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制約整数計画ソルバ SCIP の並列化

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  • 制約整数計画(CIP: Constraint Integer Programs)は,制約プログラミング(CP: Constraint Programming),混合整数計画(MIP: Mixed Integer Programming),充足可能性問題(SAT: Satisfability Problem)の研究分野におけるモデリング技術と解法を統合している.その結果,制約整数計画は,広いクラスの最適化問題を扱うことができる.SCIP(Solving Constraint Integer Programs)は,CIP を解くソルバとして実装され,Zuse Institute Berlin(ZIB)の研究者を中心として継続的に拡張が続けられている.本論文では,著者らによって開発された SCIP に対する2 種類の並列化拡張を紹介する.一つは,複数計算ノード間で大規模に並列動作する ParaSCIPである.もう一つは,複数コアと共有メモリを持つ 1 台の計算機上で(スレッド)並列で動作する FiberSCIP である.ParaSCIP は,HLRN II スーパーコンピュータ上で,一つのインスタンスを解くために最大 7,168 コアを利用した動作実績がある.また,統計数理研究所の Fujitsu PRIMERGY RX200S5 上でも,最大 512 コアを利用した動作実績がある.統計数理研究所のFujitsu PRIMERGY RX200S5 上では,これまでに最適解が得られていなかった MIPLIB2010のインスタンスである dg012142 に最適解を与えた.
  • The paradigm of constraint integer programming (CIP) combines modeling and solving techniques from the fields of constraint programming (CP), mixed-integer programming (MIP) and satisfability problem (SAT). This paradigm allows us to address a wide range of optimization problems. SCIP is an implementation of the idea of CIP and is now being continuously extended by a group of researchers centered at Zuse Institute Berlin (ZIB). This paper introduces two parallel extensions of SCIP. One is ParaSCIP, which is intended to run on a large scale distributed memory computing environment, and the other is FiberSCIP, intended to run on a shared memory computing environment. ParaSCIP has been run successfully on the HLRN II supercomputer utilizing up to 7,168 cores to solve a single difficult MIP. It has also been tested on an ISM supercomputer (Fujitsu PRIMERGY RX200S5 using up to 512 cores). The previously unsolved instance dg012142 from MIPLIB2010 was solved by using the ISM supercomputer.

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Author:Yuji Shinano, Tobias AchterbergORCiD, Timo BertholdORCiD, Stefan Heinz, Thorsten Koch, Stefan Vigerske, Michael Winkler
Document Type:Article
Parent Title (Japanese):統計数理
First Page:47
Last Page:78
Year of first publication:2013
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