Innovative Methods for Scientific Computing in the Exascale Era by Integrations of (Simulation+Data+Learning)

百亿亿次时代科学计算的创新方法（模拟数据学习）的集成

基本信息

批准号：
19H05662
负责人：
中島研吾
金额：
$ 127.05万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-06-26 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H05662/
关键词：
「計算・データ・学習」融合大規模シミュレーションデータ駆動型アプローチ混合精度演算・精度保証ヘテロジニアス環境計算科学・データ科学・機械学習の融合エクサスケールシステム高性能・高信頼性・省電力アルゴリズム自動チューニング精度保証スーパーコンピューティング計算科学データ同化機械学習低精度・混合精度・変動精度演算ヘテロジニアスコンピューテイング混合精度演算

项目摘要

東大情報基盤センターでは2021年5月に（計算＋データ＋学習）融合のプラットフォームであるWisteria/BDEC-01が運用を開始し，本研究でこれまで開発してきた（計算＋データ＋学習）融合を実現する革新的ソフトウェア基盤「h3-Open-BDEC」の様々な機能を検証するとともに，ソフトウェアの改良を実施した。「変動精度演算に基づく新計算原理」層では，低精度・混合精度演算に加えて，FP21，FP42等の変動精度演算手法の研究開発を進め，様々な実問題に適用した。「（計算＋データ＋学習）融合」層では，多重格子法，時空間並列化手法，4次元変分法データ同化手法，階層型データ駆動アプローチ（hDDA）の研究開発を継続して実施した。データ同化については，地震シミュレーションを対象として，レプリカ交換モンテカルロ法によるパラメータ探索，および4次元変分法を用いたプロセス駆動型データ同化の高速化を実施した。「統合・通信・ユーティリティ」層については，2020年度までに整備した異機種間通信ライブラリ「h3-Open-SYS/WaitIO」，多機能カプラー「h3-Open-UTIL/MP」をWisteria/BDEC-01に実装，地震シミュレーション，全球大気シミュレーション等により検証し，「（計算＋データ＋学習）融合」実現への見通しを得た。論文発表16件（査読付き：16，国際共著：5），学会発表63件（招待講演：9，国際学会：25）の他，片桐教授（名古屋大）を中心として，本研究メンバーの多くが著者として加わった「ソフトウェア自動チューニング科学技術計算のためのコード最適化技術」を刊行した。2021年11月30日・12月3日に国際シンポジウムをオンラインで実施し，メンバーによる発表の他，6件の招待講演（うち海外より4件）を実施，国内を中心に約50名程度の参加があった。

东京大学信息技术中心的（计算+数据+学习）融合平台Wisteria/BDEC-01于2021年5月开始运营，迄今为止，（计算+数据+学习）融合已在该中心得到发展。除了验证创新软件平台“h3-Open-BDEC”的各种功能外，日立还对该软件进行了改进。在“基于变精度计算的新计算原理”层，除了低精度和混合精度计算外，还对FP21、FP42等变精度计算方法进行了研发，应用于各种现实问题。在“（计算+数据+学习）融合”层，我们继续研究和开发多种网格方法、时空并行化方法、4维变分数据同化方法和分层数据驱动方法（hDDA）。在数据同化方面，我们利用复本交换蒙特卡罗方法进行参数搜索，并利用四维变分法进行加速过程驱动的数据同化，进行地震模拟。对于“集成/通信/实用”层，将在2020财年开发的机器间通信库“h3-Open-SYS/WaitIO”和多功能耦合器“h3-Open-UTIL/MP”该系统在日本实施，并通过地震模拟、全球大气模拟等进行验证，获得了实现“（计算+数据+学习）融合”的前景。除了 16 篇论文报告（同行评审：16 篇，国际合着：5 篇）、63 篇会议报告（特邀报告：9 篇，国际会议：25 篇）之外，包括片桐教授（名古屋大学）在内的许多研究成员，发表了《软件自动调优：科学和技术计算的代码优化技术》，我作为作者加入其中。 2021年11月30日和12月3日在线举办了国际研讨会，除了会员演讲外，还举办了6场特邀讲座（其中4场来自海外），主要来自日本的约50人参加。