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(TSUBAME2や京コンピュータのような)と、それを支えるソフトウェアが必要

supercomputer.jpg

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?

学位論文

2016年度卒業論文

  • 伊藤祐貴メモリ階層を利用した大規模深層学習手法と性能モデリング

2015年度修士論文

  • 佐々木 尚人:時間発展アプリケーションにおけるチェックポイントデータの非可逆圧縮手法の提案と評価
  • 辻田 裕紀:マルチGPU・マルチノード環境のメモリ階層に適応した数理最適化ソルバー向けスケジューリング手法
  • 都筑 一希:CPU・GPU混載ノードにおける性能・消費電力モデルを用いたオンライン電力制御手法

2013年度卒業論文

  • 佐々木 尚人:科学技術計算におけるウェーブレット変換を用いたチェックポイントデータの圧縮
  • 辻田 裕紀:GPU上の数理最適化ソフトウェアに対する データドリブン型アルゴリズムによる 通信量削減
  • 都筑 一希:CPU・GPU混載ノードにおける電力・性能モデルの構築

これまでの・進行中の研究課題

  • 「二位じゃダメなんですか」で知られるLinpackベンチマークで1.19PFlopsの性能を達成。最高順位世界4位 (2010年)。(松岡聡研究室や各ベンダーと共同)
  • 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、1.7PFlopsの性能と、問題規模の世界記録を実現。(九州大学 藤澤克樹研究室などと共同)

更新日: