情報社会を支える新しい高性能情報処理技術

戦略目標

新しい原理による高速大容量情報処理技術の構築」(PDF:15KB)

研究総括

田中 英彦 (情報セキュリティ大学院大学 情報セキュリティ研究科長・教授)

概要

 この研究領域は、高速大容量情報処理に不可欠な新しい情報処理システムの実現に向け、その技術についてのハードウエア、ソフトウエアの研究を対象とするものです。
 具体的には、量子コンピュータや分子コンピュータ等を含む新しい原理に基づく情報処理システム、従来型のコンピュータの性能を新しい時代に合わせて飛躍 的に向上させる要素技術、従来システムの安全性や信頼性向上のための技術、大負荷に耐えられる大容量システム技術等に関する研究が含まれます。

平成15年度採択分

自律連合型基盤システムの構築

研究代表者(所属)
加藤 和彦 (筑波大学大学院 システム情報工学研究科 教授)
概要
膨大性、多様性、開放性を有する利用環境において、自律性と複合性を複合的に構成することができる情報基 盤システムの設計原理の確立、同原理に基づいたシステム実装、及びその有効性の検証に関する研究を行います。統一的な設計原理として、仮想計算環境の原理 について研究を行い、物理環境とは独立に自律性を有する仮想計算環境を構成し、さらに複数の仮想計算環境を連合させ、自律性を有する計算環境を構成可能と します。
 

ヒューマノイドのための実時間分散情報処理

研究代表者(所属)
松井 俊浩 ((独)産業技術総合研究所 デジタルヒューマン研究センター 副センター長)
概要
低遅延での処理の切り替え、優先度制御可能な通信リンク、高いベクトル演算能力を備える実時間処理用マル チスレッドプロセッサを開発し、その上で動作する実時間分散処理オペレーティングシステムにより、100マイクロ秒以下のハードリアルタイムの分散情報処 理を可能にします。これによってヒューマノイドロボットを実時間分散制御できることを実証します。
 

ディペンダブルで高性能な先進ストレージシステム

研究代表者(所属)
横田 治夫 (東京工業大学 学術国際情報センター 教授)
概要
高度情報化社会で必須の高性能で高信頼の並列分散ストレージシステムの構成技術提供を目的として、アクセ ス負荷バランスと容量バランスの両立、負荷均衡化や耐故障処理と通常処理の両立、格納されるコンテンツの特徴を生かした柔軟なデータ管理といった技術を研 究します。また、5年後には、これらの管理技術が商用ストレージシステムに取り入れられることを目指します。
 

平成14年度採択分

検証における記述量爆発問題の構造変換による解決

研究代表者(所属)
木下 佳樹 ((独)産業技術総合研究所システム検証研究センター 研究センター長)
概要
ソフトウェアの動作検証における現在の大きな課題は、記述の量が爆発的に増大する大規模システムの検証で す。この解決のためのひとつのアプローチが、もとのシステムと本質的に等価だが簡潔に記述されたシステムに関して検証を行い、その結果からもとのシステム の検証を導き出す「抽象化法」です。本研究では、我々が函手意味論を指導原理としてこれまでに得た抽象化法一般に関する基本的数理モデルを、リアクティ ブ・システムおよび実時間システムに適用し、大規模システム検証の具体的な手法を構築します。
 

ディペンダブル情報処理基盤

研究代表者(所属)
坂井 修一 (東京大学大学院 情報理工学系研究科 教授)
概要
コンピュータとインターネットを中心とする情報システムが重要な社会基盤のひとつとなるにつれ、そのディ ペンダビリティ(信頼性、安全性、堅牢性)の確保が大きな課題となっていますが、今の情報処理環境は個々の要素が特定の目的に適合するように作られてお り、真にディペンダブルなシステムを形成しているとは言い難い状況です。本研究では、アーキテクチャ、ソフトウェア、ネットワークのそれぞれの分野でディ ペンダビリティ向上のための要素技術開発を行うとともに、それらを統合した情報インフラ全体に渡る基盤技術の確立を目指します。
 

フルーエンシ情報理論にもとづくマルチメディアコンテンツ記述形式

研究代表者(所属)
寅市 和男 (筑波大学 先端学際領域研究センター 特任教授)
概要
シャノンの情報理論を一般化した次世代情報理論であるフルーエンシ標本化理論は、アナログ信号とそれを標 本化したディジタル信号との間に、より柔軟な対応関係を定義することが可能です。本研究は、このフルーエンシ理論に基づき、通信システムにおいて、音から 映像までの信号を、高精度且つ低容量で符号化・復号する技術の確立を目的とします。また、これらマルチメディア情報を統一的に扱い、編集・配信・提示・検 索することができる記述方式として実装することを目的とします。
 

量子情報処理ネットワーク要素技術

研究代表者(所属)
武藤 俊一 (北海道大学大学院 工学研究科 教授)
概要
量子計算機については、種々の形態が提案されていますが、それらを光量子で繋いだネットワークを形成でき れば、それぞれの量子計算機の特徴を活かした分散処理が可能になります。本研究では、量子計算機の光ネットワークへの結合のための要素技術の構築を行いま す。量子中継器が実現すれば、量子暗号通信など量子通信距離の飛躍的増大が期待できます。さらに大規模な量子コンピューティングに拡張できれば、量子科学 技術計算などの飛躍的な発展が期待できるだけでなく、情報処理のパラダイムシフトに結びつく可能性があります。
 

平成13年度採択分

全シリコン量子コンピュータの実現

研究代表者(所属)
伊藤 公平 (慶應義塾大学 理工学部 助教授)
概要
シリコンのみから構成される現実的な量子コンピューティング素子の形態・動作原理を提案し、その開発を行いました。核スピンを持たない28Si 同位体ウエハー中に、29Si 核スピン量子ビットを周期的に配置することに成功し、量子コンピュータの実現に必要な、核スピン量子ビットの初期化、操作、読み出し技術の開発を磁気共鳴に基づく電子スピン-核スピン相互作用の理解に基づき実施しました。
 

超高速ペタバイト情報ストレージ

研究代表者(所属)
井上 光輝 (豊橋技術科学大学 研究専任教授)
概要
本研究は、コリニアホログラム記録再生技術と,超高速空間光変調器,ナノゲルフォトポリマ材料を用いて、 CDサイズの光ディスクに1テラバイトの記憶容量をもち、かつ光通信網に直結可能な1ギガビット/秒に達するデータ転送レートをもつ小型体積記録装置と、 当該装置を多重化して得られる未曾有のペタバイト情報ストレージ装置を世界に先駆け実現することで、新規の革新的ストレージ技術に立脚した新しい情報処理 手法の確立促進と、やさしい情報化社会を構築することを究極的な目的としたものです。
 

超低電力化技術によるディペンダブルメガスケールコンピューティング

研究代表者(所属)
中島 浩 (京都大学 学術情報メディアセンター 教授)
概要
コモディティ技術をベースとした100万プロセッサ級のディペンダブルなメガスケールコンピューティング の実現のために、プロセッサ、コンパイラ、ネットワーク、システム構築、プログラミングの基盤技術を研究し、従来比10倍の実装密度を持つ大規模プロトタ イプMegaProto上に統合しました。これによりペタフロップス計算を安価かつ現実的に実現し、大規模な E-Science の問題解決を可能とする技術を確立しました。
 

多相的分子インタラクションに基づく大容量メモリの構築

研究代表者(所属)
萩谷 昌己 (東京大学大学院 情報理工学系研究科 教授)
概要
形態変化や自己組織化などの複数種類の分子反応を組み合わせた多相的インタラクションによる新しい分子コ ンピューティングの可能性を探究し、その具体的な応用として分子メモリ素子を実現するための基盤技術を開発しました。実際に、従来よりも大容量で簡便に扱 うことが可能な液状のDNAメモリを構築し、DNAインキと呼ばれる分子認証技術へ応用しました。また、表面上に高密度に固定されたDNAメモリを実現 し、生体イメージングやナノ構造組み立てへの応用を提案しました。以上の分子メモリのための基盤技術として、温度や光による形態変化を活用してメモリ分子 をアドレス参照する新しい方式や、レーザー制御に基づく新しい種類の汎用マイクロリアクターを開発しました。

 

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