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並列最適化問題解決のための超広域高性能クラスタ計算機の構築

研究課題

研究課題/領域番号 12480068
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 計算機科学
研究機関東京工業大学

研究代表者

松岡 聡  東京工業大学, 学術国際情報センター, 教授 (20221583)

研究分担者 合田 憲人  東京工業大学, 大学院・情報理工学研究科, 講師 (80247212)
戴 陽  東京工業大学, 大学院・情報理工学研究科, 講師 (40244678)
小島 政和  東京工業大学, 大学院・情報理工学研究科, 教授 (90092551)
小川 宏高  東京工業大学, 大学院・情報理工学研究科, 助手 (90302968)
藤澤 克樹  京都大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40303854)
研究期間 (年度) 2000 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
12,500千円 (直接経費: 12,500千円)
2001年度: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
2000年度: 8,800千円 (直接経費: 8,800千円)
キーワードGrid / 超広域高性能計算技術 / Ninf / クラスタ計算機数理最適化問題 / 半正定値計画問題 / SDP / 非凸二次計画問題 / SCRM / SCRM法 / クラスタ計算機 / 並列化 / Gridコンピューティング / 性能評価
研究概要

本研究では,超広域高性能計算技術を用いて最新の数理最適化問題アルゴリズムを、専用クラスタ計算機の広域連合により広域分散並列化し、従来には達成されなかった大規模で複雑な問題に取り組んだ。更にその計算力が広域ネットワークを用いて広範にアクセス可能な枠組みを構築した。また、最新の主双対内点法を拡張した半正定値計画問題(Semidefinite Programming, SDP略)の高速解法アルゴリズムおよび一般の非凸計画問題まで解ける逐次凸緩和法(Successive Convex Relaxation Method,以下SCRMと略)アルゴリズムの並列化を行い、かつ並列化されたアルゴリズムを効率良く実行する専用の並列クラスタ計算機を構築した。
具体的には,SDPAの本格的な並列化のため、SDPAをOpenMPでスレッド並列に実行できるようアルゴリズムを開発し、ワークシェアリング並列化によってほぼ完全な並列化が可能となることを示した。また、各クラスタノード計算機で分散して並列計算を行なう場合も、入力問題の規模や各行列の非零要素の数から最適なデータ構造や計算方法を自動的に選択できるようアルゴリズムを改良した。
次に,超広域高性能計算(Grid)上の計算システムであるNinfを用いて、クラスタを「最適化問題広域高性能計算サーバ」として構築した。昨年度より東工大に設置している256CPUのPrestoIIクラスタ、京都大学の小型クラスタ、電総研の256プロセッサのBambooクラスタ計算機を合わせ、昨年と比較すると十倍の規模のリモートライブラリアクセスの性能評価などを行い、また、SCRM実行時のSDPAの並列化と上位アルゴリズムであるSCRMの並列化のバランスの実験・検証も行った。

報告書

(3件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (81件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (81件)

  • [文献書誌] S.Kim, M.Kojima: "Second Order Cone Programming Relaxation of Nonconvex Quadratic Optimization Problems"Optimization Methods and Software. 26・3. 201-244 (2001)

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  • [文献書誌] M.Fukuda, M.Kojima, K.Murota, K.Nakata: "Exploiting Sparsity in Semidefinite Programming via Matrix Completion 1: General Framework"SIAM Journal on Optimization. 11・3. 647-674 (2002)

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  • [文献書誌] 中田 秀基, 田中 良夫, 松岡 聡, 関口 智嗣: "Grid RPCシステムAPIの提案"情報処理学会ハイパフォーマンスコンピューティング研究. Vol.2001,No.78. (2001)

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  • [文献書誌] 白砂 哲, 中田 秀基, 松岡 聡: "Ninfシステムにおけるフォールトトレランス"情報処理学会ハイパフォーマンスコンピューティング研究会. Vol.2001,No.77. 153-158 (2001)

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  • [文献書誌] K.Fujisawa, M.Fukuda, M.Kojima, K.Nakata: "Numerical Evaluation of the SDPA (SemiDefinite Programming Algorithm)"The High Performance Optimization. 235-253 (1999)

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  • [文献書誌] M.Nakata, H.Nakatsuji, M.Ehara, M.Fukuda, K.Nakata, K.Fujisawa: "Variational calculations of fermion secondorder reduced density matrices by semidefinite programming algorithm"Journal of Chemical Physics. Vol.144,Issue19. 8282-8292 (2001)

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  • [文献書誌] A.Takefusa, S.Matsuoka, H.Casanova, F.Berman: "A Study of Deadline Scheduling for Client-Server Systems on the Computational Grid"10th IEEE International Symposium on High Performance Distributed Computing (HPDC10). 405-416 (2001)

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  • [文献書誌] 秋山 智宏, 中田 秀基, 松岡 聡: "Grid環境におけるモニタリング手法の評価"情報処理学会研究報告(SwoPP2001沖縄). 2001・HPC・87. 159-164 (2001)

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  • [文献書誌] 竹房あつ子, 松岡聡: "Grid計算環境におけるデッドラインスケジューリング手法の性能"情報処理学会 電気通信処理学会 並列シンポジウム JSPP2001 論文集. 263-270 (2001)

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  • [文献書誌] 鈴村 豊太郎, 松岡 聡, 中田 秀基: "高性能広域計算基盤Gridへのポータルシステムの設計と実装"情報処理学会ハイパフォーマンスニンピューティング研究会. Vol.2001,No.77. 171-177 (2001)

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  • [文献書誌] Toyotaro Suzumura, Satoshi Matsuoka, Hidemoto Nakada: "A Jini-based Computing Portal System"Proceedings of IEEE/ACM Supercomputing 2001, IEEE Computer Society. (2001)

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  • [文献書誌] 中田 秀基, 田中 良夫, 松岡 聡, 関口 智嗣: "Network Enabled Server の World-wide Grid における性能"情報処理学会論文誌 ハイパフォーマンスコンピューティング研究会. Vol.42,No.77. 153-158 (2001)

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  • [文献書誌] 田中 良夫, 中田 秀基, 平野 基孝, 佐藤 三久, 関口 智嗣: "GlobusによるGrid RPCシステムの実装と評価"情報処理学会ハイパフォーマンスコンピューティング研究会. Vol.2001,No.77. 171-177 (2001)

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  • [文献書誌] M.Sato, Y.Tanaka, M.Hirano, S.Sekiguchi: "OmniRPC : a Grid RPC facility for Cluster and Global Computing in OpenMP"Proc. of WOMPAT. (2001)

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  • [文献書誌] Y.Kanno, M.Ohsaki, K.Fujisawa, N.Katoh: "Topology Optimization of Trusses for Specified Multiple Linear Buckling Load Factors by using Semidefinite Programming"Journa of Archtecture, Struct. Constr. Eng.. No.541. 113-119 (2001)

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  • [文献書誌] M.Nakata, K.Fujisawa, M.Fukuda, M.Kojima, K.Murota: "Variational calculations of fermion seconclorder reduced density matrices by semidefinite programming algorithm"Journal of Chemical Physics. Vol.114,Issue19. 8282-8292 (2001)

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  • [文献書誌] K.Fujisawa: "SDPA (Semidefinite Programining Algorithm)"Systems, Control and Information. Vol.44 No.2. 125-131 (2000)

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  • [文献書誌] K.Fujisawa: "SDPA (Semidefinite Programming Algorithm)"Communications of the Operations Research Society of Japan. Vol.45 No.3. 125-131 (2000)

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  • [文献書誌] K.Nakata, K.Fujisawa, M.Fukuda, M.Kojima, K.Murota: "Matrix Completion and Semiclefinite Programming"The Institute of Statical Mathematics Cooporative Research Report. Vol.135. 223-237 (2000)

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  • [文献書誌] K.Fujisawa, A.Takeda, M.Kojima, K.Nakata: "The SDPA (SemiDefinite Programming Algorithm) on the Ninf ( Network based Information Library for the Global Computing)"The Institute of Statical Mathematics Cooporative Research Report. Vol.135. 215-222 (2000)

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  • [文献書誌] A.Takeda, K.Fujisawa, Y.Fukaya, M.Kojima: "A parallel Successive Convex Relaxation Algorithm for Quadratic Optimazation Problems"The Institute of Statical Mathematics Cooporative Research Report. Vol.135. 238-258 (2000)

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  • [文献書誌] Henri Casanova, Satoshi Matsuoka, Jack Dongarra: "Network-Enabled Server Systems and the Computational Grid"High Performance Computing Symposium (HPC'01), Advanced Simulation Technologies Conference. April. 22-26 (2001)

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  • [文献書誌] Satoshi Matsuoka: "Grid RPC meets Data Grid : Network Enabled Services for Data Farming on the Grid"Proceedings of IEEE Symposium on Cluster Computing and the Grid Brisbane. May 2001. 13-15 (2001)

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  • [文献書誌] Youhei Morita, Osarnu Tatebe, Satoshi Matsuoka, Noriyuki Soda, Hiroyuki Sato, Yoshio Tanaka, Satoshi Sekiguchi, S.Kawabata, Yoshiyuki Watase, Masatoshi Imori, Tomio Kobayashi: "Grid Data Farm for Atlas Simulation Data Challenges"Proceedings of International Conference on Computing of High Energy and Nuclear Physics. Set.2001. 699-701 (2001)

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  • [文献書誌] 小島政和, 土谷隆, 水野真治, 矢部博: "内点法"朝倉書店. 285 (2001)

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  • [文献書誌] S.Kim, M. Kojima: "Second Order Cone Programming Relaxation of Nonconvex Quadratic Optimization Problems"Optimization Methods and Software. 201-244 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Fukuda, M. Kojima, K. Murota, K. Nakata: "Exploiting Sparsity in Semidefinite Programming via Matrix Completion General Framework"SJAM Journal on Optimization. 647-674 (2002)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Nakata, H. Nakatsuji, M. Ehara, M. Fukuda, K. Nakata, K. Fujisawa: "Variational calculations of fermion secondorder reduced density matrices by semidefinite programming algorithm"Journal of Chemical Physics. 8282-8292 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A. Takefusa, S. Matsuoka, H. Casanova, F. Berman: "A Study of Deadline Scheduling for Client-Server Systems on the Computational Grid"10^<th> IEEE International Symposium on High Performance Distributed Computing. 405-416 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Suzumura, S. Matsuoka, H, Nakada: "A Jini-based Computing Portal System"Proc. IEEE/AGM Supercomputing. (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Sato, Y. Tanaka, M. Hirano, S. Sekiguthi: "OmniRPC : a Grid RFC facility for Cluster and Global Computing in OpenMP"Proc. WOMPAT. 113-119 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Kanno, M. Ohsaki, K. Fujisawa, N. Katoh: "Topology' Optimization of Trusses for Specific Multiple Linear ' Bucking Load Factors by using Semidefinited Programming"Journal of Architecture Strut Constr. Eng.. 113-119 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Matsuoka: "Are Global Computing Systems Useful? Comparison of Client-Server Global Computing Systems Ninf, NetSolve Versus CORBA"IEEE International Parallel & Distributed Processing Symposium. 547-556 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Matsuoka: "NetCFD : a Ninf CFD Component for Global Computing, and its Java applet GUI"Prpc HPC Asia 2000. 501-506 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Matsuoka: "Design issues of Network Enabled Server Systems for the Grid"Proc. CRID .2000 : International Workshop on Grid Computing. (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Aida: "Performance Evaluation Model for Scheduling in Global Computing Systems"The International Journal of High Performance Computing Applications. 268-279 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Kojima: "Cones of Matrices and Successive Convex Relaxations of Nonconvex sets"SIAM Journal on Optimization. 750-778 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Kojima: "Discretization arid Localization in Successive Convex Relaxation or Nonconvex Quadratic Optimization Problems"Mathematical Programming. 79-111 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Kojima: "Towards Implementations of Successive Convex Relaxation Methods for Nonconvex Quadratic Optimization Problems"Approximation and Complexity in Numerical Optimization : Continuous and Dscrete Problems. 489-510 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Kojima: "A Parallel Successive Convex Relaxation 'Algorithm' for Quadratic Optimization Problems"The Institute of Statistical Mathematics Cooperative Research Report. 238-258 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Kim, M.Kojima: "Second Order Cone Programming Relaxation of Nonconvex Quadratic Optimization Problems"Optimization Methods and software. 26・3. 201-244 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Fukuda, M.Kojima, K.Murota, K.Nakata: "Exploiting Sparsity in Semidefinite Programming via Matrix Completion 1: General Framework"SIAM Journal on Optimization. 11・3. 647-674 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 中田 秀基, 田中 良夫, 松岡 聡, 関口 智嗣: "Grid RPCシステムAPIの提案"情報処理学会ハイパフォーマンスコンピューティング研究会. Vol.2001, No.78. (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 白砂 哲, 中田 秀基, 松岡 聡: "Ninfシステムにおけるフォールトトレランス"情報処理学会ハイパフォーマンスコンピューティング研究会. Vol.2001, No.77. 153-158 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] K.Fujisawa, M.Fukuda, M.Kojima, K.Nakata: "Numerical Evaluation of the SDPA (SemiDefinite Programming Algorithm)"The High Performance Optimization. 235-253 (1999)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Nakata, H.Nakatsuji, M.Ehara, M.Fukuda, K.Nakata, K.Fujisawa: "Variational calculations of fermion second-order reduced density matrices by semidefinite programming algorithm"Journal of Chemical Physics. Vol.144, Issue 19. 8282-8292 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] A.Takefusa, S.Matsuoka, H.Casanova, F.Berman: "A Study of Deadline Scheduling for Client-Server System on the Computational Grid"10th IEEE International Symposium on High Performance Distributed Computing (HPDC10). 405-416 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 秋山 智宏, 中田 秀基, 松岡 聡: "Grid環境におけるモニタリング手法の評価"情報処理学会研究報告(SwoPP2001沖縄). 2001・HPC・87. 159-164 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 竹房あつ子, 松岡聡: "Grid計算環境におけるデッドラインスケジューリング手法の性能"情報処理学会 電気通信処理学会 並列シンポジウム JSPP2001 論文集. 263-270 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 鈴村 豊太郎, 松岡 聡, 中田 秀基: "高性能広域計算基盤 Gridへのポータルシステムの設計と実装"情報処理学会ハイパフォーマンスコンピューティング研究会. Vol.2001, No.77. 171-177 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Toyotaro Suzumura, Satoshi Matsuoka, Hidemoto, Nakada: "A Jini-based Computing Computing Portal System"Proceedings of IEEE/ACM Supercomputing '2001, IEEE Computer Society. (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 中田 秀基, 田中 良夫, 松岡 聡, 関口 智嗣: "Network Enabled ServerのWorld-wide Gridにおける性能"情報処理学会論文誌 ハイパフォーマンスコンピューティング研究会. Vol.42, No.77. 153-158 (2001)

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  • [文献書誌] 田中 良夫, 中田 秀基, 平野 基孝, 佐藤 三久, 関口 智嗣: "GlobusによるGrid RPCシステムの実装と評価"情報処理学会ハイパフォーマンスコンピューティング研究会. Vol.2001, No.77. 171-177 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Mato, Y.Tanaka, M.Hirano, S.Sekiguchi: "OmniRPC : a Grid RPC facility for Cluster and Global Computiiig in OpenMP"Proc. of WOMPAT. (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Kanno, M.Ohsaki, K.Fujisawa, N.Katoh: "Topology Optimization of Trusses for Specified Multiple Linear Buckling Load Factors by using Semidefinite Programming"Journal of Archtecture, Struct. Conster. Eng.. No.541. 113-119 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Nakata, K.Fujisawa, M.Fukuda, M.Kojima, K.Murota: "Variational calculations of fermion second-order reduced density matrices by semidefinite programming algorithm"Journal of Chemical Physics. Vol.114, Issue 19. 8282-8292 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Nakata, K.Fujisawa, M.Fukuda, M.Kojima, K.Murota: "Variational calculations of fermion second-order reduced density matrices by semidefinite programming algorithm"Journal of Chemical Physics. Vol.114, Issue 19. 8282-8292 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] K.Fujisawa: "SDPA(Semidefinite Programming Algorithm)"Systems, Control and Information. Vol.44, No.2. 125-131 (2000)

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  • [文献書誌] K.Fujisawa: "SDPA(Semidefinite Programming Algorithm)"Communications of the Operations Research Society of Japan. Vol.45, No.3. 125-131 (2000)

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  • [文献書誌] M.Nakata, K.Fujisawa, M.Fukuda, M.Kojima, K.Murota: "Matrix Completion and Semidefinite Programming"The Institute of Statical Mathematics Cooporative Research Report. Vol.135. 223-237 (2000)

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  • [文献書誌] K.Fujisawa, A.Takeda, M.Kojima, K.Nakata: "The SDPA (SemiDefinite Programming Algorithm) on the Ninf (A Network based Information Library for the Global Computing)"The Institute of Statical Mathematics Cooporative Research Report. Vol.135. 215-222 (2000)

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  • [文献書誌] A.Takeda, K.Fujisawa, Y.Fukaya, M.Kojima: "A paralel Successive Convex Relaxation Algorithm for Quadratic Optimazation Problems"The Institute of Statical Mathematics Cooporative Research Report. Vol.135. 238-258 (2000)

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  • [文献書誌] Henri Casanova, Satoshi Matsuoka, Jack Dongarra: "Network-Enabled Server Systems and the Computational Grid"High Performance Computing Symposium (HPC'01), Advanced Simulation Technologies Conference. April. 22-26 (2001)

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  • [文献書誌] Satoshi Matsuoka: "Grid RPC meets Data Grid : Network Enabled Services for Data Farming on the Grid"Proceedings of IEEE Symposium on Cluster Computing and the Grid Brisbane. May 2001. 13-15 (2001)

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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