研究紹介

高性能な線形ソルバ

線形ソルバとは連立一次方程式の求解法を意味します。当研究室では、応用分野で頻出する疎行列を係数とする連立一次方程式のソルバについて研究を行っています。このような疎な係数行列を対象とする場合、反復法が主に使用されます。共役勾配法やGMRES法，BiCGSTAB法などが応用分野でよく用いられる反復法です。当研究室では、電磁場解析や構造解析の標準解法であるICCG法（不完全コレスキー分解前処理付き共役勾配法）や大規模問題に優れた特性を持つマルチグリッド法の高速化に関する研究を行っています。例えば、混合精度演算の導入、新しい並列・ベクトル処理手法の提案、応用の特性を生かした反復法の収束性改善などの研究を行っています。

Parallel in Time シミュレーション

従来、物理現象のシミュレーションを並列化する場合、解析対象を分割する領域分割型の並列処理がよく行われてきました。しかしながら、現在では計算環境における並列度（コア数やノード数）が著しく増大しており、領域分割型の並列処理のみでは十分な並列度が得られなくなってきています。そこで、多くのシミュレーションにおいて時間的に変化する現象が取り扱われることに着目し、時間方向への並列化に関して研究を行っています。通常、時間方向へは逐次的に計算を進める必要があるため、時間方向への並列化を実現するには工夫が必要です。当研究室では周期的に変化する現象の解析における時間方向並列化手法などを開発しています。

スパコンでの高効率実装

近年のスーパーコンピュータではCPUだけでなくGPUに代表されるアクセラレータが搭載されています。また、CPUやGPU内に特定計算に向けた演算機構が組み込まれていることも多くあります。それらを活用してHPCアプリケーションを高速化するために、様々な実装方法の性能評価や効率的な実装手法を開発しています。

連成計算フレームワークCoToCoAの開発

スパコンの性能向上に伴って複数コードを結合して実行が可能になってきています。一方で、他人が開発した（特に並列）プログラムと結合させることは、プログラムの可読性やデータ構造などから困難でした。そこで、連成計算（コード間でデータ転送）を容易にするCoToCoA（Code-To-Code Adapter）を九州大学、東北大学、神戸大学とともに開発しています。CoToCoAフレームワークはGitHubで公開されています。

映像IoTと非接触センサを用いた様々な見守りシステムの開発

カメラをセンサとして利用するIoT機器と非接触の環境センサを用いて測定を行い、測定結果を解析することで、様々な行動の認識や、温度などの予測を実現するシステムを開発しています。測定データはスパコンに集められ、そこで高速に解析されます。現在は、介護施設や、病院で非接触という利点を利用した安全な見守りシステムに応用しています。

2025年度のプロジェクト