高スケーラブル並列計算に向けた基盤技術の研究開発
キーワード：スケーラビリティ、並列計算、高性能計算
2011.09.
| 南里 豪志（なんり たけし） | データ更新日：2023.12.06 |
主な研究テーマ
大規模並列計算機向け通信ライブラリの動的高速化手法に関する研究
キーワード：並列計算, 動的最適化
2005.04.
キーワード：並列計算, 動的最適化
2005.04.
階層型クラスタシステム上のプログラム開発環境に関する研究
キーワード：クラスタシステム,並列計算,分散共有メモリ,コンパイラ
2003.04.
キーワード：クラスタシステム,並列計算,分散共有メモリ,コンパイラ
2003.04.
従事しているプロジェクト研究
次世代計算基盤に係る調査研究（文部科学省）
2022.07～2024.03, 代表者：近藤 正章, 理化学研究所, 理化学研究所
次世代計算基盤には、SDGs・Society 5.0の実現に向けた課題解決のためのプラットフォームとしての役割が求められる。そこで、今後の科学に「研究DX」をもたらす高度なデジタルツイン実現の基盤として、広範な計算手法・シミュレーション技法や大規模データを駆使しつつ、それらが密に連携しながら全体のワークフロー実行が可能な汎用性の高い計算基盤の実現を目指し、あるべきアーキテクチャやシステムソフトウェア・ライブラリ技術について、アプリケーションとのコデザインを通じた調査研究を行う。
特に、システム設計の基本理念として演算精度も考慮しながら必要な計算性能を確保し、電力制約の下でデータ移動を高度化・効率化する「FLOPS to Byte」指向のシステム構築を、アーキテクチャ開発からアルゴリズム設計、アプリケーション技術に至るまで実践する。
ALL Japan体制のもと、実効的な性能を向上させる次世代計算基盤のシステム構成や要素技術の調査検討、要素技術の開発を、アーキテクチャ・システムソフトウェアとアプリケーションとのコデザインを通じて実施する。.
2022.07～2024.03, 代表者：近藤 正章, 理化学研究所, 理化学研究所
次世代計算基盤には、SDGs・Society 5.0の実現に向けた課題解決のためのプラットフォームとしての役割が求められる。そこで、今後の科学に「研究DX」をもたらす高度なデジタルツイン実現の基盤として、広範な計算手法・シミュレーション技法や大規模データを駆使しつつ、それらが密に連携しながら全体のワークフロー実行が可能な汎用性の高い計算基盤の実現を目指し、あるべきアーキテクチャやシステムソフトウェア・ライブラリ技術について、アプリケーションとのコデザインを通じた調査研究を行う。
特に、システム設計の基本理念として演算精度も考慮しながら必要な計算性能を確保し、電力制約の下でデータ移動を高度化・効率化する「FLOPS to Byte」指向のシステム構築を、アーキテクチャ開発からアルゴリズム設計、アプリケーション技術に至るまで実践する。
ALL Japan体制のもと、実効的な性能を向上させる次世代計算基盤のシステム構成や要素技術の調査検討、要素技術の開発を、アーキテクチャ・システムソフトウェアとアプリケーションとのコデザインを通じて実施する。.
量子計算及びイジング計算システムの統合型研究開発（NEDO）
2020.04～2027.03, 代表者：川畑史郎, 産業技術総合研究所, 産業技術総合研究所
超スマート社会の実現のため、先進的なモビリティサービスやスマートファクトリ、金融、創薬など多様な産業分野におけるディジタライゼーションの進展と、これに伴う高性能次世代コンピューティングに対する社会的要請が急激に高まっている。本プロジェクトにおいては、3つのNEDO プロジェクト「超伝導パラメトロン素子を用いた量子アニーリング技術の研究開発」（2018年度〜）、「イジングマシン共通ソフトウェア基盤の研究開発」（2018年度〜）、「超伝導体・半導体技術を融合した集積量子計算システムの開発」（2020年度〜）を2021年4月に統合し、フルスタック型の統合型研究開発を産学官連携に基づいて実施する.
2020.04～2027.03, 代表者：川畑史郎, 産業技術総合研究所, 産業技術総合研究所
超スマート社会の実現のため、先進的なモビリティサービスやスマートファクトリ、金融、創薬など多様な産業分野におけるディジタライゼーションの進展と、これに伴う高性能次世代コンピューティングに対する社会的要請が急激に高まっている。本プロジェクトにおいては、3つのNEDO プロジェクト「超伝導パラメトロン素子を用いた量子アニーリング技術の研究開発」（2018年度〜）、「イジングマシン共通ソフトウェア基盤の研究開発」（2018年度〜）、「超伝導体・半導体技術を融合した集積量子計算システムの開発」（2020年度〜）を2021年4月に統合し、フルスタック型の統合型研究開発を産学官連携に基づいて実施する.
Development of Time-Reversal Method for Detecting Multiple Moving Targets Behind the Wall
2017.04～2018.03, 代表者：Takeshi Nanri, Kyushu University, JHPCN (Japan)
There are many imaging systems in the world for see-through the wall or cancer detection such as MRI for medical imaging. However the current technologies are not cheap nor not available everywhere. One of the cheap alternatives to such expensive systems is microwave imaging using the Time Reversal (TR) method which was first introduced in acoustics. TR has found applications in various disciplines ranging from non-destructive testing, underwater communications and medicine. TR has also been studied for Ground Penetrating Radar (GPR) as well as Through the Wall Imaging (TWI). The TR method with some super-resolution techniques such as Decomposition Of the Time-Reversal Operator (DORT in its French acronym) or MUltiple SIgnal Classification (MUSIC) requires more than 150 Fast Fourier Transform and more than 20000 singular value decomposition for a very small imaging system which consists of 13 antenna elements. Therefore the current approach is far from the real-time system due to the long computational time. Furthermore there is a high demand on the detection of multiple moving targets but the work in this field is scarce. The detection of multiple moving targets behind the wall is the one of the most challenging scenarios in through-the-wall microwave imaging. So far Fumie Costen at University of Manchester has developed the spatio-temporal windowing for the differential MDM (multi-static data matrix) for time reversal algorithm to detect multiple moving objects in a simple canonical case. This project will develop and verify an algorithm to detect the multiple moving targets with high computational efficiency. .
2017.04～2018.03, 代表者：Takeshi Nanri, Kyushu University, JHPCN (Japan)
There are many imaging systems in the world for see-through the wall or cancer detection such as MRI for medical imaging. However the current technologies are not cheap nor not available everywhere. One of the cheap alternatives to such expensive systems is microwave imaging using the Time Reversal (TR) method which was first introduced in acoustics. TR has found applications in various disciplines ranging from non-destructive testing, underwater communications and medicine. TR has also been studied for Ground Penetrating Radar (GPR) as well as Through the Wall Imaging (TWI). The TR method with some super-resolution techniques such as Decomposition Of the Time-Reversal Operator (DORT in its French acronym) or MUltiple SIgnal Classification (MUSIC) requires more than 150 Fast Fourier Transform and more than 20000 singular value decomposition for a very small imaging system which consists of 13 antenna elements. Therefore the current approach is far from the real-time system due to the long computational time. Furthermore there is a high demand on the detection of multiple moving targets but the work in this field is scarce. The detection of multiple moving targets behind the wall is the one of the most challenging scenarios in through-the-wall microwave imaging. So far Fumie Costen at University of Manchester has developed the spatio-temporal windowing for the differential MDM (multi-static data matrix) for time reversal algorithm to detect multiple moving objects in a simple canonical case. This project will develop and verify an algorithm to detect the multiple moving targets with high computational efficiency. .
省メモリ技術と動的最適化技術によるスケーラブル通信ライブラリの開発（JST CREST 研究領域「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」）
2011.10～2017.03, 代表者：南里 豪志, 九州大学, 九州大学（日本）
将来、スーパーコンピュータの性能向上に向けて計算機のさらなる大規模化が予想されている。しかし、計算機内部の通信を担当する通信ライブラリは、現在の設計のままでは大規模化に伴う使用メモリ量の増加やチューニング作業の複雑化によって、実用性が大幅に低下する。そこで本プロジェクトでは、通信ライブラリが使用する通信バッファ領域を抑えながら、実アプリケーションにおいて数千万～数億プロセスまでの性能向上を維持することを目標とし、その実現に向けて通信ライブラリ実装技術とスケーラブルなアプリケーション作成技術を研究開発する。このうち通信ライブラリ実装技術としては、通信インタフェース、基本通信プロトコル、および通信路制御の各レイヤを対象に、省メモリ化技術と動的最適化技術を研究開発する。.
2011.10～2017.03, 代表者：南里 豪志, 九州大学, 九州大学（日本）
将来、スーパーコンピュータの性能向上に向けて計算機のさらなる大規模化が予想されている。しかし、計算機内部の通信を担当する通信ライブラリは、現在の設計のままでは大規模化に伴う使用メモリ量の増加やチューニング作業の複雑化によって、実用性が大幅に低下する。そこで本プロジェクトでは、通信ライブラリが使用する通信バッファ領域を抑えながら、実アプリケーションにおいて数千万～数億プロセスまでの性能向上を維持することを目標とし、その実現に向けて通信ライブラリ実装技術とスケーラブルなアプリケーション作成技術を研究開発する。このうち通信ライブラリ実装技術としては、通信インタフェース、基本通信プロトコル、および通信路制御の各レイヤを対象に、省メモリ化技術と動的最適化技術を研究開発する。.
ペタスケール・システムインターコネクト技術の開発（文部科学省 「次世代IT基盤構築のための研究開発」 、研究開発領域「将来のスーパー コンピューティングのための要素技術の研究開発」（平成１７年度〜１９年度））
2005.04～2008.03, 代表者：村上 和彰, 九州大学情報基盤研究開発センター, 九州大学（日本）
ペタフロップス超級スーパーコンピュータシステムの構成において数千〜数十万規模の高速計算ノードを相互結合するシステムインターコネクト技術を対象に、現状のシステムよりもコスト対性能比で１桁上を目指して高性能化、高機能化、低コスト化を同時に達成するための３つの要素技術、すなわち、①光パケットスイッチと超小型光リンク技術、②動的通信最適化によるMPI高速化、③システムインターコネクトの総合性能評価技術を開発する。.
2005.04～2008.03, 代表者：村上 和彰, 九州大学情報基盤研究開発センター, 九州大学（日本）
ペタフロップス超級スーパーコンピュータシステムの構成において数千〜数十万規模の高速計算ノードを相互結合するシステムインターコネクト技術を対象に、現状のシステムよりもコスト対性能比で１桁上を目指して高性能化、高機能化、低コスト化を同時に達成するための３つの要素技術、すなわち、①光パケットスイッチと超小型光リンク技術、②動的通信最適化によるMPI高速化、③システムインターコネクトの総合性能評価技術を開発する。.
研究業績
主要原著論文
主要学会発表等
| 1. | 南里 豪志、大江 和一、吉田 英司、大辻 弘貴、林 英里香, DIMMスロット装着型不揮発性メモリ上のRDMAによるメッセージキューイングシステムの試作, 大学ICT推進協議会2020年度年次大会, 2020.12, [URL]. |
学会活動
学協会役員等への就任
2019.04～2021.03, IEEE福岡支部, secretary.
2019.04～2021.03, 電子情報通信学会九州支部, 庶務幹事.
2016.04～2020.03, 情報処理学会ハイパフォーマンスコンピューティング研究会, 運営委員.
学会大会・会議・シンポジウム等における役割
2020.11.24～2020.11.27, 7th International Workshop on Large-scale HPC Application Modernization, Program Chair.
2019.09.20～2019.09.20, 男女共同参画シンポジウム, 企画委員.
2020.01.14～2020.01.17, HPC Asia 2020, Track chair.
2019.12.12～2019.12.14, AXIES2019, 実行副委員長.
2009.08.04～2009.08.06, 2009年並列／分散／協調処理に関する 『仙台』サマー・ワークショップ, 座長（Chairmanship）.
2016.01.18～2016.01.20, ACSI2016, Local Arrangement.
2015.10.29～2015.10.30, International Workshop LENS (Language, Network and System Software) 2015, Committee.
2007.08, SWoPP2007, 実行委員.
2006.07, SWoPP2006, 実行委員長.
受賞
大学ICT推進協議会2020年度年次大会優秀論文賞, 大学ICT推進協議会, 2021.04.
山下記念研究賞, 一般社団法人 情報処理学会, 2013.07.
研究資金
科学研究費補助金の採択状況(文部科学省、日本学術振興会)
2022年度～2024年度, 基盤研究(C), 代表, NVDIMM上の時系列バッファ実装による効率的な非同期連成計算の実現.
2019年度～2021年度, 基盤研究(C), 代表, NVDIMM上の通信バッファによるスケーラブルな非同期通信レイヤの開発.
2018年度～2020年度, 基盤研究(B), 分担, エクサスケールスパコンの省エネ化に向けたシステム電力管理戦略の研究.
2018年度～2020年度, 基盤研究(C), 分担, 超並列において高スケーラビリティを実現するステンシル計算・通信モデルの開発.
2017年度～2019年度, 挑戦的研究（萌芽）, 分担, スケーラブル通信ライブラリを用いた次世代惑星電磁圏連成計算技術の創出.
2015年度～2017年度, 基盤研究(C), 代表, MPI向け準備型集団通信インタフェースの研究開発.
2012年度～2014年度, 基盤研究(C), 代表, 並列言語ＣＡＦプログラム向け通信隠蔽技術の研究開発.
2009年度～2011年度, 若手研究(B), 代表, 並列言語ＣＡＦ向け動的通信最適化技術の開発.
2006年度～2008年度, 若手研究(B), 代表, ＩＰｖ６とＭｙｒｉｎｅｔによる階層型クラスタ上のＯｐｅｎＭＰ処理環境の開発.
2003年度～2005年度, 若手研究(B), 代表, 階層型クラスタシステム上のＯｐｅｎＭＰプログラム翻訳実行環境の開発に関する研究.
競争的資金(受託研究を含む)の採択状況
2022年度～2023年度, 文部科学省 次世代計算基盤に係る調査研究事業, 分担, システムソフトウェア・ライブラリ調査研究.
2020年度～2027年度, NEDO 高効率・高速処理を可能とするAIチップ・次世代コンピューティングの技術開発, 分担, 量子計算及びイジング計算システムの統合型研究開発.
共同研究、受託研究(競争的資金を除く)の受入状況
2020.10～2021.03, 代表, 不揮発性メモリへ高効率にＲＤＭＡする技術の研究・開発.
2019.09～2020.03, 代表, 不揮発性メモリへ高効率にＲＤＭＡする技術の研究・開発.
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