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2013 年度 実績報告書

高速相互通信機能を持つ並列アクセラレータによる大規模離散探索問題高速化の研究

研究課題

研究課題/領域番号 23300014
研究機関東京大学

研究代表者

稲葉 真理  東京大学, 情報理工学(系)研究科, 准教授 (60282711)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2016-03-31
キーワードリコンフィギャラブルシステム / 離散最適化 / ハードウェアアルゴリズム / ネットワーク
研究実績の概要

昨年度までの成果を基に、分散並列システムの構築に取り組んだ。ネットワーク計算環境を高次化し、ホスト間通信、およびスイッチを介したボード間通信の実現検討を通して整備を行った上で、以下のように役割分担をして研究を推進した。
(1) 離散最適化グループ
(1-a) 通信モデルの定式化と最適化の研究:ネットワークトポロジーについて、ネットワークフロー、特にパラメトリック解析と耐故障性解析の観点から検討を行った。種々のトポロジーについて、規則性を持ったネットワークの性質の調査も実施した。また、ファームウェア開発グループと連携して、通信制御隠蔽のためのフレームワークのインターフェースの検討を行い、ファームウェアグループが開発したフレームワークのプロトタイプモデルにおける通信最適化との連携を行った。
(1-b) 探索アルゴリズムとアプリケーションの開発:システムの拡張に伴い、パイプラインを考慮し、かつノードそしてボードにまたがるユニット複製を行う並列ハードウェア・アルゴリズムの設計を行った。同時に、ホスト間通信を利用したデータ共有を実装し、ホストを経由する通常の通信と、ボード間相互通信の比較検討を行いながら、SATなどの大規模探索アプリケーションの構築に取り組んだ。
(2) ファームウェア開発グループ: 研究計画初期に設定していた「1対1通信」あるいは「上書きされないデータ」といった限定的な条件をはずし、より一般的な制御方式の実装を行った。通信については、4階層すべてを利用し、冗長性のある下位層の上に、broadcast, all-to-all, そして map and reduce を導入することを検討した。並行して、通信モデルの定式化、さらには最適化グループと協力してフレームワークのインターフェース検討も行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

計算結果の解析に取りかかったところ、当初予想していなかった新帯域通信での探索方式という新たな知見が得られ、年度をまたがって研究継続し、実験を行った上で計算結果の解析を行うところまで研究を進展させることができた。総体的に離散最適化グループ、探索アルゴリズムアプリケーションの開発、FPGAやファームウェア開発の3つの柱がうまく連携して、それぞれに成果を上げることができている。

今後の研究の推進方策

引き続き、計算環境の整備と並行して、効率的に役割分担しながら本格的な分散並列システムの構築に取り組んでいく。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Parametric Multiroute Flow and Its Application to Robust Network with k Edge Failures2014

    • 著者名/発表者名
      J.-F. Baffier, V. Suppakitpaisarn, H. Hiraishi and H. Imai
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science

      巻: 8596 ページ: 26-37

    • DOI

      10.1007/978-3-319-09174-7_3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proximity and Motion Planning on 1-Rigid Planar Periodic Graphs.2013

    • 著者名/発表者名
      Norie Fu, Akihiro Hashikura, Hiroshi Imai
    • 雑誌名

      Transactions on Computational Science

      巻: 20 ページ: 72-91

    • DOI

      10.1007/978-3-642-41905-8_6

    • 査読あり
  • [学会発表] SAT問題におけるCommunity rankの提案2015

    • 著者名/発表者名
      戸ヶ崎 仁宣, 手塚宏史,稲葉真理
    • 学会等名
      2015年度 人工知能学会全国大会(第29回)
    • 発表場所
      公立はこだて未来大学, 北海道
    • 年月日
      2015-05-31
  • [学会発表] 変数のindexのshuffleによる多様性効果について2015

    • 著者名/発表者名
      ムン ソンス, 手塚宏史,稲葉真理
    • 学会等名
      2015年度 人工知能学会全国大会(第29回)
    • 発表場所
      公立はこだて未来大学, 北海道
    • 年月日
      2015-05-31
  • [学会発表] 大規模ネットワークにおけるコミュニティ検出手法の高速化2015

    • 著者名/発表者名
      尾崎 直人, 手塚宏史,稲葉真理
    • 学会等名
      2015年度 人工知能学会全国大会(第29回)
    • 発表場所
      公立はこだて未来大学, 北海道
    • 年月日
      2015-05-30
  • [学会発表] リアルタイム消費電流計測機能を活用する低消費電力FPGAアクセラレータ2014

    • 著者名/発表者名
      近藤秀弥,手塚宏史,稲葉真理
    • 学会等名
      情報処理学会第203回計算機アーキテクチャ研究発表会(SWoPP2014)
    • 発表場所
      朱鷺メッセ 新潟コンベンションセンター, 新潟県
    • 年月日
      2014-07-28

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公開日: 2016-06-03  

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