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大規模グラフ並列処理のための代数的構造に基づく理論基盤とプログラム開発基盤の構築

研究課題

研究課題/領域番号 26280020
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 ソフトウェア
研究機関電気通信大学

研究代表者

岩崎 英哉  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (90203372)

研究分担者 胡 振江  国立情報学研究所, アーキテクチャ科学研究系, 教授 (50292769)
松崎 公紀  高知工科大学, 情報学群, 教授 (30401243)
江本 健斗  九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (00587470)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2016年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2015年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2014年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワードプログラミング方法論 / グラフ並列処理 / 領域特化言語 / 代数データ型 / 関数型言語 / 大規模並列処理 / 代数的データ型
研究成果の概要

本研究は,大規模なグラフデータを処理対象とする効率的な並列アプリケーションの開発を支援するシステムを構築し.広く一般の利用に供することを目的として推進した.その結果,次のような研究成果を得ることができた.(1) グラフとその上の同期的頂点主体計算の関数的モデル化.(2) 前項のモデル化に基づく関数型領域特化言語Fregelの提案.(3) メッセージ数削減の最適化機構を持ち複数の既存の並列グラフ処理フレームワークのプログラムへ翻訳可能なFregelコンパイラの実装.(4) 実用的な例題に基づく有効性の実証.開発したFregelシステムは,オープンソースソフトウェアとして公開している.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は,グラフ中に潜む代数的データ型に基づく構造に注目したモデル化を行っている点に,従来の研究にはほとんどみられない学術的な特徴がある.本研究の成果により,従来はプログラマが手で記述していたグラフデータの並列処理に関して,処理の自然な記述を可能とする領域特化言語と,気軽な利用を可能とする並列実行系が一体となり,プログラマの負担が大きく軽減される.さらにプログラムの代数的な性質に基づく最適化処理をコンパイラが内部で自動的に行うため,プログラマは効率のための細部に囚われる必要はなくなる.Webに代表される巨大なグラフデータに対する処理への需要が大きくなっている今日,その意義は大きい.

報告書

(6件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (44件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 3件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (33件) (うち国際学会 12件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Fregelコンパイラにおける不要な値送受信の削減2019

    • 著者名/発表者名
      加藤直斗, 岩崎英哉
    • 雑誌名

      コンピュータ ソフトウェア

      巻: 36 号: 2 ページ: 2_28-2_46

    • DOI

      10.11309/jssst.36.2_28

    • NAID

      130007666997

    • ISSN
      0289-6540
    • 年月日
      2019-04-24
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A DSL for graph parallel programming with vertex subsets2019

    • 著者名/発表者名
      Kento Emoto, Fumihisa Sadahira
    • 雑誌名

      The Journal of Supercomputing

      巻: 75 号: 7 ページ: 1-18

    • DOI

      10.1007/s11227-019-02821-w

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Generator of Hadoop MapReduce Programs that Manipulate One-dimensional Arrays2017

    • 著者名/発表者名
      Reina Miyazaki, Kiminori Matsuzaki, Shigeyuki Sato
    • 雑誌名

      Journal of Information Processing

      巻: 印刷中

    • NAID

      130005990949

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Towards Systematic Parallelization of Graph Transformations over Pregel2016

    • 著者名/発表者名
      Le Dec Tung, Zhenjiang Hu
    • 雑誌名

      International Journal of Parallel Programming (IJPP)

      巻: 印刷中 号: 2 ページ: 320-339

    • DOI

      10.1007/s10766-016-0418-5

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Let High-level Graph Queries Be Parallel Efficient: An Approach Over Structural Recursion On Pregel2016

    • 著者名/発表者名
      Chong Li, Le-Duc Tung, Xiaodong Meng, Zhenjiang Hu
    • 雑誌名

      Journal of Information Processing

      巻: 24 号: 6 ページ: 928-936

    • DOI

      10.2197/ipsjjip.24.928

    • NAID

      130005282160

    • ISSN
      1882-6652
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A Partial-tree-based Approach for XPath Query on Large XML Trees2016

    • 著者名/発表者名
      Wei Hao, Kiminori Matsuzaki
    • 雑誌名

      Journal of Information Processing

      巻: 24 ページ: 425-438

    • NAID

      130005138316

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Parallel Tree Accumulations on MapReduce2016

    • 著者名/発表者名
      Kiminori Matsuzaki, Reina Miyazaki
    • 雑誌名

      International Journal of Parallel Programming

      巻: 44 号: 3 ページ: 466-485

    • DOI

      10.1007/s10766-015-0355-8

    • NAID

      110009850861

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An Automatic Fusion Mechanism for Variable-Length List Skeletons in SkeTo2014

    • 著者名/発表者名
      Kento Emoto, Kiminori Matsuzaki
    • 雑誌名

      International Journal of Parallel Programming

      巻: 42(4) 号: 4 ページ: 546-563

    • DOI

      10.1007/s10766-013-0263-8

    • NAID

      120005728994

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] グラフ並列分散処理のための計算モデルを選択可能な領域特化言語2019

    • 著者名/発表者名
      秋葉柊哉, 岩崎英哉
    • 学会等名
      情報処理学会 第60回プログラミング・シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 頂点主体並列分散処理のメッセージ送信遅延による通信数削減2019

    • 著者名/発表者名
      加藤 直斗, 岩崎英哉
    • 学会等名
      日本ソフトウェア科学会 第21回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ(PPL2019) (ポスター)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] FregelからGraphXへのコンパイルにおけるSMTソルバを用いた不要な通信の削減2019

    • 著者名/発表者名
      小西 篤志, 江本 健斗
    • 学会等名
      日本ソフトウェア科学会 第21回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ(PPL2019) (ポスター)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Composing Optimization Techniques for Vertex-Centric Graph Processing via Communication Channels2019

    • 著者名/発表者名
      Yongzhe Zhang, Zhenjiang Hu
    • 学会等名
      33rd IEEE International Parallel and Distributed Processing Symposium (IPDPS 2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Incrementalization of Vertex-Centric Programs2019

    • 著者名/発表者名
      Timothy A. K. Zakian, Ludovic A. R. Capelli, Zhenjiang Hu
    • 学会等名
      33rd IEEE International Parallel and Distributed Processing Symposium (IPDPS 2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optimizing Declarative Parallel distributed Graph Processing by using Constraint Solvers2018

    • 著者名/発表者名
      Akimasa Morihata, Kento Emoto, Kiminori Matsuzaki, Zhenjiang Hu, Hideya Iwasaki
    • 学会等名
      14th International Symposium on Functional and Logic Programming (FLOPS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 頂点主体グラフ並列処理のためのGiraph用クラスライブラリ2018

    • 著者名/発表者名
      駒村 春野, 岩崎 英哉
    • 学会等名
      第59回プログラミング・シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Fregelコンパイラにおける不要な値送受信の削減2018

    • 著者名/発表者名
      加藤 直斗, 岩崎 英哉
    • 学会等名
      第20回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ (PPL 2018) (カテゴリ 1)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 関数型言語の初学者のためのHaskellビジュアルプログラミング環境2018

    • 著者名/発表者名
      近松 万由子,岩崎 英哉, 中野 圭介
    • 学会等名
      第20回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ (PPL 2018) (カテゴリ 1)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Implementing distributed backpropagation algorithm using Apache Giraph2017

    • 著者名/発表者名
      Amogh Rathore, Hideya Iwasaki
    • 学会等名
      第19回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ (PPL 2017) (カテゴリ1)
    • 発表場所
      華やぎの章 慶山 (山梨県笛吹市)
    • 年月日
      2017-03-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 頂点部分集合変数を備えた大規模グラフ計算用領域特化言語2017

    • 著者名/発表者名
      定平 典久, 江本 健斗
    • 学会等名
      第19回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ (PPL 2017) (カテゴリ1)
    • 発表場所
      華やぎの章 慶山 (山梨県笛吹市)
    • 年月日
      2017-03-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Pregel+プログラムの性能解析2017

    • 著者名/発表者名
      寺口 守, 佐藤 重幸, 松崎 公紀
    • 学会等名
      第19回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ (PPL 2017) (ポスター)
    • 発表場所
      華やぎの章 慶山 (山梨県笛吹市)
    • 年月日
      2017-03-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Spark GraphXへのFregelコンパイラ2017

    • 著者名/発表者名
      中島 拓, 江本 健斗
    • 学会等名
      第19回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ (PPL 2017) (ポスター)
    • 発表場所
      華やぎの章 慶山 (山梨県笛吹市)
    • 年月日
      2017-03-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 一次元配列を操作するプログラムに対するHadoop MapReduceプログラム生成系2017

    • 著者名/発表者名
      宮崎 玲奈, 松崎 公紀, 佐藤 重幸
    • 学会等名
      情報処理学会第112回プログラミング研究会
    • 発表場所
      沖縄県男女共同参画センター (沖縄県那覇市)
    • 年月日
      2017-01-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Keeping Control Away from Computation: A Computation Control Layer over the Vertex-centric Graph Processing Model2017

    • 著者名/発表者名
      Onofre Coll Ruiz, Kiminori Matsuzaki
    • 学会等名
      10th International Symposium on High-Level Parallel Programming and Applications (HLPP 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 頂点主体並列グラフ処理の制約解消器による効率化2017

    • 著者名/発表者名
      森畑 明昌, 江本 健斗, 松崎 公紀, 胡 振江, 岩崎 英哉
    • 学会等名
      日本ソフトウェア科学会第34回大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 複数の頂点主体グラフ計算フレームワーク向けの中間表現とコード生成器2017

    • 著者名/発表者名
      松崎 公紀, 岩崎 英哉, 江本 健斗, 胡 振江, 森畑 明昌
    • 学会等名
      日本ソフトウェア科学会第34回大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Palgol: A High-Level DSL for Vertex-Centric Graph Processing with Remote Data Access2017

    • 著者名/発表者名
      Yongzhe Zhang, Hsiang-Shang Ko, Zhenjiang Hu
    • 学会等名
      15th Asian Symposium on Programming Languages and Systems
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] s6raph: Vertex-centric Graph Processing Framework with Functional Interface2016

    • 著者名/発表者名
      Onofre Coll Ruiz, Kiminori Matsuzaki, and Shigeyuki Sato
    • 学会等名
      Proceedings of the 5th ACM SIGPLAN Workshop on Functional High-Performance Computing (FHPC 2016)
    • 発表場所
      Nara, Japan
    • 年月日
      2016-09-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Think like a vertex, behave like a function! a functional DSL for vertex-centric big graph processing2016

    • 著者名/発表者名
      Kento Emoto, Kiminori Matsuzaki, Zhenjiang Hu, Akimasa Morihata, Hideya Iwasaki
    • 学会等名
      Proceedings of the 21st ACM SIGPLAN International Conference on Functional Programming (ICFP 2016)
    • 発表場所
      Nara, Japan
    • 年月日
      2016-09-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 大規模グラフ並列処理のための関数型領域特化言語 Fregel とその評価2016

    • 著者名/発表者名
      江本 健斗, 松崎 公紀, 胡 振江, 森畑 明昌, 岩崎 英哉
    • 学会等名
      日本ソフトウェア科学会第33回大会講演論文集
    • 発表場所
      東北大学 (宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Describing Pregel Algorithms with Non-adjacent Data Communication2016

    • 著者名/発表者名
      Yongzhe Zhang, Hsiang-Shang Ko, Zhenjiang Hu
    • 学会等名
      日本ソフトウェア科学会第33回大会講演論文集
    • 発表場所
      東北大学 (宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] データ依存を持つ繰り返し計算アルゴリズムからのHadoop MapReduceプログラムの生成2016

    • 著者名/発表者名
      宮崎 玲奈, 松崎 公紀
    • 学会等名
      日本ソフトウェア科学会第33回大会講演論文集
    • 発表場所
      東北大学 (宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 大規模グラフ並列処理のための関数型領域特化言語2016

    • 著者名/発表者名
      江本 健斗,松崎 公紀,胡 振江,森畑 明昌,岩崎 英哉
    • 学会等名
      第18回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ (PPL 2016)
    • 発表場所
      岡山県玉野市
    • 年月日
      2016-03-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] A Functional DSL for Large Scale Graph Processing (Poster)2016

    • 著者名/発表者名
      Kento Emoto, Kiminori Matsuzaki, Zhenjiang Hu, Akimasa Morihata, Hideya Iwasaki
    • 学会等名
      13th International Symposium on Functional and Logic Programming (FLOPS 2016)
    • 発表場所
      Kochi, Japan
    • 年月日
      2016-03-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A functional approach to PregelA functional approach to Pregel (Poster)2015

    • 著者名/発表者名
      Onofre Coll Ruiz, Kiminori Matsuzaki
    • 学会等名
      13th Asian Symposium on Programming Languages and Systems (APLAS 2015)
    • 発表場所
      Pohong, Korea
    • 年月日
      2015-11-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Processing UnQL Graph QueriProcessing UnQL Graph Queries with Pregel2015

    • 著者名/発表者名
      Chong Li, Le-Duc Tung, Xiaodong Meng, Zhenjiang Hu
    • 学会等名
      日本ソフトウェア科学会第32会大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-09-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Towards Systematic Parallelization of Graph Transformations over Pregel2015

    • 著者名/発表者名
      Le Dec Tung, Zhenjiang Hu
    • 学会等名
      8th International Symposium on High-level Parallel Programming and Applications (HLPP 2015)
    • 発表場所
      Pisa, Italy
    • 年月日
      2015-07-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Functional Models of Hadoop MapReduce with Application to Scan2015

    • 著者名/発表者名
      Kiminori Matsuzaki
    • 学会等名
      8th International Symposium on High-level Parallel Programming and Applications (HLPP 2015)
    • 発表場所
      Pisa, Italy
    • 年月日
      2015-07-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pregel meets UnCAL: a Systematic Framework for Transforming Big Graphs2015

    • 著者名/発表者名
      Le-Duc Tung
    • 学会等名
      Ph.D. Synposium, 31st IEEE International Conference on data Engineering (ICDE 2015)
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2015-04-13 – 2015-04-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Pregel meets UnCAL: a Systematic Framework for Transforming Big Graphs2015

    • 著者名/発表者名
      Le Dec Tung
    • 学会等名
      31st International Conference on Data Engineering Workshop (ICDEW 2015)
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2015-04-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Verified Generate-Test-Aggregate Coq Library for Parallel Programs Extraction2014

    • 著者名/発表者名
      Kento Emoto, Frederic Loulergue, Julien Tesson
    • 学会等名
      Interactive Theorem Proving - 5th International Conference (ITP 2014)
    • 発表場所
      Vienna, Austria
    • 年月日
      2014-07-14 – 2014-07-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Parallel Tree Accumulations on MapReduce2014

    • 著者名/発表者名
      Kiminori Matsuzaki, Reina Miyazaki
    • 学会等名
      7th International Symposium on High-level Parallel Programming and Applications (HLPP 2014)
    • 発表場所
      Amsterdam, Netherlands
    • 年月日
      2014-07-03 – 2014-07-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] Fregel Project

    • URL

      https://ipl.cs.uec.ac.jp/~iwasaki/Fregel/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] Fregel プロジェクト

    • URL

      https://ipl.cs.uec.ac.jp/~iwasaki/Fregel/index-j.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] Fregel Project

    • URL

      http://ipl.cs.uec.ac.jp/~iwasaki/Fregel/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2020-03-30  

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