大規模汎用生体モデル開発のための高性能シミュレーションクラウド

• 研究課題/領域番号: 26730035
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: ソフトウェア
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 置田 真生 大阪大学, 情報科学研究科, 助教 (50563988)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2014年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 並列・分散処理 / 生体シミュレーション / 自動並列化 / クラウドサービス

研究成果の概要

並列実行可能な汎用生体シミュレータFlintおよびそのクラウドサービスFlint K3の実行効率を改善し、超大規模な生体モデルのシミュレーションを実用的な実行時間で実現した。
具体的には、自動並列化に際して、2階層グラフ方式に基づく並列化効率の向上、負荷分散の改善、計算順序とデータレイアウトの最適化の3つの手法を開発した。
2,800万以上の連立常微分方程式からなる視覚野脳神経細胞モデルに対してシミュレーションを行い、並列化効率98.7%、速度向上27.4倍の性能を達成した。

研究成果

• [雑誌論文] Accelerating ODE-based Simulation of General and Heterogeneous Biophysical Models using a GPU (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Okuyama, Masao Okita, Takeshi Abe, Yoshiyuki Asai, Hiroaki Kitano, Taishin Nomura, and Kenichi Hagihara
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems 巻: 201(印刷中) 号: 8 ページ: 1966-1975
  • DOI: 10.1109/tpds.2013.198
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Versatile Platform for Multilevel Modeling of Physiological Systems: SBML-PHML Hybrid Modeling and Simulation (2014)
  • 著者名/発表者名: Asai Y, Abe T, Oka H, Okita M, Hagihara K, Ghosh S, Matsuoka Y, Kurachi Y, Nomura T, Kitano H
  • 雑誌名: Advanced Biomedical Engineering 巻: 3 号: 0 ページ: 50-58
  • DOI: 10.14326/abe.3.50
  • NAID: 130005001705
  • ISSN: 2187-5219
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 数式の依存グラフを仕様とするOpenMPプログラムのメモリ参照効率向上 (2016)
  • 著者名/発表者名: 角田優貴, 置田真生, 萩原兼一
  • 学会等名: 報処理学会研究報告, 2016-HPC-155
  • 発表場所: 松本市
  • 年月日: 2016-08-08
• [学会発表] 並列分散処理基盤 Apache Spark における系譜つき中間データに対する効果的なメモリ内キャッシュ指示の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 米尾謙史, 置田真生, 萩原兼一
  • 学会等名: 第16回ハイパフォーマンスコンピューティングと計算科学シンポジウム
  • 発表場所: 仙台市
  • 年月日: 2016-06-06
• [学会発表] 生体シミュレーションサービスFlint K3における高性能計算に向けて (2015)
  • 著者名/発表者名: 永井美穂, 置田真生, 安部武志, 浅井義之, 北野宏明, 萩原兼一
  • 学会等名: 情報処理学会第77回全国大会,
  • 発表場所: 京都大学吉田キャンパス，京都府京都市左京区
  • 年月日: 2015-03-17 – 2015-03-19
• [学会発表] 大規模生体モデルを対象とする Flint シミュレーションコードの並列生成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村亜希, 吉川禎, 置田真生, 萩原兼一
  • 学会等名: 平成26年度情報処理学会関西支部支部大会
  • 発表場所: 大阪大学中之島センター，大阪府大阪市北区
  • 年月日: 2014-09-17
• [備考] FLINT K3
  • URL: https://flintk3.unit.oist.jp
• [備考] Flint K3
  • URL: https://flintk3.unit.oist.jp