| 研究課題/領域番号 |
19H01107
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 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
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
泰地 真弘人 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (10242025)
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| 研究分担者 |
大野 洋介 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 上級技師 (00291914)
小山 洋平 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 研究員 (10569817)
森本 元太郎 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 技師 (60401220)
小松 輝久 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 研究員 (70348499)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
44,720千円 (直接経費: 34,400千円、間接経費: 10,320千円)
2021年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2020年度: 21,320千円 (直接経費: 16,400千円、間接経費: 4,920千円)
2019年度: 16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円)
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| キーワード | 専用計算機 / 分子動力学計算 / 高性能計算 / コデザイン / システムオンチップ / システムLSI / 領域特化型プロセッサ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
次世代の分子動力学(MD)シミュレーションのためのシステムオンチップの基盤設計を行う。創薬研究等の生命科学分野へのMDシミュレーションの応用では、小規模の問題で極限まで実効計算速度を上げることが求められる。このためには、各部の専用化を行い、これらを密接に統合したプロセッサによって、通常のプロセッサの100倍近い性能を得ることができる。これまでの開発をベースとして改良を加え、回路シミュレータ上での評価により、現システムの20倍のピーク・実効性能向上を達成する。またこのような領域特化型プロセッサは、ポストムーア時代において重要性を増しつつあり、技術的な一般化を図る。
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| 研究成果の概要 |
次世代の分子動力学シミュレーション専用計算機MDGRAPE-5の基礎開発を行った。各要素の一層のハードウェア化を進め、それらのDeep Integrationによる高性能実現が目標である。結合力計算・粗視化MD向けの専用命令を持ち、複数スレッドを時分割で並列実行するSIMD汎用コア、汎用コア・非結合力計算パイプラインをイベント検出に基づき高効率稼働させるイベント駆動回路を新規に設計した。設計は全てChisel言語を用いて行い、パラメタ指定によって回路構成を容易に変更可能である。非結合力計算パイプライン・メモリ・オンチップネットワークなどの設計も行い、次世代システムオンチップの基盤を完成させた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
汎用プロセッサ・専用パイプライン・メモリ・ネットワークが相互に強く依存した “Deeply Integrated”システムの開発は、D. E. Shaw researchと我々のグループのみで行われており、独自性が高い。このようなシステム構成は、専用パイプラインの構成や精度などの面では特殊性が高いが、他のアプリケーションに対する専用化においても通用する一般性がある。現在多くのアプリケーションで強スケーリング性能の向上が求められており、本開発で行う同期機構・メモリ構造などが応用可能である。また、本開発で進めたパラメタ化された専用回路構成技術は深層学習向けプロセッサなどに広い応用を持つ。
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