ACTIVITY REPORT

ACRiアクティビティ
レポート

11Vol.

2022.3.31発行

ACRiアクティビティレポートは、ACRi（アダプティブコンピューティング研究推進体／ Adaptive Computing
Research Initiative）の活動報告や最新の技術成果を公開するオープンなメディアです。FPGAの可能性に興味を持たれたすべての方に向けて、定期的にリリースしていきます。

2022年3月15日に、第８回 ACRiウェビナーを開催しました。今回のテーマは、「高位合成（HLS）上級者編」です。昨年11月のACRiウェビ
ナーでは、FPGA初心者の方向けの「HLS 導入編」を行いました。今回はその続編として、高位合成ツールを以前からRTLベースで FPGA開発を行ってきたベテラン技術者の方が開発効率向上や期間短縮を図るための「開発手法」として捉え、その活用法を、株式会社セックの岩渕さんと、『FPGAの部屋』ブログ主宰者の小野さんのお二人に解説いただきました。
Youtube 配信動画 : https://youtu.be/AMJ7BMobexU

企業講演：ACRiルームで高速画像処理

講演者

岩渕 甲誠さん株式会社セック

ACRiルームを開発環境として使用して、高位合成での実装方法を解説します。今回はサンプルとして画像処

概要

理アプリを作成。Xilinxが提供するVitis̲Library に、OpenCVをFPGA 向けに移植したライブラリが含まれているので、これを用いて高位合成によるFPGA 開発を解説し、実際に動作させます。

1. 開発環境としてのACRiルーム使用手順を紹介。

GitHubからVitis-Libraryをダウンロードし、ガ

2. CPU 側のソフトウェアとFPGA側の回路をまとウシアンフィルタのサンプルコードをACRiルー

CPU-FPGA 間のインターフェイス回路、デバイス

4. ４つのディレクトリが生成され、Sample̲gauss

めて 開 発 で きる 統 合 開 発 環 境 で あ るVitis。
ドライバ、周辺回路などを自動生成するか用意されているので、作りたいロジックに注力できる。
（10：29）3. 画像をぼかして滑らかにするガウシアンフィル

タを、Vitis-Libraryを 使って実 装 するために、ムからコピーして準備完了。の下の srcというディレクトリにCPU 側のソフトウェアのソースコードを入れる。

次 にSample̲gauss̲karnels の ディレ クトリに、FPGAの回路にするソースコードを入れる。

（18：34）

招待講演：HLSは私の救世主?
（使わなきゃ損です…）

講演者

5. ガウシアンフィルタの実装の説明（21：09）

6. ビルド設定。ビルドのターゲットをHardwareに 設 定し、includes pathとOpenCVの ライブ
ラリを設定（22：45）

7. ビルド結果、ビルドの中身の説明（26：29）

8. ビルドの仕組みを説明後、入力画像と出力画像を比較し、ガウシアンフィルタがかかっていることを確認。
（29：40）

小野 雅晃さん『FPGAの部屋』ブログ主宰者

小野さんがHLSを使用することで IP (Intellectual Property)を楽に実装できる背景を語ります。実例として白概要

線走行・隊列走行ロボットカーを作成した際の、Vivado HLSによるIP 作成を紹介。また、Vivado HLSや VitisHLSの概要や利点、欠点、また Vivado HLSに対するVitis HLSの進化についても説明します。

1. Vitis HLS、Vivado HLSとは？＝Xilinx社の高位やインターバル、リソースの使用量の数値に、シミュレ ー ションとC/RTL協 調 シミュレ ー

4. 制御部を書く必要がなく機能だけを書けば良合成ツール。特徴は、機能検証するために、C（41：35）
ションが可能。

2. Vitis HLS の特徴および利点の紹介→HLS の欠点→Vivado HLSからVitis HLSへの移行。
（45：00）3. Vivado HLS対 Vitis HLS の 性 能 比 較。同 じC
コードの合成を比較したところ、レイテンシー

特別対談（53:05）
Vitis HLSに大幅な向上が見られた。

いことから大幅な時間短縮ができる。
（54：23）

5. ガボールフィルタで白線を検出して行う白線間走行、および先頭車両のマーカーを検出して隊列走

ボールフィル タを、Vivado HLSで C 言 語 からHDLへ変換してIP 化。

7. 隊列走行するロボットカーでは、前走車のマーカーを認識させるためにRGB 画像から影を消去する、RGB-HSV 変換 IPをVivado HLSで作成。

行をするロボットカーの開発で、制御用に必要な（58：37）
9個のIPのうち7個をVivado HLSで作成。

FPGAが身の回りにあふれる世界は近い

吉瀬 FPGAを使いこなせるようになるための、オススメの学習方法はありませんか。
小野 まず、作りたいものがあることが重要です。それを作るにはどんな技術や知識が必要か、そこから勉強がスタートします。そして深掘りしたところ

6. 左白線用・右白線用の２つのパラメータのガ『FPGAの部屋』
ブログ主宰者 小野雅晃さん

吉瀬 小野さんにとってFPGAの魅力とは何でしょうか？
小野 苦労して作って動いた時の感動が大きいことですね。
吉瀬 FPGA が世に溢れる時代はやってくるでしょうか？
小 野 FPGAには 柔 軟 性 が ありま す。

を、広げていくことをお勧めします。
吉瀬 作りたいものが見つかった人は幸せ。そうでない人は？
小野 FPGAに関する本を読んでヒントを得て、自分なりに何か作るものを設定し、それをクリアする目標を持てば良いと思います。

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東京工業大学 吉瀬謙二先生

その特徴が活かせる分野に特化しつつ普及すると考えられます。既に車載機器やテレビにも入っています。モジュー
ルとしていろんな分野の製品に入っていくでしょう。
特別対談動画
Youtube動画の1:14:44より

第7回ACRiウェビナーレポート
2022年1月18日に第７回 ACRiウェビナーを開催しました。今回は、昨年7月に続き２回目のライトニングトーク大会。テーマは「FPGAお役立ち情報」です。 FPGAを学びたい、あるいは活用したいと考えている人たちが普段から困っているアレコレについて、講演者よりとっておきの解決法やお役立ち情報を紹介いただきました。
ライトニングトーク

1Youtube 配信動画 : https://www.youtube.com/watch?v=88XeFL̲s1Yg&t=4s

ライトニングトーク

FPGAモジュールを用いた短納期受託開発

すすたわりさん | 株式会社SUSUBOX 代表取締役

講演者

講演者

https://susubox.com

プリント基盤の設計開発をされているSUSUBOX の代表である

概要

概要

すすたわりさんより、FPGA などの複トロント大学時にFPGAを使った大規模分散処理の研究を行い、ウェア処理の最近の傾向や、その未いただきました。

来、課題、解決策などについてお話しされました。

FPGAアクセラレータ搭載マシンのご紹介と導入事例

ライトニングトーク

佐藤 一彦さん 永井 甚一郎さん | 株式会社ジーデップ・アドバンス

講演者

https://www.gdep.co.jp

AIやHPCを中心としたカスタムメイドのサーバー／ワークステー

概要

https://chiptip.tech/japanese

データセンター（DC）におけるハードで納期を短縮する手法について説明

講演者

福田 エリックさん | ChipTip Technology株式会社 代表取締役を立ち上げた福田さん。ここでは、いて、用途に応じて組み合わせること3

クラウドFPGAのこれからそれをベースにChipTip Technology

雑な基盤を、あらかじめ設計しておライトニング
トーク

2

概要

ションの製造販売を行うジーデップ・

4

社内 FPGA 教育に関する取り組み

大村 正之さん | 株式会社エッチ・ディー・ラボ 代表役副社長

https://hdlab.com/corporate/

XILINXの認定トレーニングプロバイダーであるエッチ・ディー・ラボの大村さんより、回路設計スキルアドバンスの佐藤さんと永井さんよを高めたいエンジニアや社内エンジしたFPGA入 門 用 のAlveo搭 載 モデ

FPGA 教育の取り組みを語っていた

り、統合開発環境をプレインストール

ニア育成を考える管理者に向けた、

ルと、Alveo の導入実績を紹介いた

だきました。

だきました。

ライトニング
トーク

5

講演者
概要

GIGABYTE 製サーバー製品とXilinx Alveo FPGA カード製品の融合！

ライトニングトーク

中村 広志さん | GIGABYTE Technology社

講演者

https://www.gigabyte.com/jp

台湾 I T 企業の GI GA BY T E

概要

6

FPGAの使いどころを定量的に考える…挑戦

三好 健文さん | わさらぼ合同会社 代表社員
https://www.wasa-labo.com

FPGA 利用の提案と開発をTechnology 社の中村さんが、現在行っているわさらぼの三好さんより、ク＆コミュニケーション領域におけるするメリットが大きい条件を定量的CPU や GPUと比 較してFPGAを採 用の主力事業の一つであるネットワーに導き出すなど、FPGA の使いどころハードウェア開発について説明されの探り方を紹介します。

ました。

参加者の声（アンケートより抜粋）
FPGAを扱うセッションはなかなかないため今後も続けてほしい

質疑応答（抜粋）
コンシューマ用PCにGPUとAlveoを同時に搭載できますか

ChipTip Technology ／福田様へ
IPの件はまさに今問題になってきていると思うので、よりよい解決のアイデアが今後出てくることを期待しています

FPGAの動的再構成に関する講演などを聞きたいと思っています?

わさらぼ／三好様へ
FPGAのリソースを考慮して、ルーフラインモデルをかく研究があったこと。
どう定量化するか、今後の進展に興味を感じました

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GIGABYTE
中村さん

オフィシャル的には拡張カード類の混在は推奨しないが、プロジェクトベースでは特定の検証を行なっています。

A

SALCARCiSOANL RiON

ACRiサロン 企業インタビュー
合同会社リトルウイング

代表社員

菅 真樹さんhttps://www.lwing.tech/

コンピュータサイエンス領域を中心とした研究開発プロジェクトのマネジメント支援、コンサルティング、事業化支援を行っているリトルウイング。代表の菅さんは、以前に在籍していた大手計算機メーカー研究所の頃からFPGAを活用し、システム高速化に携わった経験をお持ちです。

FPGA関連での御社のアピールポイントを教えてください
現在、NEDO の支援を受けApproximate Computing（電力効率向ACRiに参加した理由を教えてください

上に向け、最終的な推論結果の確度を確保しつつ、処理やデータの精度を落とす技術）の研究開発に取り組んでいます。その中で、Approximate ComputingとIn-Storage Computing（ストレージ内FPGAを用いたPyTorch（Pythonのオープンソース機械学習ライブラにFPGAや CPUで構成されるアクセラレータを搭載し、データ転送リ）による分散深層学習を行いました。計算機メーカー研究所時代

速度を上げる技術）をデータウェアハウス向けDBや深層学習に適には、Compare and Write（データが変更されていなければ書く）機用することを目指しています。私はソフトウェア技術やストレージシ能を、処理速度を求めてリソース分離型コンピュータの共有メモリステムが専門であるため、ACRiという技術者コミュニティの中でボード上のFPGAに実装する研究開発を行いました。

FPGAのIP開発を勉強していきたいと思います。

FPGAの普及の為に、どういった取り組みが必要と思いますか採用のハードルが高いと感じるFPGA。高位合成などの自動化のみやライブラリを用意し、それらを組み合わせるだけで簡単に高性能ならず、既存ライブラリを平易に利用できる仕組みも必要です。例えなアクセラレータを作れるような環境が整えば、自らプログラムをば、対象ハードウェア毎にチューニングされたリファレンスデザイン書かなくてもFPGAを活用できる人が増えるのではないでしょうか。

ACRi技術交流会
2022年3月16日、第 2回目となるACRi 技術交流会が開催されました。ACRi加盟企業のみが参加可能なクローズド・イベントで、大学側がFPGA 関連の研究テーマを紹介し、加盟企業と大学の研究者や学生との交流の場を持つのが目的です。今回は5大学10 企業から総勢 42 名の方々が参加し、幅広いトピックについて活発な意見交換がありました。
：：：： 参加大学 ：：：：
■東京工業大学

中原研究室

・Alveo U50 を用いた機械学習向け学習アクセラ
レータ（仮）
・Versal ACAPの性能評価について（仮）・深層学習アクセラレータに関するビット精度について（仮）・最終層学習によるDPUの学習機能追加について（仮）
■筑波大学

山口研究室

・マルチポートメモリを対象とした実効帯域幅の向上に関する研究

・自己位置推定精度の向上と加速度センサに関する研究
・マーカー認識に基づくマイクロドローン制御に関する研究：：：： 企業講演 ：：：：

■九州工業大学

田向研究室

・カオスボルツマンマシンを用いたアニーリングマシンのハードウェア実装

・カオスボルツマンマシンを用いたリザバーコン
ピューティングの大規模化■東京大学 高前田研究室■株式会社フィックスターズ
梶 信也さん
・高速化集団フィックスターズにおけるFPGA の取り組み；過去・現在・未来■Chiptip Technology 株式会社
福田エリックさん

・隠れニューラルネットワークに基づく連合学習の通信量削減手法

・クラウドFPGAのエコシステム構築に向けて・高帯域幅メモリ搭載 FPGAを用いたランダムアク
セス指向メモリアーキテクチャとプログラミングモデルの検討：：：： 参加者の声 ：：：：

・連合強化学習における蒸留手法の検討

・不揮発性メインメモリにおける効率的な整合性検証手法の検討■他の研究会並みに積極的な発表と活発な議論がなされていたと思います■産業界で活躍している企業の技術者の方からFPGA 業界の現状や展望を聞けた点が有意義でした。

■愛知工業大学 藤枝研究室

・ディジタル回路の「さわれる」
遠隔学習システムに向けたプロトタイプ

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ACRi ブログ
ACRiルームのDE10-Lite を使ってみよう
このコーナーでは、今月の注目ACRiブログをピックアップします。

執筆者：みよしたけふみ（わさらぼ）様
ACRi ルームには、Intel の FPGAである MAX10 を搭載した DE10-Lite が9 台設置されています。この記事では、Intel の FPGA 開発ツールである Quartus Prime Lite を使って、DE10-Lite 向けの設計手順を紹介しています。

https://www.acri.c.titech.ac.jp/wordpress/archives/13002

数値報告

・ACRiブログの月別 PV 数

PVʼ22.1月：29,040PV
ʼ22.2 月：29,659PV

ブログ記事の更新が少なかったため、PV 数の延びが鈍化してしまいましたが、今後はブログ記事を増やすよう邁進いたします。

登録者数（人）

登録者数

35000

700

30000

600

25000

500

20000

400

ʼ22.3月末：715人

15000

300

・会員団体数 31団体

10000

200

5000

100

ʼ22.3月：26,420PV

ACRiルームの登録者数は順調に増加しています。

PV・ACRi ルームの登録者数の推移
ʼ22.1月末：677人
ʼ22.2 月末：689人

0※2022.3.31現在

2021.12 月

1月

2月

3月

0

ACRi 参加団体
大学
5創設企業
7

運営企業
1

エントリー企業
7

協賛企業
11

株式会社インサイト

株式会社イーツリーズ・ジャパン

Intellectual Highway 合同会社

株式会社エッチ・ディー・ラボ

Chiptip Technology 株式会社株式会社ネフロック株式会社 TRIPLE-1

活動トピックス
Youtubeチャンネル

第２回ACRi討論会

 年  月  日（水）

ACRi チャンネルではウェビナー動画を始め、ACRiに関する動画を掲載し若手研究者の本音 〜 FPGA 業界の良いとこ／悪いとこ〜
株式会社日立製作所 サステナビリティ研究統括本部 山科和史様
パネリスト

東京工業大学 工学院情報通信系 助教 神宮司明良 先生
北海道大学 大学院情報科学研究院 助教 安藤洸太 先生
筑波大学 計算科学研究センター 助教 小林諒平先生ております。
今回の討論会は、それぞれ異なる分野で FPGAの活用を目指されている４名
日々の研究活動のなかでどういった点に苦労され困っているのか、FPGA研究うに変わっていくべきなのか、他では聞けないACRiならではの ぶっちゃけトー

https://acri.connpass.com/event/245565/

ご登録ください。の若手研究者の方々にお集まり頂き、を取り巻く環境はどこが問題でどのよ
モデレータ 信州大学 工学部電子情報システム工学科 助教 佐藤真平先生

是非、チャンネルをクをお届けしたいと思います。

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https://bit.ly/3eTKEdb
詳 細 やご 参 加 の方 法 等 は、ACRiホーム
ページ www.acri.c.titech.ac.jp/wp/ 等で追ってお知らせします。

今後もACRi の活動に注目ください。