| 研究課題/領域番号 |
21H03447
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
小区分60090:高性能計算関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人海洋研究開発機構 |
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研究代表者 |
伊田 明弘 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(地球情報科学技術センター), 主任研究員 (80742121)
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| 研究分担者 |
横田 理央 東京工業大学, 学術国際情報センター, 教授 (20760573)
塙 敏博 東京大学, 情報基盤センター, 教授 (30308283)
岩下 武史 京都大学, 学術情報メディアセンター, 教授 (30324685)
大島 聡史 九州大学, 情報基盤研究開発センター, 准教授 (40570081)
星野 哲也 名古屋大学, 情報基盤センター, 准教授 (40775946)
平石 拓 京都橘大学, 工学部, 専任講師 (60528222)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2023年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2022年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2021年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
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| キーワード | 近似計算 / 低ランク / H行列法 / 数値線形代数 / 行列近似 / 高性能計算 / 並列計算 / アルゴリズム / 混合精度演算 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、科学技術計算およびデータ科学計算に必要な数値線形代数の行列演算について、格子H行列に基づき実行するアルゴリズム群を開発する。
格子H行列は、研究代表者らが提案した低ランク構造行列法の一種であり、従来型のH行列では困難なアルゴリズムの開発を見通し良く行うことができる。計算に必要な密行列演算を格子H行列による近似演算に置き換え、計算機メモリと演算量の大幅な削減により、計算の大規模化・高速化を実現する。
アルゴリズム開発は、最新の計算機アーキテクチャで構成されるクラスタ計算機を意識して行う。実装に際しては、混合精度演算・動的負荷分散などを含め最適な手法を研究する。
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| 研究成果の概要 |
格子Ｈ行列に基づく数値線形代数系の構築を目的とした研究・開発を行った。格子Ｈ行列の特殊な場合であるBLR行列について、全固有値計算手法を提案し数値計算アルゴリズムを開発した。格子Ｈ行列法の高性能実装に関する研究を実施した。タスク並列化言語に機能を追加し、分散メモリ並列計算機上でのＨ行列分割生成および低ランク構造行列生成の計算性能を向上させることに成功した。また、各種の最新CPUアーキテクチャを用いた計算ノードにおいて、理論的限界値の85%以上の性能を達成するＨ行列・ベクトル積計算手法を開発した。さらに、最新GPUのMIG機能を用いて、BLR行列に対するQR分解高速に行う手法を開発した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
格子Ｈ行列法は、大規模な科学技術計算を少ない計算量とメモリ使用量で実地するための手法であり、多くの実問題（超電導解析、地震波動解析、マイクロマグネティクス計算など）で使用されている。本研究では、格子Ｈ行列法の理論的枠組みを拡張し、最新計算機アーキテクチャの性能を引出す数値計算アルゴリズムを開発した。この成果は、計算科学の理論的枠組みを拡張した学術的意義に加え、実応用シミュレーションを大規模化・高速化する社会的意義も大きい。
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