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芝浦工業大学は2026年9月30日、尾崎克久教授らが考案した計算手法「Ozaki Scheme II」が、NVIDIAのCUDA Toolkit 13.4に採用されたと発表した。倍精度行列積を扱うcuBLASでは、従来のOzaki Scheme Iより性能上の利点がある場合にOzaki Scheme IIが使われる。
AI向けGPUの演算能力を科学技術計算に生かす
Ozaki Schemeは、AI向けに強化されたGPUの低精度演算能力を、科学技術計算で求められる倍精度の行列計算に活用する手法だ。芝浦工業大学は応用分野として、気象予測、耐震設計、新材料開発などを挙げる。Ozaki Scheme IIは専用の演算回路を追加するものではなく、NVIDIA Ampere世代以降のGPU上でソフトウェアとして動作する。
2012年に発表されたOzaki Scheme Iは「誤差なし変換」に基づく。一方、IIは整数の剰余と中国剰余定理を用いる別方式で、尾崎教授と理化学研究所の内野佑基氏、今村俊幸氏が共同研究した。IIは2025年にプレプリントとして発表され、2026年7月に国際学術誌で論文が公開された。Iは2025年10月にcuBLASへ実装され、CUDA Toolkit 13.4でIIも利用可能になった。
精度の制御と示された性能値
NVIDIAによると、cuBLASの倍精度エミュレーションは入力行列を固定小数点表現に変換して計算する。標準の動的制御では、FP64と同等以上の精度に必要なビット数を実行時に求め、上限を超える場合は通常のFP64演算へ切り替える。利用者がビット数を固定し、性能と精度を調整することもできる。
CUDA 13.4のリリースノートによると、B200 GPUでのエミュレーション性能は実数のDGEMMで最大175 TFLOPS、複素数のZGEMMで最大295 TFLOPS。ZGEMMは2Mアルゴリズムを組み合わせた値だ。
理化学研究所は「富岳NEXT」の数値計算ライブラリ開発で、Ozaki SchemeによるFP64行列演算エミュレーションを使い、低精度演算器を活用する方針を示している。
