2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of technology for scientific simulations only using integer arithmetic for next-generation computers
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20K21782
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
岩下 武史 北海道大学, 情報基盤センター, 教授 (30324685)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
深谷 猛 北海道大学, 情報基盤センター, 助教 (30633846)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 高性能計算 / 計算科学 / 線形反復法 / 整数演算 / 反復改良法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度の研究実績の概要は，以下に示す通りである．① 代表的な反復型ステンシル計算であるFDTD（Finite Difference Time Domain）法について，整数演算（固定小数点演算）のみを用いて，解析を行う方法についてその基本的な実装方針を構築した．本方針では，解析対象となる物理空間を複数の部分領域に分割し，部分領域ごとに異なるスケーリングファクタを用いることで，各領域内の物理量を与えられたビット幅の整数（固定小数点数）で表現する方式を採用する．領域間での物理量の連続性を保つ方策が実装面では必要となる．② 次世代の計算デバイスにおいて，高性能な整数演算処理はSIMD型の整数演算命令として実装される可能性がある．そこで，線形反復法を対象として，その代表的な前処理手法であるILU分解前処理をSIMD演算を前提として高速化する方法を考案し，性能評価を行った．本研究成果について口頭発表を行うとともに，学術論文としての発表準備を進めた．③ 2020年度に考案した整数演算のみを使用した線形ソルバは反復改良法の概念を利用しており，広義には混合精度演算を用いたソルバの一種と理解できる．実際，2021年度に発表された英国マンチェスター大学の数値線形代数における混合精度演算技術のレビュー論文において，本研究の成果が引用されている．そこで，反復改良法に基づく混合精度演算を利用した線形ソルバの性能評価について，主に計算結果の精度面から評価を行った．
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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
本研究課題では，整数演算に基づく線形反復法ソルバと反復型ステンシル計算に関する研究開発を進める予定としている．このうち，まず最初の2年間で線形反復法ソルバに関する開発とその性能評価を実施する予定であったが，本課題の採択前に研究をスタートさせた結果，すでに2020年度においてソルバの開発に成功し，数値実験によりその有用性が確認された．これらの結果を受け，国際会議発表を行ったところ，国際的に大きな注目が得られ，フランス，ソルボンヌ大学が主導するプロジェクトから招待講演の依頼を受けた．また，2021年度には，混合精度演算技術に関する最新のレビュー論文にも本研究の成果が引用されている．このように，本研究は当初の想定通りの成果が得られ，その国際的反響は当初の想定以上となっている．
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| Strategy for Future Research Activity |
上記の通り，これまでに，線形反復法ソルバに関する研究について，当初の計画通りの進捗が得られたため，2022年度には，反復型ステンシル計算における整数演算導入について研究を行っていく．
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| Causes of Carryover |
コロナ禍により国際会議が延期・オンラインとなったことや，半導体不足による計算機の品薄による．国際会議のための出張旅費や計算機の購入，スパコンの使用料として支出する予定である．
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Research Products
(2 results)
