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自動性能チューニング機能を持つ高性能グラフライブラリの開発

研究課題

研究課題/領域番号 23K21672
補助金の研究課題番号 21H03450 (2021-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2021-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分60090:高性能計算関連
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

中尾 昌広  国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 技師 (50582871)

研究分担者 藤澤 克樹  九州大学, マス・フォア・インダストリ研究所, 教授 (40303854)
児玉 祐悦  国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 上級技師 (80356998)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2024年度)
配分額 *注記
9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード高性能計算 / グラフアルゴリズム / 自動チューニング / 並列処理 / 自動性能チューニング
研究開始時の研究の概要

ソーシャルネットワークや創薬などの様々な分野において、計算機上でデータの関係性をグラフ構造として表現し、それを高速に解析する試みが盛んに行われている。しかしながら、既存のグラフライブラリの研究の多くは特定のグラフや計算機システムを対象としているため、ユーザの性能チューニングの負担が問題となっている。
そこで、本研究課題では自動性能チューニング機能を持つグラフライブラリを開発する。ユーザが利用したいグラフおよび計算機システムに応じて、適切なグラフアルゴリズムと高速化手法を自動的に選択・利用可能にする。この機能により、ユーザの性能チューニングの負担を省くことが可能になる。

研究実績の概要

ソーシャルネットワークや創薬などの幅広い分野において、計算機上でデータの関係性をグラフ構造として表現し、それを高速に解析する試みが盛んに行われて いる。しかしながら、既存研究の多くは特定のグラフや特定の計算機システムを対象としているため、ユーザの性能チューニングの負担が問題となっている。そこで、その負担をなくすため、本研究課題では自動性能チューニング機能を持つグラフライブラリを開発している。

本年(2023年)度は、日本のフラッグシップスーパーコンピュータである「富岳」のほぼ全系(152,064台)を用いて、昨年度に開発したグラフライブラリの性能測定を行った。その結果、30%以上の性能向上を達成することができた。この結果により、2023年6月のグラフアルゴリズムの世界的なランキングであるGraph500において世界1位の記録を更新した。補足として、もし本研究の性能向上がなかった場合、他国のシステムが1位になっていた。さらに、開発したグラフアルゴリズムの性質について実験を行い、どのような計算機システムやグラフの大きさであっても、大幅な性能向上を達成できることを明らかにした。

本グラフライブラリの詳細については、2024年1月に開催された国際会議HPC Asia 2024において発表を行った。また、本グラフライブラリと、科研費とは別の共同研究において開発した他のアルゴリズムとまとめて、2024年4月に国際会議SC2024に論文を投稿している。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2024 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] Zuse Institute Berlin (ZIB)(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Graph optimization algorithm using symmetry and host bias for low-latency indirect network2022

    • 著者名/発表者名
      Nakao Masahiro、Tsukamoto Masaki、Hanada Yoshiko、Yamamoto Keiji
    • 雑誌名

      Parallel Computing

      巻: 114 ページ: 102983-102983

    • DOI

      10.1016/j.parco.2022.102983

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Order/Radix Problemにおける対称性とホストの偏りを利用した最適化アルゴリズムの提案2021

    • 著者名/発表者名
      中尾 昌広、塚本 雅生、花田 良子、山本 啓二
    • 雑誌名

      情報処理学会 研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング(HPC)

      巻: 2021-HPC-182 ページ: 1-14

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Graph500 benchmark with automatic performance tuning2024

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Nakao, Koji Ueno, Katsuki Fujisawa, Yuetsu Kodama, Mitsuhisa Sato
    • 学会等名
      HPC Asia 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Order/Radix Problemにおけるスイッチ数自動調整機能を持つ最適化アルゴリズムの提案2022

    • 著者名/発表者名
      塚本雅生,花田良子,中尾昌広,山本啓二
    • 学会等名
      第27回計算工学講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Performance of the supercomputer Fugaku for graph500 benchmark2022

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Nakao
    • 学会等名
      The 6th RIKEN-IMI-ISM-NUS-ZIB-MODAL-NHR Workshop on Advances in Classical and Quantum Algorithms for Optimization and Machine Learning
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] スーパーコンピュータ「富岳」Graph500のランキング結果について

    • URL

      https://www.r-ccs.riken.jp/outreach/topics/20230522-3/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] 第13回自動チューニング技術の現状と応用に関するシンポジウム(ATTA2021)2021

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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