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2021 年度 研究成果報告書

連続緩和型アルゴリズムによる超並列高速グラフ分割の研究

研究課題

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研究課題/領域番号 19K20280
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分60090:高性能計算関連
研究機関筑波大学

研究代表者

二村 保徳  筑波大学, システム情報系, 助教 (30736210)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードグラフ解析 / 固有値解析
研究成果の概要

本課題では、大規模グラフのグラフ分割問題を解くための高速な並列アルゴリズムの開発を実施してきた。本研究では離散最適化問題であるグラフ分割問題を連続緩和した問題の大域的最適化に基づく連続緩和型アルゴリズムを対象とした。特筆すべき成果として測地線距離型の射影法による高速な固有空間近似手法を開発し、標準的に用いられている並列グラフ分割ソフトウェアであるmt-Metisと同等の精度・並列性能をもつこと、同時にmt-Metisにはない再現可能な並列性をもつことを示した。成果をまとめた論文がIEEE HPEC 2021に採択され、さらにOutstanding Paper Awardを受賞した。

自由記述の分野

高性能計算, 数値線形代数, 機械学習

研究成果の学術的意義や社会的意義

グラフ分割問題は、科学技術計算における偏微分方程式求解や、ソーシャルネットワーク解析、バイオインフォマティクスなど、多様な分野で応用されている。特に高性能計算分野では、タスク割当における負荷バランスと通信コストの最適化に用いられている。新たに提案したアルゴリズムは、高性能計算分野で重点的に研究されている計算カーネルが主要部となっており、それらの高性能実装を活用することで、さらなる高速化が期待できる。近年、解析結果の再現性が重要視されているが、提案法は再現可能な並列性をもつための各種応用分野での再現性保証に資する。本研究成果が波及することにより、科学技術計算や人工知能技術の高度化に寄与する。

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公開日: 2023-01-30  

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