AI・IoTの高速化に重要な並列処理ソフトウェアを研究｜総合数理学部・吉田明正研究室

明大生が、所属するゼミ・研究室を紹介する「ようこそ研究室へ」。今回は総合数理学部の岡本さんが、吉田明正研究室を紹介してくれます！

集合写真

研究室概要紹介

吉田研究室では、情報工学の中でも並列処理と呼ばれるHPC（高性能計算：High Performance Computing）分野の研究を行っています。並列処理とは、一つのコンピュータ内で、複数のCPUやコアを同時に使い、計算を高速化する技術です。

最新のマルチコアプロセッサ、エッジデバイス、複数GPU（※1）を用いて、機械学習（物体検出、大規模言語モデル、生成AI）、粒子法（※2）、準同型暗号、量子計算のアプリケーションに対する高速化技術を開発しています。これらの計算基盤技術は、ネットワークデザイン学科の応用分野（AI、IoT、データサイエンス）において重要な技術となっています。

※1 GPU：「Graphics Processing Unit」の略称。大量の計算を同時に処理できる演算装置

※2 粒子法：液体などを粒子として表現し、その運動を計算する数値解析手法

吉田研究室ではこんなことを学んでいます！

スマホやPCなどの身近なエッジデバイスから、スーパーコンピュータ（スパコン）に至るまで、計算性能は飛躍的に向上しています。私たちが使用するスマホでは8コア、PCでは16コアのCPUが搭載されており、並列処理は日常的に行われています。また、世界最速のスパコンは、1000万コア以上が使われています。

これらの計算資源を最大限に活用できるかどうかは、並列処理技術に依存します。そこで、吉田研究室では、「高性能計算のための並列処理ソフトウェアとアプリケーションの並列化」を研究しています。

総合数理学部研究室紹介先端数理科学研究科吉田研究室＜並列分散コンピューティング研究室＞

研究室の風景

アピールポイント

吉田研究室は、高性能な並列コンピュータが複数台用意されており、Intel Xeon 6の48コアCPU、NVIDIA Blackwellの24064コアGPU、エッジAI（※3）用のNVIDIA Jetson Orinなど、研究テーマに合わせて、最適な並列コンピュータを用いて研究を行うことができます。

また、並列処理の基礎は、吉田先生が担当されている授業「コンピュータアーキテクチャ」「並列分散処理」でも学びます。私が研究しているLLM（大規模言語モデル）の高速化は、社会ニーズの高い最先端分野であるため、とても興味を持ち取り組んでいます。

※3 エッジAI：センサや端末などのエッジ側で、AIによる解析や判断を行う技術

並列処理の研究に使用するGPU搭載Xeonサーバー

エッジAIの研究に使用するJetson Orin

研究室の雰囲気

研究室のゼミは、3年次・4年次・大学院生までそれぞれ開かれており、全体ゼミと個別ゼミに分かれています。全体ゼミでは、各回を担当する研究室生が、研究進捗や文献紹介を行います。気軽に質問できる雰囲気があり、先生のアドバイスでさらに理解を深めることができます。また、毎週行われる個別ゼミでは、先生から直接指導を受け、各自の研究テーマを着実に進めることができます。研究室は、自由に利用できるので、先輩や後輩と会話して交流する機会も多いです。

研究室での発表風景

先生の紹介

吉田明正先生

吉田先生は、並列処理の研究を黎明期から行っており、同分野の研究者とのつながりも深いです。先生自らソフトウェアを構築されるなど、理論から実践まで研究指導を熱心に行っていらっしゃいます。私たち研究室生の相談にも、親身になって応えてくださる先生です。

私はこんな理由で研究室を選びました！

プログラミングと機械学習に興味があり、ネットワークデザイン学科に入学しました。学部で学んでいくうちに、並列処理技術がスマホやPCなど身近に使われていることを知り、「この分野の研究に携わりたい」という気持ちが強くなったため、吉田研究室を選びました。

3年次の春休みは、研究室の先輩方が発表する「情報処理学会全国大会」に聴講参加し、並列処理への研究意欲が高まりました。4年次の夏休みは、LLM（大規模言語モデル）の高速化に関する研究を「情報科学技術フォーラム」で自ら発表することができました。今後は大学院に進学して、さらに研究活動を進めていく予定です。