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大規模並列計算機用高精度演算環境の構築と演算精度自動チューニングの研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K11340
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分60100:計算科学関連
研究機関工学院大学

研究代表者

田中 輝雄  工学院大学, 情報学部(情報工学部), 教授 (90622837)

研究分担者 長谷川 秀彦  筑波大学, 図書館情報メディア系(名誉教授), 名誉教授 (20164824)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード高精度計算 / 高性能計算 / 倍々精度演算 / 大規模並列処理 / 自動チューニング / 混合精度計算 / 機械学習 / AVX-512 / 高精度演算
研究成果の概要

大規模計算機環境で必要とされる高精度算術演算の研究である。(1) 現在開発中の2つのツールの拡張を行った。倍精度演算ライブラリDD-AVXにAVX-512の基本演算機能を追加した。また、GMPコード生成ツールにMPIサポートを追加した。(2)条件数が多いなど収束性の悪い問題に対して、高精度並列計算アルゴリズムに切り替えた場合の挙動を解析した。(3)GPUの強力な単精度計算能力を引き出すため、混合精度計算への拡張を行った。特に、ディレクティブベースの記述に本手法を適用してみた結果、ある程度の性能を引き出せることがわかったが、設定パラメータが規定値ではないため、最適化が必要であることがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

より大規模かつ複雑な問題に対処するために高精度演算が重要となる。しかしながら、計算機の専門外の研究者が高精度演算を使いこなすためには、専門知識、あるいは、研究に関係ないコストが必要となる。そのために、前者に対しては、高精度計算の精度に関する調査を行った。また、後者については、倍々精度演算ライブラリDD-AVX、GMP生成ツールXev-GMPの機能拡張を行い、さらに、ディレクティブベース記述でのGPU利用上でのチューニングなどを行ってきた。これらにより、情報学以外の一般工学、社会学などの広い分野の研究者が余分なコストを抑え、高精度演算を利用可能となる道筋になると考えている。

報告書

(7件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (32件) (うち国際学会 15件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] ソフトウェア自動チューニングにおける反復2次元d-Spline探索法の提案と評価2019

    • 著者名/発表者名
      范 谷瑛,関 直人,多部田 敏樹,藤井 昭宏,田中 輝雄
    • 雑誌名

      研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング(HPC)

      巻: 2019-HPC-168 ページ: 1-8

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Acceleration Techniques for Software Auto-Tuning to Hyperparameters on Machine Learning Software2024

    • 著者名/発表者名
      Teruo Tanaka
    • 学会等名
      2024 Conference on Advanced Topics and Auto Tuning in High-Performance Scientific Computing (ATAT on HPSC)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] OpenACCを用いた単精度LU 分解のGPU 並列化2024

    • 著者名/発表者名
      高山智礼,久木田仁,矢島雄河,藤井昭宏,田中輝雄
    • 学会等名
      情報処理学会全国大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Job level parallel search in software auto-tuning2024

    • 著者名/発表者名
      Yuga Yajima, Akihiro Fujii, Teruo Tanaka
    • 学会等名
      HPCAsia2024 (Nagoya) Poster Session (2024)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fast adjacent communication among with RDMA, MPI-RMA, and Double buffering2024

    • 著者名/発表者名
      Kota Yoshimoto, Akihiro Fujii, Teruo Tanaka
    • 学会等名
      HPCAsia2024 (Nagoya) Poster Session (2024)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 機械学習ソフトウェアへのソフトウェア自動チューニングの適用2023

    • 著者名/発表者名
      田中輝雄
    • 学会等名
      自動チューニング研究会オープンアカデミックセッション (ATOS30)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Parallelization of Automatic Tuning for Hyperparameter Optimization of Pedestrian Route Prediction Applications using Machine Learning2023

    • 著者名/発表者名
      Sorataro Fujika, Yuga Yajima, Teruo Tanaka, Akihiro Fujii, Yuka Kato, Satoshi Ohshima, Takahiro Katagiri
    • 学会等名
      HPC Asia '23: Proceedings of the International Conference on High Performance Computing in Asia-Pacific Region
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Applying Automatic Tuning to Hyper-parameter Optimization of Machine Learning Programs for Super-Resolution (Poster)2023

    • 著者名/発表者名
      Xuan Yang, Sorataro Fujika, Yuga Yajima, Akihiro Fujii, Teruo Tanaka, Kazutoshi Akita, Norimichi Ukita
    • 学会等名
      HPC Asia '23: Proceedings of the International Conference on High Performance Computing in Asia-Pacific Region
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 複数のGPU向けプログラミングモデルを用いた 倍々精度疎行列ベクトル積の特性分析2023

    • 著者名/発表者名
      寺田洋人,慈道亮人,菱沼利彰,藤井昭宏,田中輝雄
    • 学会等名
      第85回情報処理学会全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 倍々精度SpMVにおけるSIMD利用時のデータレイアウトによる性能分析2023

    • 著者名/発表者名
      慈道亮人,寺田洋人,菱沼利彰,藤井昭宏,田中輝雄
    • 学会等名
      第85回情報処理学会全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] FX1000におけるダブルバッファリングとRDMAを用いた隣接通信の性能評価2022

    • 著者名/発表者名
      吉本 航太、藤井 昭宏、田中 輝雄
    • 学会等名
      第26回 計算工学講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 倍々精度演算におけるSIMD命令利用時のデータレイアウトによる性能差分析2022

    • 著者名/発表者名
      福永晋司,山浦朴人,菱沼利彰,藤井昭宏,田中輝雄
    • 学会等名
      情報処理学会第84回全国大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ディレクティブベースのGPUプログラミングモデルを用いた倍々精度演算の性能評価2022

    • 著者名/発表者名
      山浦朴人,福永晋司,菱沼利彰,藤井昭宏,田中輝雄
    • 学会等名
      情報処理学会第84回全国大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ソフトウェア自動チューニングツール DSICE の構築2022

    • 著者名/発表者名
      森戸建太郎,矢島雄河,藤家空太郎,楊  暄,藤井昭宏,田中輝雄
    • 学会等名
      情報処理学会第84回全国大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ソフトウェア自動チューニングにおける反復1次元d-spline探索法の複数か所同時適用2022

    • 著者名/発表者名
      矢島雄河,森戸建太郎,藤家空太郎,楊  暄,藤井昭宏,田中輝雄
    • 学会等名
      情報処理学会第84回全国大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] RDMA with Double Buffering for Adjacent Communication2022

    • 著者名/発表者名
      Kota Yoshimoto, Akihiro Fujii, Teruo Tanaka
    • 学会等名
      The International Conference on High Performance Computing in Asia-Pacific Region (HPC Asia 2022), poster
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Parallelization of Automatic Tuning by Executing Machine Learning Programs in Multiple Jobs2022

    • 著者名/発表者名
      Sorataro Fujika, Teruo Tanaka, Akihiro Fujii , Yuka Kato, Satoshi Ohshima, Takahiro Katagiri
    • 学会等名
      The International Conference on High Performance Computing in Asia-Pacific Region (HPC Asia 2022), poster
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fast Adjacent Communication with RDMA and Double Buffering2021

    • 著者名/発表者名
      Kota Yoshimoto, Akihiro Fujii, Teruo Tanaka
    • 学会等名
      The 20th International Symposium on Advanced Technology (ISAT-20), Lightning Talk session
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Parallelization of Automatic Tuning using Multiple Jobs for Machine Learning Programs2021

    • 著者名/発表者名
      Sorataro Fujika, Teruo Tanaka, Akihiro Fujii , Yuka Kato, Satoshi Ohshima, Takahiro Katagiri
    • 学会等名
      The 20th International Symposium on Advanced Technology (ISAT-20), Lightning Talk session
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] GPUクラスタを用いて並列化した自動チューニングの機械学習プログラムへの適用と安定性の検証2021

    • 著者名/発表者名
      藤家空太郎,多部田敏樹,藤井昭宏,田中輝雄,加藤由花,大島聡史,片桐孝洋
    • 学会等名
      情報処理学会,HPC研究会論文集,Vol.2020-HPC-178
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] マルチGPU環境における機械学習ハイパーパラメータの自動チューニング(1)2021

    • 著者名/発表者名
      多部田敏樹,藤家空太郎,藤井昭宏,田中輝雄,加藤由花,大島聡史,片桐孝洋
    • 学会等名
      情報処理学会第83回全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] マルチGPU環境における機械学習ハイパーパラメータの自動チューニング(2)2021

    • 著者名/発表者名
      藤家空太郎,多部田敏樹,藤井昭宏,田中輝雄,加藤由花,大島聡史,片桐孝洋
    • 学会等名
      情報処理学会第83回全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Intel Xeonにプロセッサ上における AVX512を用いた倍々精度演算の性能評価2020

    • 著者名/発表者名
      土肥樹, 菱沼利彰, 田中輝雄,藤井昭宏
    • 学会等名
      応用数学学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 複数のパラメータを同時に推定する手法の実装と機械学習ソフトウェアへの適用2020

    • 著者名/発表者名
      多部田敏樹, 藤井昭宏, 田中輝雄, 滝沢寛之
    • 学会等名
      計算工学講演会論文集, Vol.25
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] An Optimization Technology of Software Auto-Tuning Applied to Machine Learning Software2020

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Tabeta, Naoto Seki, Akihiro Fujii, Teruo Tanaka, Hiroyuki Takizawa
    • 学会等名
      International Conference Series on HPC Technologies in Asia Pacific Region(HPC Asia 2020)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Stable Automatic Tuning Method for Performance Fluctuation2020

    • 著者名/発表者名
      Naoto Seki, Toshiki Tabeta, Akihiro Fujii, Teruo Tanaka
    • 学会等名
      New Approaches for Software Auto-Tuning and Accuracy Assurance, Part II of II, The SIAM Conference on Parallel Processing for Scientific Computing,(PP2020)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Approach and Application for Performance Parameter Search on AT2019

    • 著者名/発表者名
      Naoto Seki, Toshiki Tabeta, Akihiro Fujii, Teruo Tanaka
    • 学会等名
      ITBL Booth Poster, Super Computing 19(SC19)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 性能パラメータ推定における評価対象プログラムの実行時間の揺らぎに対応した自動チューニング手法の提案2019

    • 著者名/発表者名
      関直人, 范谷瑛, 多部田敏樹, 藤井昭宏, 田中輝雄
    • 学会等名
      情報処理学会,HPC研究会,Vol.2019-HPC-169, No.9, pp.1-8 (2019.5)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Enhancement of Performance Parameter Search Method for Multiple Parameter Estimation2019

    • 著者名/発表者名
      Teruo Tanaka, Fan Guuing, Akihiro Fujii, Takahiro Katagiri
    • 学会等名
      2019 Conference on Advanced Topics and Auto Tuning in High-Performance Scientific Computing (ATAT in HPSC 2019)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ソフトウェア自動チューニングにおける複数性能パラメータを同時推定する手法の効率化2019

    • 著者名/発表者名
      多部田敏樹,田中輝雄, 藤井昭宏,関 直人,范 谷瑛
    • 学会等名
      第81回情報処理学会全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 共役勾配法におけるダブルバッファリング利用したRDMA通信の性能評価2019

    • 著者名/発表者名
      出蔵英真,藤井昭宏,田中輝雄
    • 学会等名
      第81回情報処理学会全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Strategy of Precision Switching for Mixed Precision Iterative Method2018

    • 著者名/発表者名
      Masaki Suwa, Akihiro Fujii, Teruo Tanaka, Hidehiko Hasegawa
    • 学会等名
      10th International Workshop on Parallel Matrix Algorithms and Applications (PMAA 18)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Two Approaches for Performance Parameter Search on AT in the simulation of the one-dimensional motion of mass points2018

    • 著者名/発表者名
      Naoto Seki , Guuing Fan, Akihiro Fujii, Teruo Tanaka
    • 学会等名
      Super Computing 2018(SC18), ITBL booth, Poster
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2025-01-30  

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