2018 Fiscal Year Annual Research Report
A Novel Development of Auto-tuning Technologies for Communication Avoiding and Reducing Algorithms
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16H02823
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
片桐 孝洋 名古屋大学, 情報基盤センター, 教授 (40345434)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長尾 大道 東京大学, 地震研究所, 准教授 (80435833)
佐藤 雅彦 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (80455211)
田中 輝雄 工学院大学, 情報学部(情報工学部), 教授 (90622837)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 自動チューニング / 通信削減アルゴリズム / 機械学習 / 時空間ブロッキング / データ同化 / スレッド並列化 / マルチコア / ポストムーア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）ＡＴ方式の開発：コード変換を伴うＡＴ方式、および、実行時にスレッド数を変更する新方式を提案し、実際の計算機でＡＴ方式の有効性の評価を行った。また、機械学習を適用する新しいＡＴ方式の実現可能性について検討および評価を行った。
（２）ＡＴ性能モデル化：プログラムの性能を決定する部分をパラメタ化した性能パラメタを複数同時に最適値を効率よく推定するために、複数の性能パラメタからなる多次元空間上をd-Splineと呼ぶ近似関数により、一次元探索を繰り返すことにより、超軽量な自動チューニング機構を実現した。さらに、同時推定をする性能パラメタの種類を増やすために、ベースとなる近似関数d-Splineとして２次元d-Splineを用いた。これにより、４～５次元、つまり、４～５つの性能パラメタの同時推定を可能とした。
（３）アプリケーション適用の評価：
（i）気象予報における主力のデータ同化手法である4次元変分法を、まずは、材料科学分野におけるシミュレーション手法として近年発展してきたフェーズフィールドモデルに実装して4次元変分法アプリケーションを構築した。次に、研究代表者の片桐との協働により、時空間のキャッシュブロッキングに基づいて上記(1)の計算コストを削減する研究を実施した。
(ii)核融合プラズマの磁気流体力学(MHD)不安定性の解析にて使用されるモデルの一つである、簡約化二流体モデルを数値的に解く計算コードへの半陰的時間積分法の導入による高速化を行った。導入した半陰的時間積分法において、クーラン条件で決定される時間刻み幅の10倍程度の時間刻み幅を取ることが可能であることがわかった。全体の計算時間を比較すると、半陰的時間積分法を導入した計算コードの計算時間は、陽的時間積分法を用いた計算コードによる計算時間の1割程度に短縮されており、半陰的時間積分法導入の有効性を確認した。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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