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ディープラーニングを利用した革新的自動チューニング基盤の創製

研究課題

研究課題/領域番号 18K19782
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分60:情報科学、情報工学およびその関連分野
研究機関名古屋大学

研究代表者

片桐 孝洋  名古屋大学, 情報基盤センター, 教授 (40345434)

研究分担者 大島 聡史  名古屋大学, 情報基盤センター, 准教授 (40570081)
田中 輝雄  工学院大学, 情報学部(情報工学部), 教授 (90622837)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワードディープラーニング / 自動チューニング / 前処理方式選択 / 疎行列反復解法 / Xabclib / GpGPU / FIBER方式 / 実行時最適化 / 数値計算ライブラリ / OpenATLib
研究成果の概要

GPUやメニーコアCPUに代表される約300スレッド実行が可能な先進計算機アーキテクチャがもたらすチューニング作業の困難性の爆発的増大から、ソフトウェア性能を人手を介さず最大限に引き出す仕組み(自動チューニング、AT)が求められている。一方、近年ディープラーニング(DL)の技術進展がはなはだしく、多くの分野へ適用がなされている。DLは本来AT方式を実現する手法の1つであるが、DLを用いたAT方式の開発は殆どなされていない。そこで本研究では、(1) 数値計算ライブラリの性能パラメタチューニング;(2) AT基盤インターフェース開発;(3) スーパーコンピュータへの適用;の研究を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

(1)数値計算ライブラリにおいて収束性に影響し実行時間に大きな影響を及ぼす前処理選択がある。本研究では前処理選択へ活用できるDLを用いたAT方式を開発した。これにより、数値計算を低いコストで高性能実行できる環境に貢献し、ものつくり等の生産性の向上に資する。(2)提案するAT方式の実用化に向け実行時の性能の揺らぎに対しても追随できるように改良を行なったことで、より堅牢なATシステムの実現に資する。(3)GPUやメニーコア環境における数値計算コードの最適化行うことで、最新計算機環境における最適化と性能評価のためのコードやデータを集め、高性能数値計算プログラム開発のコスト削減に資する。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 11件、 招待講演 3件) 備考 (1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] 國家理論科學研究中心(台湾)/国立中央大学(台湾)(その他の国・地域)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] ローレンスバークレー国立研究所(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Performance evaluation of the MODYLAS application on modern multi-core and many-core environments2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Ohshima, Soichiro Suzuki, Tatsuya Sakashita, Masao Ogino, Takahiro Katagiri, Yoshimichi Andoh
    • 雑誌名

      2019 IEEE International Parallel and Distributed Processing Symposium Workshops (IPDPSW)

      巻: - ページ: 787-796

    • DOI

      10.1109/ipdpsw.2019.00129

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimization of Numerous Small Dense-Matrix-Vector Multiplications in H-matrix Arithmetic on GPU2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Ohshima, Ichitaro Yamazaki, Akihiro Ida, Rio Yokota
    • 雑誌名

      Auto-Tuning for Multicore and GPU (ATMG) In conjunction with the IEEE MCSoC-19

      巻: なし ページ: 9-16

    • DOI

      10.1109/mcsoc.2019.00009

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 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
    • 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-169 ページ: 1-8

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Performance evaluation of the MODYLAS application on modern multi-core and many-core environments2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Ohshima, Soichiro Suzuki, Tatsuya Sakashita, Masao Ogino, Takahiro Katagiri, Yoshimichi Andoh
    • 雑誌名

      Proc. of IEEE IPDPSW2019

      巻: - ページ: 1-10

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [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
  • [雑誌論文] 512bit SIMD環境における分子動力学アプリケーションMODYLASの性能評価2018

    • 著者名/発表者名
      大島聡史, 鈴木惣一朗, 坂下逹哉, 荻野正雄, 片桐孝洋, 安藤嘉倫
    • 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: 2018-HPC-166 ページ: 1-9

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Autotuning by Changing Directives and Number of Threads in OpenMP using ppOpen-AT2020

    • 著者名/発表者名
      Toma Sakurai, Takahiro Katagiri, Satoshi Ohshima, Toru Nagai
    • 学会等名
      International Conference on High Performance Computing in Asia-Pacific Region (HPCAsia2020)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Towards Auto-tuning Technology in Exascale Era2020

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Katagiri
    • 学会等名
      CANDAR'19 (The Seventh International Symposium on Computing and Networking)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] OpenACCを用いたGKVベンチマークの並列化2020

    • 著者名/発表者名
      森下誠,大島聡史,片桐孝洋,永井亨
    • 学会等名
      情報処理学会第82回全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 外乱のある環境での分散深層学習の性能評価2020

    • 著者名/発表者名
      山梨祥平,大島聡史,永井亨,片桐孝洋
    • 学会等名
      情報処理学会第82回全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 医用画像処理におけるLDDMMのGPU高速化2020

    • 著者名/発表者名
      杉浦拓未,大島聡史,中島大地,片桐孝洋,横田達也,本谷秀堅,永井亨
    • 学会等名
      情報処理学会第82回全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Windows MR+Unityの環境におけるプラズマ乱流シミュレーションの可視化2020

    • 著者名/発表者名
      北澤修太, 沼波政倫, 大谷寛明, 片桐孝洋, 大島聡史, 永井亨
    • 学会等名
      先進的可視化環境を用いた可視化情報の研究会(VR2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [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
      2020 SIAM Conference on Parallel Processing for Scientific Computing (PP20)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [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 on High Performance Computing in Asia-Pacific Region (HPCAsia2020)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Trying to accelerate many small BLAS calculations on GPU2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Ohshima
    • 学会等名
      ATAT in HPSC (2019 Conference on Advanced Topics and Auto Tuning in High-Performance Scientific Computing)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Performance Evaluation of Accurate Matrix-matrix Multiplications on GPU Using Sparse Matrix Multiplications2019

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Ishiguro, Takahiro Katagiri, Satoshi Ohshima, Toru Nagai
    • 学会等名
      International Conference on High Performance Computing in Asia-Pacific Region (HPCAsia2020)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ポストムーア時代に向けた自動チューニングに向けて ~スレッド数の動的最適化~2019

    • 著者名/発表者名
      片桐孝洋、櫻井刀麻
    • 学会等名
      第24回計算工学講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ポストムーア時代の計算機環境における数値計算カーネル実装の変革2019

    • 著者名/発表者名
      片桐孝洋
    • 学会等名
      2019年並列/分散/協調処理に関する『北見』サマー・ワークショップ (SWoPP2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 相対的高メモリバンド幅環境における密行列固有値ソルバの実装方式について2019

    • 著者名/発表者名
      片桐孝洋
    • 学会等名
      日本応用数理学会2019年度年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Initial particle distribution based on the centroidal Voronoi tessellation for two-dimensional particle method2019

    • 著者名/発表者名
      Hayate Hasegawa, Masao Ogino, Takahiro Katagiri
    • 学会等名
      The 7th Asia-Pacific Congress on Computational MechanicsProgram (APCOM2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ppOpen-ATによる自動チューニングの実行2019

    • 著者名/発表者名
      関直人
    • 学会等名
      第20回AT研究会オープンアカデミックセッション(ATOS20)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [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
      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] Toward Auto-tuning of Preconditioners for Sparse Iterative Solvers by Deep Learning2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Katagiri
    • 学会等名
      2019 Conference on Advanced Topics and Auto Tuning in High-Performance Scientific Computing (ATAT2019)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Auto-tuning of Preconditioners with Deep Learning2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Katagiri, Kenya Yamada
    • 学会等名
      SIAM Conference on Computational Science and Engineering (CSE19)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optimization of hierarchical matrix computation on GPU --- accelerating many small matrix calculation2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Ohshima, Ichitaro Yamazaki, Akihiro Ida, Rio Yokota
    • 学会等名
      Sapporo Summer HPC Seminar 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マルチコア・メニーコア計算機環境における Chebyshev基底通信削減CG法の性能評価2018

    • 著者名/発表者名
      大島聡史, 藤井昭宏, 田中輝雄, 深谷猛, 須田礼仁
    • 学会等名
      日本応用数理学会2018年 年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] Xabclib (eXteneded ABCLib) Project

    • URL

      http://www.abc-lib.org/Xabclib/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] The Fourteenth International Workshop on Automatic Performance Tuning (iWAPT2019)2019

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-07-25   更新日: 2021-02-19  

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