal Title

      IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics,

      Volume: , Vol. 18, No. 3 Pages: 956-96

    • DOI

      http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?arnumber=6762836

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Towards Realizing Topology Mutation for Iterative Graph Processing on a GPU2015

    • Author(s)
      Yasuaki Mitani, Fumihiko Ino, and Kenichi Hagihara
    • Organizer
      the 6th GPU Technology Conference (GTC 2015)
    • Place of Presentation
      San Jose, CA, USA
    • Year and Date
      2015-03-17 – 2015-03-20
  • [Presentation] A Parallel Algorithm for Enumerating Joint Weight of a Binary Linear Code in Network Coding2014

    • Author(s)
      Shohei Ando, Fumihiko Ino, Toru Fujiwara, and Kenichi Hagihara
    • Organizer
      Proceedings of the 2nd International Symposium on Networking and Computing(CANDAR 2014)
    • Place of Presentation
      Shizuoka, Japan
    • Year and Date
      2014-12-10 – 2014-12-12
  • [Presentation] PACC: An Extension of OpenACC for Pipelined Processing of Large Data on a GPU2014

    • Author(s)
      Tomochika Kato, Fumihiko Ino, and Kenichi Hagihara
    • Organizer
      the 27th International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis (SC 2014)
    • Place of Presentation
      New Orleans, LA, USA
    • Year and Date
      2014-11-16 – 2014-11-21
  • [Remarks] http://www-hagi.ist.osaka-u.ac.jp/

URL: 

Published: 2016-06-01  

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