入れ子構造を持つ粒子群最適化を用いた分岐解析アルゴリズムの高速化

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2019年度、2020年度、2021年度に引き続き非線形力学系における分岐点探索アルゴリズムであるNLPSOの並列化とアプリケーション化に取り組んだ。2020年度までに当初の計画にあったGPGPUを用いた並列化とその効果は示していたが、実行環境からみた利便性を考慮し並列化の手段として新たにマルチコアCPUを用いた手法にも取り組んだ。また、2021年度のアプリケーション化への取り組みにより2022年4月にGithubで並列化されたNLPSOアプリケーションが公開され、現在も随時更新されている。現在の公開版は離散力学系にしか対応していないが、当初の目標であった連続系への対応について2022年度内に概ね開発が終了しており2023年4月の段階でテスト段階にある。この段階でアプリケーションにはマルチコアCPUによる並列化が実装されている。また、アプリケーションの性能評価のためにコア数の異なるいくつかの環境で性能比較を行う予定である。将来的にはGPU、マルチコアCPU両対応のアプリケーションを作成する予定であるがこれは次の課題としたい。現状のNLPSOアプリケーションは力学系を定義する方程式、パラメータ探索範囲、いくつかのハイパーパラメータだけを与えて、周期倍分岐とサドルノード分岐についてのパラメータ分岐図を得ることができる。これはヤコビ行列を求める際に必要な微分を数値微分で求めることで実現しているが、共同研究者の研究成果を元にしたものである。コロナ禍の影響もあって課題の遂行に遅延が生じたが、性能評価のためのコア数の多いCPUを搭載するPCの調達も済んでおり、新たに調達した環境でアプリケーションの性能評価を行い論文にまとめて課題が終了することになる。