| 研究課題/領域番号 |
23501001
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| 研究機関 | 岩手大学 |
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研究代表者 |
木村 彰男 岩手大学, 工学部, 講師 (00281949)
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| 研究期間 (年度) |
2011-04-28 – 2014-03-31
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| キーワード | 画像処理 / 並列処理 / クラスタ / 低消費電力 |
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| 研究概要 |
今年度は，以前の研究で試作した低消費電力型クラスタPCをさらに高性能化すること，そして，改良されたクラスタPC上で用いる基盤ソフトウェア（並列画像処理ライブラリ）を開発することに主眼を置いて研究を進めた．まず，低価格で低消費電力，かつデュアルコアなCPUとして知られるIntel Atom D510を搭載した小型PCを8台購入し，これらを計算ノードとするようなネットワーク接続型の小型クラスタPCを新たに試作した．クラスタPCのOSとしては，PCクラスタコンソーシアムが開発しているSCoreを採用し，並列処理プログラム開発が容易に行える環境を構築した．この改良クラスタPCは，以前の研究で用いていたクラスタPCよりも計算能力が高く，かつ広いメモリ空間（ノードごとに2GB程度）を利用することができるため，従来よりもさらに高度な画像処理が可能である．簡単な処理性能比較を試みたところ，従来の約1/5程度にまで処理時間を短縮できることも判明した．また，教材改訂のための下準備として，クラスタ構築時の詳細な手順やOSのインストール方法，その他注意事項などを取り纏めた文書を作成し，申請者の研究室Webを通じて内部向けに暫定公開した．この作業に並行して，改良クラスタPCのUSBポートに接続された画像入力デバイスから静止画像や動画像を取り込むためライブラリ，複数の計算ノードを使って画像のノイズ除去やエッジ抽出を行うための基本並列画像処理ライブラリ，なども作成し，特に，デュアルコアCPUを効果的に利用できるよう，マルチスレッド型で処理を実行できるような環境を整えた．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
低消費電力タイプのクラスタPCを以前よりも高性能化する，という目的に対しては，現時点でも十分に達成できていると考える．また，本来の目的である「並列画像処理システム製作を通じて組込みプログラミングの基礎から高度なメモリ分散／協調型並列処理技術までが効果的に身につけられるような教材を作成する」という点に関しては，現段階ではクラスタPCの構築過程まで取り纏めが終わっており，並列処理プログラミングについても（ごく基本的な部分だけであるが）プロトタイプが出来上がっているため，おおむね順調に進んでいると判断している．今後は，より高度な画像処理システムの例題作り，その開発過程の取り纏め，などを通してPBL型教材を充実させていき，当初の目的を達成できるよう取り組んでいく．
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度からは，具体的な並列画像処理システムの開発・実装を学べるような（例題としての）教材作りに重点を置いて研究を進める計画でる．今回高性能化したクラスタPCと，既に開発済みの基本的な並列画像処理ライブラリを利用して，例えば「USBカメラを複数個搭載したデバイスを制御して，通常では撮影しにくい遠方の画像を取得して，並列処理によってリアルタイムに画像認識を行う」といった，組込み用途のCPU単独では実現困難であるような，比較的計算量の多い画像処理システムを（教材の例題として）実現することを計画している．今後，市場に似たようなデバイスが出回るようなことがあればシステム内容を変更する可能性もあるが，このシステムを実装するまでの詳細な手順を，組込みソフトウェア開発の視点から効果的に学べるような教材として取り纏めていく計画である．
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| 次年度の研究費の使用計画 |
今年度試作したクラスタPCは，平成23年8月に販売を開始した安価な小型PCをベースとしたため，申請当時の試算以下で構築することができた．しかしながら，現在はまだ1式のみを構築して評価テストを行っている段階であり，さらに，本研究によって教育実践効果の検証を進めていくことを考えると数は足りていない状況である．少なくとも，これから作成する予定の教材を使って実際に演習を行うためには，同一スペックのクラスタPCがあと2～3式程度は必要であると考えているため，次年度は，今回の残額と合わせた形でクラスタPC構築のための小型PCを複数台購入する計画である．これにより，例えば計算ノード 4 個（8-CPU相当）のクラスタ PC，あるいは計算ノード 8 個（16-CPU 相当）のクラスタPC，などに組み替えて性能比較を試みることも可能となり， 柔軟性の高い研究体制を敷くことができると考えている．また，今年度の研究成果を広く公表するため，当初の予定よりも旅費を少し多めに使用する計画である．
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