第 5 章 光相関システムの応用Ⅰ：類似画像検索システム 63
5.3 クラウド環境における光相関システム
5.3.1 クラウド環境における光相関システムの位置づけ
光相関システムは超高速なデータ照合が可能であることは第3章で述べた．しかし ながら，現状では高速性実現のために機能が限定的であり，バイナリの2次元データ 同士の照合のみが実現可能である．このことは，光相関システム単体での利用は難し く，既存システムの融合が非常に重要となることを意味する．そこで，本研究ではク ラウド環境における分散設計において光相関器をその演算部に位置づけけたシステム を提案する．
近年，クラウドコンピューティングの進展に伴って，専用演算器を組み合わせた ディスアグリゲーション型のコンピューティングとそれに基づくシステム全体の省エ ネ化の検討が進められている(図5.8) [126]．例えば，Facebook社のOpen Compute project [127]やIntel社のRack Scale Design [128]もその例である．そこで，本研究 で構築した光相関システムはこれら分散設計の一部に位置づけられると提案する．提 案する光相関システムのクラウド環境での位置づけを図5.9に示す．これは，照合の負 荷を考慮した分散設計となっているシステムのサーバセットアップに位置づけたもの である．光相関システムを分散設計ネットワークの中の電子相関サーバーと並列であ り，光相関システムはデジタル相関サーバと完全に置き換えられる構成になっており 入出力データフォーマットは同等である．さらに，光相関器の汎用性及び利便性向上 を目指し，デジタルサーバやwebブラウザを介してクラウド環境で画像検索を実行可 能な光相関器で構成される光デジタルハイブリッド画像検索システムを開発した[75]．
第5章 光相関システムの応用Ⅰ：
類似画像検索システム
0 10 20 30 40 50
(a. u.)
( s)
0 10 20 30 40 50
(a. u.)
( s)
(b)
(c)
1.0 1.0
0 0
(a)
(d) (a)
(c)
図5.7:光相関システムでの基礎実験結果．(a)データベース記録シーケンス，(b)(a)に 示すシーケンスのようにシフト多重記録したデータベースを用いて相関演算を行った ときの相関信号，(c)データベース記録シーケンス，(d)(c)に示すシーケンスのように シフト多重記録したデータベースを用いて相関演算を行ったときの相関信号．
72
5.3クラウド環境における光相関システム
従来のデータセンター
CPU CPU CPU CPU CPU CPU CPU CPU
CPU CPU CPU
FPGA FPGA GPU GPU GPU
CPU CPU CPU
FPGA FPGA GPU GPU HOC 次世代のデータセンター
図 5.8: データセンターの構成の変化. (CPU:central processing unit, FPGA:field-programmable gate array, GPU:graphics processing unit, HOC:holographic optical correlator)
クライアントPCでwebブラウザ上からの操作によって検索操作ができるように実装 することで，これまで専門的知識・技術を持つ技術者のみの利用にとどまっていた光 相関システムの利用しやすさを向上できる．グローバルIPを保持するwebサーバー の下にローカルなLANでデータべースサーバ，デジタル相関サーバー，光相関器制 御サーバーと光相関器からの相関信号をアナログーデジタル変換するためのオシロス コープがつながっている．本システムはクライアントPCから検索の入力となる入力 画像をクライアントPCのローカルファイルから選択する．図5.10に示すのは本研究 で構築したwebブラウザ画面の構成である．図5.10(a)は検索設定のための画面であ り，光またはデジタルの選択及び検索クエリ画像の選択，相関実行のリクエスト送信 の機能を持っている．照合プロセス完了後は図5.10(b)のような画面で結果が表示され る．図5.10(b)では検索クエリ画像，データベースにある画像それぞれとの相関値を示 したグラフ，最も高い相関値が得られた画像のオリジナルイメージが表示される．こ のように，クライアントPCからwebブラウザ上でのの操作によって検索操作ができ
第5章 光相関システムの応用Ⅰ：
類似画像検索システム
光相関器制御用サーバー
LAN
Webサーバー Ubuntu
WAN
A/D 変換器 (LeCroy 44Xi) 相関サーバーデジタル
データーベース サーバー
クライアント PC
光相関器
クライアント PC
クライアント PC
クライアント PC
クライアント PC
図5.9:光相関システムのクラウド環境での位置づけ.