ビッグデータ利活用のための計算機アーキテクチャ

慶應義塾大学理工学部情報工学科 松谷研究室では、データセンター、クラウド、ビッグデータ向けの大規模ネットワークから、チップ内ネットワークのような微細なネットワークまで、様々なスケールのネットワークを研究しています。

"当研究室では、ビッグデータ利活用のための計算機基盤として、現在主として四つの研究を行っております。一つ目は、 ビッグデータを利活用するためのデータベースの高速化の研究です。具体的には、No SQL、構造化ストレージと呼ばれているスケーラビリティの高いデータベースをハードウェアを用いて高速化するという研究を行っています。"

松谷研究室ではデータベースの高速化のために、10ギガビットイーサネットを4本備えたFPGAボードを用いて、構造型ストレージの専用ハードウェアを開発しています。実際の顔認識システムから送られてくる人物情報を蓄積し、これを高速に検索できます。

"二つ目、これはソーシャルグラフ、これは人と人とのつながりなどを表現するグラフ、グラフ構造ですけれども、GPU を用いてFacebookなどのソーシャルグラフの解析を高速化するという研究を行っております。 三つ目。こちらビッグデータ、クラウドコンピューティングにおいては、さまざまなリクエストがサーバへ来ます。こういったサーバへのリクエストというの は、リクエストレベル並列性があります。沢山のリクエストを並列に処理するためには、多数のプロセッサを搭載したメニーコアプロセッサの利活用が必須でご ざいます。当研究室でも、多数のプロセッサを搭載したメニーコアプロセッサの研究を行っております。具体的にはプロセッサを3次元方向に無線で積層する、 という新しいメニーコアプロセッサの研究開発を行っております。"

ビッグデータを扱うデータセンターでは、データを移動するコストがこれまで以上に大きくなります。こういったデータセンターにおける、突発的大容量のデータ転送に対処するために、4つ目として、サーバーラック間を光ビームでつなぐ超高速ネットワークの研究を行っています。

"こういった大きなデータ転送をこれまでのような1ギガbps程度のリンクで転送していたのでは非常に時間がかかって しまいます。そこで本研究室では、サーバのラックの上にコリメーターレンズと呼ばれている素子を設置し、このコリメーターレンズの向きを変えることで、 ラックとラックの間に動的に40ギガbpsの光ビームのリンクを形成するという研究を行っています。こうすることで、データセンターで仮想マシンのマイグ レーションなどのような大量のデータ転送が発生する直前にですね、40ギガの無線、光無線、ビームのリンクを構成してそういった大容量のデータ転送をその 光ビームを使って流す、という研究を行っております。"

ビッグデータ向けの計算機を計算機アーキテクチャのレベルから研究し、省電力化、省スペース化、低コスト化することでより容易にビッグデータを利活 用するための計算機基盤を実現しようとしている松谷研究室。ビッグデータの処理・解析で起こりうる大きなイノベーションを支えるべく、これからも研究に取 り組んでいきます。

 

 

 
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"私達の研究は、ケミカルバイオロジーという分野です。ケミカルバイオロジーとは何かと言いますと、化合物を使って生 命現象を解明する研究手法です。例えば細胞幹細胞にがん細胞の増殖を抑制する、もしくはがん細胞を死に至らしめるそういう化合物をまず探します。そうする とその化合物が見つかってくると、何故その化合物ががん細胞を殺したり、がん細胞の増殖を抑制するのかを、今度はその化合物の標的タンパク質を探し、標的 タンパク質をコードしている遺伝子を特定する事で、その機能を解明するという手法です。"

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"天然物はまさしく名の通り、天然にある化合物のことですが、と言ってもワカメやそこら辺の昆布ではなくて、人類はこ れまでに多くの医薬品を始めとした人類にとって有用な物質を天然から見出しています。私達もそのような人類にとって良い働きをする化合物を生物に頼らず僕 達が化学反応を使って、合成する。もう一つのテーマとしては合成反応の開発を二つの柱の一つに掲げています。"

安価な出発物質から目的とする化合物、生物にとって有用な物質を化学 的に合成する“天然有機化合物の合成研究”そして、有機化合物から様々な条件によって化学反応を起こす“新しい有機合成反応の開発”高尾研究室ではこの2 つのテーマで人の役に立つ新しい有機化合物の生成を目指しています。その研究の中に骨格変換反応、効率的な触媒反応があります。

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異なる学問を研究して見えてくる将来のネットワーク化社会。 制御工学と情報通信工学を融合する事で研究室では2つの新たな技術の研究開発を行っています。

慶應義塾大学理工学部 機械工学科 森田研究室では、機構、制御、技能、そして、それらの統合の観点で独自のロボット研究開発を進めています。

"私の研究室では、機械工学のなかでも特に機構学、メカニズムの研究をしております。メカニズム、機構というのはです ね、機械工学のなかでも最も古い歴史を持っている、そういう学問の分野です。ものとものの関係ですね、物体と物体の相対関係、相対運動をどういう風にした らよいか、そういう仕組を考える学問になります。"

ロボットを動かすための機構。 ある運動を別の運動に変換する場合、ロボット工学の一般的な考えではモータを中心とした様々な高性能部品を使います。そのためコストが上がり、単純な動作をさせるだけでも高額なロボットとなってしまうことがあります。 しかし、森田研究室では自由な発想で機構から考える事によって高機能、低コスト、省エネの実現を目指しています。

天文望遠鏡から家庭用カメラまで、航空機から携帯端末まで、半導体デバイスから医療機器まで、あらゆる光学・機械・電子製品は精密な加工技術によって作られています。 加工の精密さは、マイクロメートルからサブマイクロメートルへ、そして最近ではナノメートルスケールに向けて進んできており、近い将来には個々原子の加減によるものづくりまで到達すると考えられています。 慶應義塾大学 理工学部 機械工学科 閻研究室では、そんなナノスケールそして原子レベルでの材料除去・変形および物性制御に基づく超精密加工技術を研究しています。 精密ナノ加工を行うことで素材の特性を最大限に引き出すこと、そして素材自身の特性を超えるような全く新しい機能を持たせることを目標に置き、工業製品の付加価値の最大化を目指しています。

慶應義塾大学理工学部 システムデザイン工学科 満倉研究室では,信号処理,機械学習,パターン認識,人工知能,統計処理などの技術を用いて,生体信号や音声,画像から必要な情報を抽出する研究を行なっています。

"研究の柱は画像処理、音声処理、生体信号処理、この3つがありまして、画像処理だと、モーションを埋め込んだり、取 り出したり、そういう研究をやっているんですが、音声だと、音楽の楽譜を自動で作成したりとか、そういうシステムを作ったり、最後生体信号だと、脳波の意 味をとらえたりとか、何を考えているのかを文字にしたりとか、そういう研究を行っています。"

画像処理の研究では、AR技術の基盤となる実空間と仮想空間の位置合わせに取り組み、実際の人の動きとアニメーションを連動させるための高速・高精 度な顔の向きの推定手法の開発や眉や口角の変化情報を用いての表情認識の研究、またヘッドマウントディスプレイを用いた仮想情報を現実世界へ重畳させる研 究などを進めています。

慶應義塾大学理工学部生命情報学科 松本研究室では、生き物たちの生殖や発生に関する基礎的な研究を行っています。

特に高い再生能力を持ち、多様な生殖様式をもつプラナリアという原始的な生き物に注目して、そこから生き物の基本的なメカニズムの解明に挑んでいます。

慶應義塾大学理工学部 機械工学科 鈴木研究室では、"ナノマテリアル"をキーワードに、高機能薄膜材料の開発や原子レベルでの材料解析に取り組んでいます。中でも、ダイヤモンドライクカー ボン、略してDLCという炭素を素材として、様々な分野への応用を目的に研究しています。

DLCは、ダイヤモンドに近い性質を持つ非晶質の炭素膜で、硬度、平滑性、ガスバリア性、生体適合性において優れた特性を持ちます。すでにペットボトルや自動車部品など幅広く活用されています。

"うちは、ガスから膜を作って色んな分野に応用していく研究室です。気体からダイヤを作るという研究ができたのはまだ 30年前ぐらいです。メタンとか炭素を含んだガスを分解して一個一個原子を積み重ねてダイヤの膜を作っていく。ですから宝石でキラキラ光っているダイヤモ ンドもその膜も同じようなダイヤなんです。やはりダイヤモンドは宝石以外にも機械的性質が強い。ものすごく固い。それから熱を物質で一番通す。それから密 度が高いのでガスを通さない。そのような性質を利用して色んな分野にうって出ているのがうちの研究室です。"

 

これは、柔軟な布の上で、光信号の入力と出力ができる新しいインターフェースとして提案されているものです。

この布は、拡散性光ファイバーで織られていて、コンピュータ制御された様々な発光パターンを布上に描き出すことができます。

さらに、発光素子の反対側に受光素子を取り付ける事で、赤外線を使ったデータ信号の入力を可能としています。

"もともとは、光る布という素材を見つけまして、それは光ファイバーの表面から光を出す事によって発光させるものなんですが、逆に表面から光を入れることによってデータ入力に使えるのではないかという発想に至り、このようなものを作りました。"

"このように薄い布なんですが、フルカラーで発光させることができます。列ごとに違う色を出せます。光らすだけでなく、こちらのペンを使って、色を変えることができます。どの位置から入力して、どういう信号が来てるというのを布側で読み取ることができます。"

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