共同研究・競争的資金等の研究課題

• マルチコアプロセッサでのRubyプログラムの高速実行方式の開発
  若手研究(B)
  神奈川大学
  2007年 - 2008年
  本研究は、国産スクリプティング言語であるRubyを高速に実行する方式を提案し、評価するものである。具体的には、Rubyで書かれたプログラムを、マルチコアプロセッサ(1チップに複数のコアを搭載するプロセッサ)で実行可能なコードに変換するトランスレータを実装した。評価のため、ヤコビの反復法で連立一次方程式を解くプログラムを実行した結果、4個のコアを利用した場合に最大3.95倍、8コアで同6.67倍の性能向上が得られた。
• リスク環境での状況認識共有化と安全制御のための多層インタフェース
  基盤研究(B)
  筑波大学
  2002年 - 2004年
  本研究の目的は,動的環境での人間・コンピュータ協調を支援する新しいヒューマン・インタフェースの提案である.自動車や航空機をはじめとする交通移動体は,動的に変化する環境の中での的確な認知・判断・操作が不可欠であるが,十分な時間余裕が保証されていない状況でそれらを遅滞なく,かつ誤りなく行うことは容易ではない.そこで,認知・判断・操作に関わる人間の負担を軽減すべく,状況に応じて人と自動化システムの間での役割分担を動的に変化させる機能配分の設計が重要な課題となる.ここで導入される自動化システムは高い自律性と知能を有するものであるがゆえに,状況認識喪失,自動化システムへの過信,警戒心の欠如,オートメーション・サプライズなどの不都合が生じうることが知られている.本研究では,実世界での事例として,アダプティブ・クルーズ・コントロール(ACC)システムを取り上げ,ドライバの状況認識を支援する情報提示系,状況認識共有化を図ることによって過信やオートメーション・サプライを抑制する情報提示系,リスクに応じて自動化レベルを動的に変化させる安全制御系から構成される「多層インタフェース」を構築した.具体的には,高速域ACCシステムと低速域ACCシステムが混在する環境の中でのドライバのモード認識を支援する情報提示系,ACCシステムの減速機能限界に関わる情報提示系,コンピュータの制御意図をドライバに理解させ,ドライバとACCシステムとの間での状況認識共有を可能にするための情報提示系などを構築し,効果を認知工学的実験によって解析・評価した.さらに,ドライバに過信や警戒心欠如が生じた状況においてのシステム安全を確保するための権限委譲方策を提案し,離散事象シミュレーションによって有効性を解析・評価し,いわゆる「人間中心の自動化」の枠組みから外れるものの中に,安全確保の観点から有用なものがあることを証明した.
• 計算機クラスタでの実行を可能とするOpenMPコンパイラに関する研究
  若手研究(B)
  2002年 - 2003年
  本研究で開発したOpenMPコンパイラによって,行列積プログラムをコンパイルし,PCクラスタで実行した結果,8ノートで7.8倍の性能向上が得られたのを受け,その結果について国際会議で発表した.このことにより,本研究で掲げた目的に対して,一定の成果が得られたものと考える.また,本コンパイラの主要構成要素である,quadと呼ばれる配列範囲記述子を利用して,3種類のアプリケーションプログラムを実行した場合に発生するメッセージ数,データ転送量、記述子間の演算コスト等について詳細に評価し,その結果について,論文誌に投稿した(本報告書の執筆時点では,査読中である).
  本研究によって一定の成果を挙げることができた一方で,本研究で開発したコンパイラの問題点・限界が判明したことも事実である.現コンパイラよりも機能的・性能的に強化したOpenMPコンパイラを実現するためには,以下のような改良が必要であると考える.1)現コンパイラは,OpenMPディレクティブにより並列実行を指示するブロック内に手続き呼び出しがあるようなプログラムをコンパイルすることができない.この問題を克服するため,手続き内でアクセスされる配列に関する情報を呼び出し側で扱える機能を開発する必要がある.2)コンパイル時に解析しきれない,動的なアクセスパターンを示すアプリケーションプログラムを扱うことも現段階では不可能である.一方,従来の分散共有メモリ(DSM)システムは,静的な解析情報を利用しないために,性能向上に限界があった.すなわち,現コンパイラの手法とDSMの手法は相補的な関係にあり,これらを融合させることにより,計算機クラスタの性能を最大限に引き出す,共有メモリ型プログラミング環境を構築できるものと考えられる.
  今後は,本研究を通して得られたこれらの新たな知見をもとに,発展的に研究を進めていく考えである.