広報活動

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2016年11月18日

理化学研究所
東京工業大学
科学技術振興機構

高性能計算技術の世界最高峰の会議で最優秀論文賞を受賞

-スパコン向けアプリケーション開発を大幅に容易にする手法を開発-

理化学研究所(理研)計算科学研究機構プログラム構成モデル研究チームの丸山直也チームリーダーとモハメド・ワヒブ特別研究員、東京工業大学学術国際情報センターの青木尊之教授の共同研究チームは、ハイ・パフォーマンス・コンピューティング(高性能計算技術)に関する世界最高峰の国際会議であるSC16[1]において最優秀論文賞を受賞しました。SC16では442報の論文が投稿され、共同研究チームは「適合格子細分化法[2]に関する論文」を投稿しています。

適合格子細分化法はAMRとも呼ばれ、必要な計算およびメモリ使用量を大幅に削減できるため、シミュレーションの高速化に有効です。一方で、大規模なスーパーコンピュータで用いるには、データの移動を無駄なく効率良く行うプログラムなどの開発が必要で、シミュレーションソフトウェアの開発においてさまざまな技術的課題がありました。

共同研究チームは新しいソフトウェア技術を開発し、大規模なスーパーコンピュータ上で簡単に適合格子細分化法を利用できる環境を実現しました。開発したソフトウェアは、プログラムの自動的な変換技術に基づき、従来必要であった煩雑なプログラミングや最適化の多くを自動化します。これによって、シミュレーションソフトウェアの開発コストが大幅に削減されました。GPU[3]などのアクセラレータ[3]を用いたスーパーコンピュータは性能や省電力に優れるものの、そのプログラミングの手間から使い勝手に劣る点が問題でしたが、開発した手法を用いることで、一般的な適合格子細分化法の利用においては、この問題を解決することができます。SC16での最優秀論文賞の受賞は、共同研究チームの開発内容が国際的に高く評価されたことを示しています。

本研究成果は、SC16の講演要旨集『Proceedings of the ACM/IEEE International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis (SC’16)』に掲載されます。

本研究の一部は、科学技術振興機構(JST)戦略的創造研究推進事業CREST「ポストペタスケール高性能計算に資するシステムソフトウェア技術の創出」(研究総括:佐藤三久)における研究課題「高性能・高生産性アプリケーションフレームワークによるポストペタスケール高性能計算の実現」(研究代表者:丸山直也)の一環として行われました。

詳細は理化学研究所 計算科学研究機構のホームページをご覧下さい。

補足説明

  1. SC16

    米国のソルトレイクシティで開催されているHPC(ハイパフォーマンス・コンピューティング:高性能計算技術)に関する国際会議(2016年11月13日~18日)。各種カンファレンス・展示が催されるとともにゴードン・ベル賞・TOP500・Graph500などの表彰も執り行われる。

  2. 適合格子細分化法、格子法

    格子法とは科学技術シミュレーションにおける代表的な手法の一つであり、シミュレーション対象とする空間を格子上に分割し、分割した部分空間ごとに数値方程式に基づいた計算を行う。格子はその間隔を細かく区切るほど計算する部分空間が増大するが、より精緻なシミュレーションが可能になる。適合格子細分化法とはAMRとも呼ばれる格子法の一種。格子の間隔を、物理現象を解像するための必要に応じて適切に調整することによって、より精緻さが求められる領域は細かく、そうでない領域は粗く計算する手法である。例えば自動車の空力をシミュレーションでは、車体表面に接した領域には厚さの薄い境界層が発達するため、格子間隔を密にした計算を行う必要がある。一方で自動車から離れた領域については格子間隔を広くとり簡略化した計算を行う。これにより通常の格子法では必要な精緻さを確保するために均一に格子間隔を細かくする必要があるが、適合格子細分化法では必要な箇所のみ細かく計算することによってシミュレーションの精緻さを損なわずに計算を削減することができる。適合格子細分化法を導入することにより、均一格子での計算と比較して、計算量と使用するメモリの両方ともに1/100~1/1000に低減することができる。

  3. GPU、アクセラレータ

    コンピュータで用いられるアクセラレータとは計算の一部をCPUに代わってより高速に行う装置である。GPUはGraphics Processing Unitの略であり、当初はコンピュータの画面描画のためのアクセラレータであったが、シミュレーション等の数値計算を行うアクセラレータとしても用いられている。

発表者

理化学研究所 計算科学研究機構 研究部門 プログラム構成モデル研究チーム
チームリーダー 丸山 直也(まるやま なおや)
特別研究員 モハメド・ワヒブ(Mohamed Wahib)

東京工業大学 学術国際情報センター 先端研究部門高性能計算先端応用分野
教授 青木 尊之(あおき たかゆき)

問い合わせ先

理化学研究所 計算科学研究推進室 担当 岡田 昭彦
Tel: 078-940-5625 / Fax: 078-304-4964
aics-koho [at] riken.jp(※[at]は@に置き換えてください。)

報道担当

理化学研究所 広報室 報道担当
Tel: 048-467-9272 / Fax: 048-462-4715
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