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鞍点型連立一次方程式に対する階層並列型高速数値解法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K11840
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60090:高性能計算関連
研究機関筑波大学

研究代表者

多田野 寛人  筑波大学, 計算科学研究センター, 助教 (50507845)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード鞍点型連立一次方程式 / 階層並列型数値解法 / ブロッククリロフ部分空間反復法
研究開始時の研究の概要

本研究では、鞍点型連立一次方程式に対する階層並列性をもつ数値解法を開発する。提案手法の計算主要部は、複数右辺ベクトルをもつ連立一次方程式の求解部分である。この方程式の求解部分の性能評価を行うとともに、求解に用いるブロッククリロフ部分空間反復法の性能向上、前処理法についても研究を進める。また、並列計算環境において提案手法の実装を行い、提案手法が並列計算環境に対して親和性の高い解法であることを示す。さらに、応用分野における鞍点型連立一次方程式に対して提案手法を適用し、その有効性を実証する。

研究成果の概要

鞍点型と呼ばれる連立一次方程式は様々な応用分野において出現し,その高速求解法が必要とされている.本研究課題では,同方程式に対する階層並列型数値解法を構築し,その並列計算コードを開発した.筑波大学計算科学研究センターのスーパーコンピュータ「Cygnus」において同コードの性能評価を行い,本数値解法の並列計算環境に対する親和性の高さを実証した.さらに,本数値解法の内部で必要となる複数右辺ベクトルをもつ連立一次方程式に対する高精度数値解法の開発も行った.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題を通して,鞍点型連立一次方程式の階層並列型数値解法を開発することにより,同方程式の反復法による求解難度を下げることができたとともに,並列計算環境に適した手法を構築することができた.また,複数右辺ベクトルをもつ連立一次方程式の高精度数値解法を開発することにより,本研究課題の内容にとどまらず他の分野に対しても貢献できる.

報告書

(5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
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Development and performance evaluation of the Block-product type iterative methods with the variable grouping strategy2024

    • 著者名/発表者名
      Tadano Hiroto
    • 雑誌名

      日本シミュレーション学会英文誌

      巻: 11 号: 1 ページ: 32-53

    • DOI

      10.15748/jasse.11.32

    • ISSN
      2188-5303
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Implementation and performance evaluation of a hierarchical parallel solver for saddle point problems on a GPU cluster2023

    • 著者名/発表者名
      Tadano Hiroto
    • 雑誌名

      日本シミュレーション学会英文誌

      巻: 10 号: 1 ページ: 116-131

    • DOI

      10.15748/jasse.10.116

    • ISSN
      2188-5303
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Application and performance evaluation of a method using block structures for saddle point problems appearing in image reconstruction problems2022

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Shota, Tadano Hiroto, Saitoh Ayumu
    • 雑誌名

      JSIAM Letters

      巻: 14 号: 0 ページ: 115-118

    • DOI

      10.14495/jsiaml.14.115

    • ISSN
      1883-0609, 1883-0617
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An efficient approach for solving saddle point problems using block structure2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Tadano, Shota Ishikawa
    • 雑誌名

      日本シミュレーション学会英文誌

      巻: 8 号: 1 ページ: 114-127

    • DOI

      10.15748/jasse.8.114

    • NAID

      130008025279

    • ISSN
      2188-5303
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Accuracy improvement of approximate solutions generated by the method for solving saddle point problems using block structure2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Tadano, Shota Ishikawa
    • 雑誌名

      Proc. of 19th biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation (CEFC 2020)

      巻: -

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 鞍点型連立一次方程式の階層並列型解法に対する漸化式動的グループ化反復法の適用と性能評価2024

    • 著者名/発表者名
      多田野 寛人
    • 学会等名
      日本応用数理学会第20回研究部会連合発表会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Development and performance evaluation of the Block GPBiCGrQ method with variable grouping strategy2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Tadano
    • 学会等名
      The 42nd JSST Annual International Conference on Simulation Technology (JSST2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 鞍点型連立一次方程式に対する階層並列型数値解法のGPUによる高速化2023

    • 著者名/発表者名
      多田野 寛人
    • 学会等名
      【非線形問題の高性能解法と可視化技術に関する研究会】2022年度第1回研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 漸化式の可変的グループ化によるBlock GWBiCGSTAB法の性能改善2023

    • 著者名/発表者名
      齋藤 颯人, 多田野 寛人
    • 学会等名
      【非線形問題の高性能解法と可視化技術に関する研究会】2022年度第1回研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Implementation of a hierarchical parallel solver for saddle point problems on a GPU cluster2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Tadano
    • 学会等名
      The 41st JSST Annual International Conference on Simulation Technology (JSST2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 複数右辺連立一次方程式に対するブロック・グローバル混合型反復法の構築と性能評価2022

    • 著者名/発表者名
      菅沼 夏樹, 多田野 寛人
    • 学会等名
      日本応用数理学会2022年度年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] GPUクラスタにおける鞍点型連立一次方程式に対する階層並列型解法の実装と性能評価2022

    • 著者名/発表者名
      多田野 寛人
    • 学会等名
      日本応用数理学会2022年度年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Parallel implementation of the approach for solving saddle point problems using block structure2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Tadano
    • 学会等名
      The 40th JSST Annual International Conference on Simulation Technology (JSST 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Group-wise更新によるBlock GPBiCG法の近似解精度改善2021

    • 著者名/発表者名
      多田野 寛人, 倉本 亮世
    • 学会等名
      日本応用数理学会2021年度年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 画像再構成問題で現れる鞍点型連立一次方程式に対するブロック構造を利用した前処理の適用と性能評価2021

    • 著者名/発表者名
      石川 翔大, 多田野 寛人, 齋藤 歩
    • 学会等名
      日本応用数理学会2021年度年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 3次元モデル再構成問題に現れる鞍点型連立一次方程式に対する前処理付き反復法の性能評価2021

    • 著者名/発表者名
      石川 翔大, 多田野 寛人, 齋藤 歩
    • 学会等名
      日本応用数理学会 第17回研究部会連合発表会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 3次元モデル再構成問題に現れる鞍点型連立一次方程式の求解高速化2021

    • 著者名/発表者名
      石川 翔大, 多田野 寛人, 齋藤 歩
    • 学会等名
      【非線形問題の解法と可視化に関する研究会】2020年度第1回研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] A Numerical Study on the Acceleration of Solution of Saddle Point Problems by Using Block Krylov Subspace Methods2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Tadano, Shota Ishikawa
    • 学会等名
      19th Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation (CEFC 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3次元モデル再構成問題に現れる鞍点型連立一次方程式に対する前処理付き反復法の開発2020

    • 著者名/発表者名
      石川 翔大, 多田野 寛人, 齋藤 歩
    • 学会等名
      日本応用数理学会「行列・固有値問題の解法とその応用」研究部会 第30回研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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