2020 Fiscal Year Annual Research Report
誤り許容・高バンド幅の光通信を用いた不確実容認コンピューティング
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19H01106
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| Research Institution | National Institute of Informatics |
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Principal Investigator |
鯉渕 道紘 国立情報学研究所, アーキテクチャ科学研究系, 准教授 (40413926)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中野 浩嗣 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (30281075)
天野 英晴 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (60175932)
松谷 宏紀 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (70611135)
石井 紀代 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (90612177)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 相互結合網 / Approximateコンピューティング / 光通信 / 計算機システム・ネットワーク / データセンター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
不確実容認コンピューティングの実現に向け，不確実容認アプリケーションと不確実容認並列計算機システムに関する研究開発を行った．不確実容認コンピューティングでは，送信データの値を近似することでフォトニクス通信の高速処理を達成可能である．さらに，並列計算の一部の処理をネットワークスイッチ内にてオフロードして実行することで並列計算の性能向上が期待できる．今年度は分散ディープニューラルネットワーク計算に対して，DPDK (Data Plane Development Kit)を用いて構成したネットワークスイッチにより，CPU，リモートGPU処理の一部を代行することで勾配集約については2倍以上の高速化を達成した．
不確実容認通信に関しては，HPC電気スイッチの高速化のためにスイッチングチップにキャッシュを搭載するアーキテクチャ，結合網内の一部の高速処理可能なスイッチのみを用いてallreduce，allgatherといった集合通信の効率化を達成する技術を開発し，前年度に開発済みのシミュレータを用いて有効性を示すことができた．さらに，計算ノードから複数リンクを用いて効率的に結合網を構成する方式を提案した．不確実容認コンピューティングでは，正確な処理が必要な通信を低速動作させ，送信データの値を近似が可能な通信を高速動作させる．そのため，もっとも単純な結合網の構成は，独立した高低速2系統のネットワークを用いることである．一方，本提案では1系統のネットワークにおいて2つの動作をサポートすることを目指している．
以上の成果に関して査読付き論文誌/国際会議論文 7件，招待講演 3件にて公開した．さらに，本研究を含む活動に関して研究代表者が日本学士院学術奨励賞，日本学術振興会賞を授賞し，研究分担者の松谷が国際会議CANDAR Best Paper Award (3/89投稿)を授賞した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
不確実容認コンピューティングを構成する3つの要素技術であるフォトニクス通信、システム、アルゴリズミクスに関する要素技術の開発は順調に進んでいる．複数の共同研究者による共著査読付き論文の発表を行うなど要素技術間の連携についても順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の予定通りに進捗しているため，計画通り残り2年の研究を進める予定である．
すでに200Gbpsリンクを用いた結合網が構築可能である．よって，実機により，不確実容認並列コンピューティングの有効性を示すことも進める予定である．．
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Research Products
(13 results)
