Research

遠藤研究室では、スーパーコンピュータや高性能計算システムのためのソフトウェアの研究を行っています。

スパコン・高性能計算システムとは？

現在の科学の進展は計算機によって支えられており、「実験・観測」、「理論」に続く第三の科学として確立されています。

  • 実験・観測による科学：高性能な望遠鏡・粒子加速器(Spring-8のような)が必要
  • 理論による科学：高度な数学の裏付け・発展が必要
  • 計算による科学：高性能な計算機・スパコン(東工大TSUBAME・理研 富岳・産総研ABCIのような)と、それを支えるソフトウェアが必要

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さらに社会学・経済学・ものづくり...でもスパコン利用は広がっており、特に近年ではディープラーニングをはじめとする機械学習・AI技術において、スパコンや高性能なソフトウェア技術の進展は必須となっています。

システムソフトウェアの進展の必要性

利用が広がる一方で、スパコンを有効利用するためには、(1) 並列計算が必須、(2) スパコンのアーキテクチャはさらに年々複雑になっている、という困難さがあります。

様々な(理論・モデルが複雑化する)応用分野と、様々な(構成が複雑化・大規模化する)スパコンアーキテクチャの、橋渡しをするシステムソフトウェアの進展が求められています。

より具体的には、現在デファクトスタンダードとなっている並列プログラミング環境であるMPI・OpenMPや、GPU並列計算環境のCUDAやOpenACCをベースとして、主に以下のような問題意識で研究します。

  • プロセッサ数・並列度が数百万・数億以上となったときに対応できるか？
  • メモリ階層・プロセッサ構成が今より複雑に・階層的になったときにプログラミングしやすくするには？
  • ソフトウェア実行中の電力を削減するには？

これまでの・進行中の研究課題

  • スパコンの混雑による待ち時間を大幅に減らす・ゼロにすることを目指したジョブスケジューリング技術によってインタラクティブ・リアルタイムHPCへ（富士通と共同）
  • マルチGPU上で稼働する並列アプリケーションを、容量の限られたGPUメモリサイズを超えた実行を可能とするシステムソフトウェアHHRTを開発。メインメモリやFlash SSDのメモリ階層の容量を利用可能に
  • 2008年にGPUスパコンとして初のLinpackベンチマークソフトウェアをTSUBAME1.2上開発し、Top500スパコンランキングに掲載。その後TSUBAME2.0で1.19PFlopsの性能を達成し、世界4位に (2010年)。(松岡聡研究室や各ベンダーと共同)
  • 油浸冷却方式を用いるTSUBAME-KFCスパコンで省エネ世界一(2013年)。(松岡聡研究室や各ベンダーと共同)
  • 金属結晶の成長シミュレーションで2.0PFlopsの性能を実現。本分野の著名な賞であるGordon Bell賞を2011年に受賞。(GSIC 青木尊之研究室などと共同)
  • 数理最適化問題の一種である半正定値計画問題を解くソフトウェアSDPARAにて、TSUBAME2上で1.7PFlopsの性能と、問題規模の世界記録を実現。(藤澤克樹研究室などと共同)

学位論文一覧

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