立命館大学研究部 2012 年 5 月 1 日 2011 年度採択研究推進プログラム（科研費連動型）研究成果報告書採択者研究課題所属機関・職名：理工学部・教授氏名：山崎勝弘高並列・再構成ハードウェアによるモンテカルロ囲碁システムの研究 Ⅰ．研究計画の概要平成 23 年度科学研究費助成事業 − 科研費 − 申請時の研究計画について、概要を記入してください。コンピュータ囲碁は、2006 年にモンテカルロ法を用いた探索（モンテカルロ囲碁）が提案され、2008 年にはハンデありで、プロ棋士に勝てるようになり、革命的な発展を遂げている。この方法では、ある局面で候補手を複数選び、各々に対して囲碁らしい手を最後まで打って（プレイアウト）、最も勝率の高い手を次の手とする。本研究では、モンテカルロ囲碁を高並列処理と再構成ハードウェアを用いて高速にプレイアウトすることにより、より強い囲碁システムを構築することを目的とする。すなわち、並列処理を 16 プロセッサの SMP クラスタ、及び 960 プロセッサの GPU で本格的に取り入れ、かつ序盤、中盤、終盤を再構成ハードウェアで実現する。まず、モンテカルロ囲碁をソフトウェアのみで実現する。この際、囲碁ソフト彩で提供されている囲碁ソフト作成支援ツールを利用して、最も重要な思考ルーチンの作成と改善に注力する。次に、思考ルーチンの高並列化と再構成ハードウェア化を行って、本研究で提案する囲碁システムを作成し、高並列化と再構成ハードウェア化の効果を評価する。プレイアウト数を増やせば、それに比例して各候補手の評価が正確になり、強くなる。ある局面からの複数のプレイアウトは同時に行えるので、モンテカルロ囲碁と並列処理との適合性は良く、プロセッサ数に比例した並列効果が期待できる。使用する GPU は 960 個のプロセッサコアを備えているので、高並列処理、さらには超並列処理が可能である。また、試作した囲碁システムで、コンピュータ囲碁トーナメントに出場し、その強さを評価した上で、最強をめざす。 Ⅱ．研究成果の概要研究成果について、概要を記入してください。今年度は GPU による高並列処理の可能性を調べるために、Geforce GTX480 を用いて、レイトレーシングの並列化を行った。GTX480 は 15 個のストリーミング・マルチプロセッサ（SM）から構成され、各 SM が 32 個のコアプロセッサを含む 2 レベルの並列処理が可能であり、総計 480 個のコアプロセッサによる高並列処理を実現できる。レイトレーシングの各画素の輝度値を求める処理が、他の画素の計算と独立であることを用いて、画面を均等にブロック分割し、各ブロックを各 SM で並列実行した。SPD の 3 つのシーンデータ（teapot, tetra, mount）に対して、ブロック数とスレッド数を変化させて実行時間を測定した。その結果、teapot はブロック数 64*64、スレッド数 8*8 のときに、実行時間 1.71 秒で、CPU１個による実行と比べて 116 倍の速度向上を達成できた。後継の GTX580 は 16 個の SM が同時動作するので、ブロック数 64*64 との適合性が良く、さらなる速度向上が期待できる。モンテカルロ囲碁では、多数回のプレイアウトをいかに高速に行うかがキーポイントであるので、1000 個程度のコアプロセッサを含む GPU を用いれば、極めて有効であると考えられる。再構成ハードウェアについては、FPGA による液晶ガラスの傷検出の高速化を行った。TDI（雑音除去）、エッジ検出、二値化、及びラベリングにより、傷を検出する。ラプラシアンフィルタによるエッジ検出を FPGA で行い、 CPU ソフトウェアに比べて、14 倍の速度向上を達成した。GPU と FPGA を囲碁システムに適用して、プレイアウトの高速化、及び局面毎のハードウェアを構成して、高並列処理と再構成ハードウェアを活用した強い囲碁システムを構築することが今後の課題である。 1