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スパースデータの多階層メモリへの配置及び高速かつ省電力計算手法の開発と検証

公募研究

研究領域スパースモデリングの深化と高次元データ駆動科学の創成
研究課題/領域番号 26120530
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関九州大学

研究代表者

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)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2015年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードスパースモデリング / 高性能計算 / グラフ解析 / 数理最適化 / グラフ探索 / ビッグデータ / ハイパフォーマンス・コンピューティング / オペレーションズ・リサーチ / 並列計算 / ソフトウェア / 省電力化
研究実績の概要

現在、複雑化&大規模化が進んでいる実問題に対しては高次元データに普遍的に内在するスパース (疎)性を利用するスパースモデリングの手法が大きな期待を集めている。しかしデータのスパース性は最新の計算機アーキテクチャ上での計算性能を大 幅に低下させる要因の一つとなっている。そのため本研究プロジェクトでは当該領域内での計算需要の増大(特にグラフ探索や数 理最適化問題)と実問題への大規模計算時に遭遇する問題を考慮して以下の二つを主目的とする。1: 最新の計算機アーキテクチャ上でのスパースデータの多階層メモリへの配置手法及び高速かつ省電力計算手法の開発と検証 2: 1 の技術を活用したソフトウェア実装方式の提供及びグラフ探索及び数理最適化用のソフトウェアの開発と評価。代表的な最適化問題(数理計画問題) である半正定値計画問題 (SDP) や混合整数計画問題 (MIP) に対するソフトウェアにも同様の手法を適用する。本研究期間中にグラフ解析や最適化問題に対する高速・省電力計算に関する研究を中心的に行い、大規模な問題に対して極めて高い性能が得られることを示した。具体的には大規模なグラフを解くことで スパコン上のビッグデータ処理を計測する Graph500、及 び、その省電力性を計測する Green Graph500 ベンチマークを様々な研究機関や企業の協力と支援によって実施した結果、両者において世界第 1 位の高成績を達成した。また、世界最大規模の SDP を高速に解くことに成功している. 具体的には制約式の数が 233 万以 上となる世界最大規模の巨大 SDP を解くことに成功した. このとき東工大のスパコン TSUBAME ver.2 の 4080 個の GPU を同時に用いて最大で 1.774PFlops(2014年度の記録は1.713PFlops) の計算性能を達成した。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 4件、 招待講演 17件)

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

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] NUMA-aware scalable graph traversal on SGI UV systems2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Yasui and K. Fujisawa
    • 雑誌名

      The proceedings of 1st High Performance Graph Processing workshop, , in conjunction with The International ACM Symposium on High-Performance Parallel and Distributed Computing (HPDC16)

      巻: 未定

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 辞書式最速流による避難計画作成モデルの実験的解析2016

    • 著者名/発表者名
      小林 和博, 成澤 龍人, 安井雄一郎, 藤澤克樹
    • 雑誌名

      日本オペレーションズ・リサーチ学会論文誌

      巻: 59 ページ: 86-105

    • NAID

      130005251470

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Advanced Computing & Optimization Infrastructure for Extremely Large-Scale Graphs on Post Peta-Scale Supercomputers2015

    • 著者名/発表者名
      Katsuki Fujisawa, Toyotaro Suzumura, Hitoshi Sato, Koji Ueno, Yuichiro Yasui, Keita, Iwabuchi, and Toshio Endo
    • 雑誌名

      Proceedings of the Optimization in the Real World Toward Solving Real-World Optimization Problems{, Series of Mathematicsfor Industry, Springer

      巻: 1 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1007/978-4-431-55420-2_1

    • ISBN
      9784431554196, 9784431554202
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Scalable Petascale Data-Driven Approach for the Cholesky Factorization with multiple GPUs2015

    • 著者名/発表者名
      Yuki Tsujita, Toshio Endo, Katsuki Fujisawa
    • 雑誌名

      First International Workshop on Extreme Scale Programming Models and Middleware. In conjunction with International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis (SC 2015)

      巻: 1 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1145/2832241.2832245

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fast and scalable NUMA-based thread parallel breadth-first search2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Yasui and K. Fujisawa
    • 雑誌名

      The 2015 International Conference on High Performance Computing & Simulation (HPCS 2015)

      巻: 1 ページ: 109-109

    • DOI

      10.1109/hpcsim.2015.7237065

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Peta-scale General Solver for Semidefinite Programming Problems with over Two Million Constraints2014

    • 著者名/発表者名
      K. Fujisawa, T. Endo, Y. Yasui, H. Sato, N. Matsuzawa, S. Matsuoka and H. Waki
    • 雑誌名

      The 28th IEEE International Parallel & Distributed Processing Symposium (IPDPS 2014)

      巻: 1 ページ: 1171-1180

    • DOI

      10.1109/ipdps.2014.121

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hybrid BFS Approach Using Semi-External Memory2014

    • 著者名/発表者名
      Keita Iwabuchi, Hitoshi Sato, Ryo Mizote, Yuichiro Yasui, Katsuki Fujisawa, Satoshi Matsuoka
    • 雑誌名

      The 3rd High Performance Data Intensive Computing Workshop (HPDIC2014 ) in conjunction with IEEE International Conference on Parallel and Distributed Processing Symposium 2014 (IPDPS2014)

      巻: - ページ: 1698-1707

    • DOI

      10.1109/ipdpsw.2014.189

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fast and Energy-efficient Breadth-first Search on a single NUMA system2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Yasui, K. Fujisawa and Y. Sato
    • 雑誌名

      Intentional Supercomputing Conference (ISC 14)

      巻: 1 ページ: 365-381

    • DOI

      10.1007/978-3-319-07518-1_23

    • ISBN
      9783319075174, 9783319075181
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] NVM-based Hybrid BFS with memory efficient data structure2014

    • 著者名/発表者名
      Keita Iwabuchi, Hitoshi Sato, Yuichiro Yasui, Katsuki Fujisawa, Satoshi Matsuoka
    • 雑誌名

      The IEEE International Conference on Big Data 2014 (IEEE BigData 2014)

      巻: - ページ: 529-538

    • DOI

      10.1109/bigdata.2014.7004270

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 都市OS実現のための数理モデルと計算基盤2016

    • 著者名/発表者名
      藤澤克樹
    • 学会等名
      IoTが実現するスマートシティ最新研究と応用事例
    • 発表場所
      コンピュータソフトウェア協会, 東京
    • 年月日
      2016-03-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 大規模グラフ解析と都市 OS の開発 ―ヒト・モノのモビリティに関する新しい数理モデルとその応用―2016

    • 著者名/発表者名
      藤澤克樹
    • 学会等名
      DEIM 2016
    • 発表場所
      ヒルトン福岡シーホーク
    • 年月日
      2016-03-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Advanced Computing & Optimization Infrastructure for Extremely Large-Scale Graphs on Post Peta-Scale Supercomputers2016

    • 著者名/発表者名
      藤澤克樹
    • 学会等名
      ビッグデータ分析技術ワークショップ~グラフマイニング研究の最新動向と応用事例~
    • 発表場所
      ヒルトン福岡シーホーク
    • 年月日
      2016-02-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高速かつ省電力なグラフ解析とその実応用2016

    • 著者名/発表者名
      藤澤克樹
    • 学会等名
      ACSI2016
    • 発表場所
      九州大学病院キャンパス百年講堂
    • 年月日
      2016-01-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Advanced Computing and Optimization Infrastructure for Extremely Large-Scale Graphs on Post Peta-Scale Supercomputers2015

    • 著者名/発表者名
      Katsuki Fujisawa
    • 学会等名
      HPCCON
    • 発表場所
      統計数理研究所, 東京
    • 年月日
      2015-10-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] How to win Graph500 -- A Challenge to Graph500 Benchmark --,2015

    • 著者名/発表者名
      Katsuki Fujisawa
    • 学会等名
      Summer School for Combinatorial Optimization, Co@work
    • 発表場所
      ZIB, Berlin, Germany
    • 年月日
      2015-10-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A Challenge to Graph500 Benchmark: Trillion-Scale Graph Processing on K Computer2015

    • 著者名/発表者名
      Katsuki Fujisawa
    • 学会等名
      iDB2015
    • 発表場所
      Todaiji Temple Cultural Center, Nara, Japan
    • 年月日
      2015-08-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A Challenge to Graph500 Benchmark: Trillion-Scale Graph Processing on K Computer2015

    • 著者名/発表者名
      Katsuki Fujisawa
    • 学会等名
      ISC15 : HPC in Asia 02
    • 発表場所
      Frankfurt Messe, Germany
    • 年月日
      2015-07-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] チュートリアル講演: 最適化問題と計算の今後 – 大規模問題をどこまで解決できるのか?2015

    • 著者名/発表者名
      藤澤克樹
    • 学会等名
      ウィンタースクール 「数学ソフトウェア・チュートリアル
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2015-02-18 – 2015-02-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] グラフ解析と最適化ソフトウェアにおける三位一体の開発の現状と今後 - ア ルゴリズム + アプリケーション + HPC2015

    • 著者名/発表者名
      藤澤克樹
    • 学会等名
      ワークショップ「数値シミュレーションだ けではないスーパーコンピュータ活用」
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2015-01-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 最適化問題と計算の今後 – 大規模問題をどこまで解決できるのか? –2014

    • 著者名/発表者名
      藤澤克樹
    • 学会等名
      平成 26年度 SICE 制御部門プラントモデリング部会第2回研究会, 統計数理研究所
    • 発表場所
      統計数理研究所
    • 年月日
      2014-12-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Advanced Computing and Optimization Infrastructure for Extremely Large-Scale Graphs on Post Peta-Scale Supercomputers,2014

    • 著者名/発表者名
      Katsuki Fujisawa
    • 学会等名
      2014 ATIP Workshop: Japanese Research Toward Next-Generation Extreme Computing, SC14
    • 発表場所
      New Orleans Convention Center
    • 年月日
      2014-11-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] スーパーコンピュータを用いた大規模グラフ解析と Graph500 ベンチマー ク2014

    • 著者名/発表者名
      藤澤克樹
    • 学会等名
      サイエンティフィック・システム研究会 科学技術計算分科会 2014 年度会合次世代 HPC を支える技術,
    • 発表場所
      神戸市、ホーテルオークラ神戸
    • 年月日
      2014-10-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Advanced Computing and Optimization Infrastructure for Extremely Large-Scale Graphs on Post Peta-Scale Supercomputers2014

    • 著者名/発表者名
      Katsuki Fujisawa
    • 学会等名
      IMI Workshop on Optimization in the Real World, Kyushu University
    • 発表場所
      Kyushu University
    • 年月日
      2014-10-14 – 2014-10-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] チュートリアル講演: グラフ解析・ネットワーク分析入門2014

    • 著者名/発表者名
      藤澤克樹
    • 学会等名
      日本オペレーショ ンズ・リサーチ学会 2014 年秋季研究発表会
    • 発表場所
      北海道科学大学
    • 年月日
      2014-08-28 – 2014-08-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Tegra K1 プロセッサ上での高速かつ省電力なグラフ探索ソフトウェアの開 発2014

    • 著者名/発表者名
      藤澤克樹
    • 学会等名
      NVIDIA GTC Japan 2014
    • 発表場所
      東京ミッドタウンホール&カンファレンス
    • 年月日
      2014-07-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Petascale General Solver for Semidefinite Programming Problems with over Two Million Constraints2014

    • 著者名/発表者名
      Katsuki Fujisawa
    • 学会等名
      RTE-IBM Workshop Semi-Definite Programming for Optimal Power Flow Problem
    • 発表場所
      IBM Dublin
    • 年月日
      2014-04-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-28  

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