GPUクラスタを用いた分散並列処理による科学技術計算の高速化に関する研究

• 研究課題/領域番号: 20700053
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 計算機システム・ネットワーク
• 研究機関: 湘北短期大学
• 研究代表者: 高田 直樹 湘北短期大学, 情報メディア学科, 准教授 (50290713)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2009年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円); 2008年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
• キーワード: Graphics Processing Unit / General Purpose on GPU / GPUクラスタ / FDTD法 / 計算機合成ホログラム / High-Performance Computing / 分散並列計算 / 計算機システム / General Purpose Computing on GPU

研究概要

画像処理を行う部品であるGPUを複数のコンピュータに搭載(GPUクラスタ)し,科学技術計算の計算高速化に関する研究を行った.主に,電磁波シミュレーションと計算機合成ホログラム(CGH)を扱った.ホログラフィとは究極の3次元映像技術と呼ばれている.国際会議の招待講演を依頼され,CGHの本研究論文はOptics Express誌において,2ヶ月連続でダウンロードランキング1位を達成するなど高い評価を得た.

研究成果

• [雑誌論文] Fast calculation of computer-generated-hologram on AMD HD5000 series GPU and OpenCL (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomoyoshi Simobaba, Tomoyoshi. Ito, Nobuyuki Masuda, Yasuyuki. Ichihashi, Naoki Takada
  • 雑誌名: Optics Express Vol.18 ページ: 5-9960
• [雑誌論文] Fast calculation of computer-generated-hologram on AMD HD5000 series GPU and OpenCL (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Shimobaba, T.Ito, N.Masuda, Y.Ichihashi, N.Takada
  • 雑誌名: Optics Express Vol.18 ページ: 9955-9960
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simplified Electroholographic Color Reconstruction System Using Graphics Processing Unit and Liquid Crystal Display Projector (2009)
  • 著者名/発表者名: Atsushi. Shiraki, Naoki Takada, Masashi Niwa, Y. Ichihashi, T. Shimobaba, N. Masuda, Tomoyoshi Ito
  • 雑誌名: Optics Express Vol.17 ページ: 16038-16045
• [雑誌論文] Simplified Electroholographic Color Reconstruction System Using Graphics Processing Unit and Liquid Crystal Display Projector (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Shiraki, N.Takada, M.Niwa, Y.Ichihashi, T.Shimobaba, N.Masuda, T.Ito
  • 雑誌名: Optics Express Vol.17 ページ: 16038-16045
  • 査読あり
• [雑誌論文] A GPU Implementation of the 2-D Finite-Differenc e Time-Domain Code using High Level Sha der Language (2008)
  • 著者名/発表者名: Naoki Takada, Nobuyuki Masuda, Takashi Tanaka, Yukio Abe, Tomoyoshi Ito
  • 雑誌名: Applied Computational Elec tromagnetics Society Journal VOL.23,No.4 ページ: 309-316
• [雑誌論文] A GPU Implementation of the 2-D Finite-Difference Time-Domain Code using High Level Shader Language (2008)
  • 著者名/発表者名: Naoki Takada, Nobuyuki Masuda, Takashi Tanaka, Yukio Abe, Tomoyoshi Ito
  • 雑誌名: Applied Computational Electromagnetics Society Journal VOl.23, No.4 ページ: 309-316
  • 査読あり
• [雑誌論文] 統合型シェーダを搭載したGPUによる二次元FDTD法差分計算の高速化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高田直樹, 滝沢努, 宮兆〓, 増田信之, 伊藤智義, 下馬場朋禄
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌 VOl.J91-D, No.10 ページ: 2562-2564
  • NAID: 110007380928
  • 査読あり
• [雑誌論文] GPUを用いた2次元定常熱伝導方程式の数値計算高速化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高田直樹, 滝沢努, 増田信之, 伊藤智義
  • 雑誌名: 第7回情報科学技術フォーラム講演論文集 第1分册 ページ: 23-24
  • 査読あり
• [雑誌論文] 統合型シェ-ダを搭載したGPUによる2次元FDTD法差分計算の高速化
  • 著者名/発表者名: 高田直樹, 滝沢努, 宮兆〓, 増田信之, 伊藤智義, 下馬場朋禄
  • 雑誌名: 電子情報通信学会誌 Vol.J91-D,No.10 ページ: 2562-2564
• [雑誌論文] gpuを用いた2次元定常熱伝導方程式の数値計算高速化
  • 著者名/発表者名: 高田直樹, 滝沢努, 増田信之, 伊藤智義
  • 雑誌名: 第7回情報科学技術フォーラム講演論文集 第1分冊 ページ: 23-24
• [学会発表] The Performance Evaluation of CUDA Implementation for Fast FDTD Computation Using a Single GPU (2010)
  • 著者名/発表者名: Naoki Takada, Tomoyoshi Shimobaba, Nobuyuki Masuda, Tomoyoshi Ito
  • 学会等名: The 26th International Review of Progress in Applied Computational Electromagnetics
  • 発表場所: Tampere Hall(フィンランドタンペレ市)(Invited)
  • 年月日: 2010-04-27
• [学会発表] The Performance Evaluation of CUDA Implementation for Fast FDTDComputation Using a Single GPU (2010)
  • 著者名/発表者名: 高田直樹, 下馬場朋禄, 増田信之, 伊藤智義
  • 学会等名: The 26th International Review of Progress in Applied Computational Electromagnetics
  • 発表場所: Tampere Hall(フィンランドタンペレ市)
  • 年月日: 2010-04-27
• [学会発表] シングルGPUによるFDTD法の計算高速化に関する検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高田直樹, 下馬場朋禄, 増田信之, 伊藤智義
  • 学会等名: 電子情報通信学会2010年総合大会
  • 発表場所: 東北大学(宮城県)
  • 年月日: 2010-03-16
• [学会発表] GPUクラスタと波面記録法によるフレネル計算機合成ホログラムの高速生成とスケーラビリティの評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 下馬場朋禄, 三瓶卓方, 市橋保之, 高田直樹, 白木厚司, 中山弘敬, 杉江崇繁, 増田信之, 伊藤智義
  • 学会等名: ホログラフィックディスプレイ研究会会報
  • 発表場所: 日本大学(千葉県)
  • 年月日: 2009-09-04
• [学会発表] GPUによる共有メモリを効率的に用いたFDTD法差分計算の高速化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高田直樹, 下馬場朋禄, 増田信之, 伊藤智義
  • 学会等名: 第8回情報科学技術フォーラム
  • 発表場所: 東北工業大学(宮城県)
  • 年月日: 2009-09-02
• [学会発表] 波面記録面を導入した計算機合成ホログラムのGPUによる高速化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 下馬場朋禄, 市橋保之, 高田直樹, 白木厚司, 杉江崇繁, 増田信之, 伊藤智義
  • 学会等名: 2009年映像情報メディア学会年次大会
  • 発表場所: 工学院大学(東京都)
  • 年月日: 2009-08-27
• [学会発表] GPUクラスタを用いた1800万画素電子ホログラフィシステム (2009)
  • 著者名/発表者名: 三瓶卓方, 下馬場朋禄, 市橋保之, 白木厚司, 中山弘敬, 杉江崇繁, 高田直樹, 増田信之, 伊藤智義
  • 学会等名: 3次元画像コンファレンス
  • 発表場所: 東京大学(東京都)
  • 年月日: 2009-07-10
• [学会発表] High-Speed FDTD Simulation Algorithm for GPU with Compute Unified Device Architecture (2009)
  • 著者名/発表者名: Naoki Takada, Tomoyoshi Shimobaba, Nobuyuki Masuda, Tomoyoshi Ito
  • 学会等名: 2009 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation and USNC/URSI National Radio Science Meeting
  • 発表場所: Embassy Suites Convention Center(アメリカ合衆国サウスカロライナ州)(Invited)
  • 年月日: 2009-06-01
• [学会発表] High-Speed FDTD Simulation Algorithm for GPU with Compute Unified Device Architecture (2009)
  • 著者名/発表者名: 高田直樹, 下馬場朋禄, 増田信之, 伊藤智義
  • 学会等名: 2009 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation and USNC/URSI National Radio Science Meeting
  • 発表場所: Embassy Suites Convention Center(アメリカ合衆国サウスカロライナ州)
  • 年月日: 2009-06-01
• [学会発表] gpuによる計算機合成ホログラムの高速化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 丹羽雅史, 岡田直久, 荒井大輔, 増田信之, 伊藤智義, 白木厚司, 高田直樹, 下馬場朋禄
  • 発表場所: 山形大学工学部(山形県)
  • 年月日: 2009-03-09
• [学会発表] GPUクラスタを用いた回折計算の高速並列計算システム (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐々木昇平, 下馬場朋禄, 市橋保之, 白木厚司, 中山弘敬, 杉江崇繁, 高田直樹, 増田信之, 伊藤智義
  • 発表場所: 山形大学工学部(山形県)
  • 年月日: 2009-03-09
• [学会発表] GPUによる計算機合成ホログラムの高速化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 丹羽雅史, 岡田直久, 荒井大輔, 増田信之, 伊藤智義, 白木厚司, 高田直樹, 下馬場朋禄
  • 学会等名: 平成20年度第6回情報処理学会東北支部研究会
  • 発表場所: 山形大学工学部
  • 年月日: 2009-03-09
• [学会発表] GPUクラスタを用いた回折計算の高速並列計算システム (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐々木昇平, 下馬場朋禄, 市橋保之, 白木厚司, 中山弘敬, 杉江崇繁, 高田直樹, 増田信之, 伊藤智義
  • 学会等名: 平成20年度第6回情報処理学会東北支部研究会
  • 発表場所: 山形大学工学部
  • 年月日: 2009-03-09
• [学会発表] A real-time color electroholographic display system using the space-division method and the GPU cluster (2008)
  • 著者名/発表者名: Tomoyoshi Shimobaba, Tsubasa Nakajima, Atsushi Urayama, Takuho Sanbei, Yasuyuki Ichihashi, Yukio Abe, Hirotaka Nakayama, Nobuyuki Masuda, Atsushi Shiraki, Naoki Takada, Tomoyoshi Ito
  • 学会等名: The 15th International Display Workshop
  • 発表場所: 朱鷺メッセ(新潟県)
  • 年月日: 2008-12-14
• [学会発表] A real-time color electroholographic display system using the space-division method and the GPU cluster (2008)
  • 著者名/発表者名: Tomoyoshi Shimobaba, Tsubasa Nakajima, Atsushi Urayama, Takuho Sanbei, Yasuyuki Ichihashi, Yukio Abe, Hirotaka Nakayama, Nobuyuki Masuda, Atsushi Shiraki, Naoki Takada, Tomoyoshi Ito
  • 学会等名: The 15th International Display Workshop
  • 発表場所: 朱鷺メッセ
  • 年月日: 2008-12-04
• [学会発表] Fast calculation system for diffraction integrals using a GPU cluster and the GWO library (2008)
  • 著者名/発表者名: Syohei Sasaki, Tomoyoshi Shimobaba, Yukio Abe, Atsushi Shiraki, Yasuyuki Ichihashi, Hirotaka Nakayama, Nobuyuki Masuda, Takashige Sugie, Naoki Takada, Tomoyoshi Ito
  • 学会等名: 2008 Tohoku- Section Joint Convention of Institutes of Electrical and Information Engineers
  • 発表場所: 日本大学工学部(福島県)
  • 年月日: 2008-08-21
• [学会発表] Fast calculation system for diffraction integrals using a GPU cluster and the GWO library (2008)
  • 著者名/発表者名: Syohei Sasaki, Tomoyoshi Shimobaba, Yukio Abe, Atsushi Shiraki, Yasuyuki Ichihashi, Hirotaka Nakayama, Nobuyuki Masuda, Takashige Sugie, Naoki Takada, Tomoyoshi Ito
  • 学会等名: 2008 Tohoku-Section Joint Convention of Institutes of Electrical and Information Engineers
  • 発表場所: 日本大学工学部
  • 年月日: 2008-08-21
• [学会発表] gpuを用いた波動光学計算用ライブラリgwoライブラリの開発とその応用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 下馬場朋禄, 三浦潤也, 佐藤芳邦, 阿部幸男, 白木厚司, 市橋保之, 中山弘敬, 増田信之, 杉江崇繁, 高田直樹, 伊藤智義
  • 学会等名: 3次元画像コンファレンス
  • 発表場所: 東京大学(東京都)
  • 年月日: 2008-07-11
• [学会発表] GPUを用いた波動光学計算用ライブラリGWOライブラリの開発とその応用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 下馬場朋禄, 三浦潤也, 佐藤芳邦, 阿部幸男, 白木厚司, 市橋保之, 中山弘敬, 増田信之, 杉江崇繁, 高田直樹, 伊藤智義
  • 学会等名: 3次元画像コンファレンス
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2008-07-11