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Cursor Blog·2026年4月14日 21:00·約2分で読める

マルチエージェントシステムによるGPUカーネルの38%高速化

#マルチエージェントシステム#CUDAカーネル最適化#NVIDIA Blackwell GPU#SOL-ExecBench#Cursor
TL;DR

CursorとNVIDIAの連携により、マルチエージェントシステムがCUDAカーネル最適化を自律的に実行し、Blackwell GPU向けに38%の高速化を実現した。

AI深層分析2026年4月14日 23:48
4
重要/ 5段階
深度40%
3
関連度30%
5
実用性20%
3
革新性10%
4

キーポイント

1

自律型マルチエージェントによるカーネル最適化

3週間で235件の問題を処理し、人間が数ヶ月〜数年を要する低レベル最適化を自動化して38%の高速化を達成した。

2

SOL-ExecBenchを用いた実モデルベンチマーク

DeepseekやQwenなど124以上の実在するオープンソースモデルから生成された問題で評価し、合成データに依存しない信頼性を確保した。

3

全解決空間の探索とアセンブリレベル最適化

従来の個別パラメータチューニングの制約を超え、システム全体を同時に最適化する広大な解決空間をエージェントが探索した。

4

AIインフラコストとパフォーマンスへの直結

GPU利用率の向上、エネルギー消費削減、レイテンシ・トークンコストの低下を実現し、大規模モデルサービスの普及基盤を強化した。

5

単一エージェントの限界とマルチエージェントの優位性

単一エージェントモデルは訓練データ内の狭い範囲のタスクには強いが、オープンエンドで新規なソフトウェア開発では苦戦する。マルチエージェントアーキテクチャは訓練外の問題にも対応でき、ソフトウェア構築のデフォルトとなる。

6

Cursor製品への統合と採用呼びかけ

本研究で得られたマルチエージェント協調の知見は間もなくCursorのコア製品に反映される予定であり、同分野の研究人材を積極的に募集している。

影響分析・編集コメントを表示

影響分析

本成果は、AIインフラのボトルネックであるGPUカーネル最適化を自律型エージェントで解決できる実証を示した。これにより、大規模モデルのトレーニング・推論コストが大幅に削減され、より高性能なAIサービスの普及が加速する可能性がある。同時に、マルチエージェントシステムの長期自律実行能力と実世界問題解決力が裏付けられ、AI開発パイプラインの自動化が次の段階へ移行する兆候となる。

編集コメント

人間の専門知識が数十年かけて培ってきた低レベル最適化を、自律型エージェントで数週間に圧縮した点は画期的である。今後はこのフレームワークが他のハードウェア最適化やシステムプログラミング領域へ拡張されるかが注目点となる。

38%の高速化を達成、最適化の19%は2倍以上の改善

マルチエージェントシステムの性能を以下の2つの方法で報告します。

  • 単一エージェントによって最適化されたPyTorchコードをベースラインとした、幾何平均(geomean)による高速化率。
  • 理論的なハードウェア性能限界に対するソリューションの優劣を対数曲線上で表すSpeed-of-Light(SOL)スコア。スコア0.5は最適化済みPyTorchベースライン、1.0は性能限界を表します。

当社のマルチエージェントシステムは、235の問題のうち149問題(63%)でベースライン性能を上回り、幾何平均比は1.38倍(38%の幾何平均高速化)でした。

235の問題のうち45問題(19%)では、マルチエージェントシステムはベースラインと比較して2倍を超える最適化を実現しました。

問題ごとに異なる最適化戦略

システムが様々なタイプの問題に適応できることを示すため、システムが自律的に導き出した異なる最適化戦略を、3つの問題を例に紹介します。

BF16 Grouped Query Attention with Paged Prefill

ページング付きプリフィルを伴うグループ化クエリアテンションは、現代的なLLM推論スタックにおける一般的なプロンプト段階の演算です。最適化された実装は、同じGPU VRAM上で、より長いコンテキスト長、より高い並行性、そしてより良いスループットをサポートできます。

エージェントは、Llama 3.1 8BのSGLang推論から抽出されたこのアテンション問題を最適化するためにCUDA C++を使用しました。エージェントはカーネルの改良を繰り返す中で、メモリロードと演算のための特定のハードウェア命令の使用、パーシステントカーネルによるスケジューリングの改善、入力サイズへのハイパー最適化に成功しました。

マルチエージェントシステムが生成したカスタムカーネルを、FlashInferライブラリの人間が最適化したベースラインと比較しました。その結果、システムは

原文を表示

Over the past few months, we've been developing a multi-agent system that can build, maintain, and deploy complex software autonomously. As part of that work, we've been testing the system in a variety of domains, including having it build a browser from scratch and solve a research-level math problem on the First Proof benchmark.

Recently, we began collaborating with NVIDIA on a new challenge: applying the multi-agent harness to optimize CUDA kernels. These are difficult technical problems with important real-world consequences: CUDA kernels are the core software that supports AI model training and inference on NVIDIA GPUs. Faster kernels mean better GPU utilization, reduced energy consumption, lower latency, and reduced cost per token—allowing providers to serve bigger, more capable models to more users at once.

Our multi-agent harness operated autonomously for three weeks across 235 problems. The system achieved an 38% geomean speedup by building and optimizing Blackwell GPU kernels from scratch, all the way down to the assembly level.

These levels of performance improvement are typically only found through months or years of work from highly experienced kernel engineers. The multi-agent system accomplished it in weeks, addressing a long-tail of kernel problems that had been impractical with existing approaches.

#Kernel optimization as a test of agent system capabilities

One of the best ways to evaluate long-running, multi-agent systems is to give them open-ended optimization problems where even we don't know the right answer. Kernel optimization problems meet this criteria: they provide measurable objectives that the system can iteratively optimize against, instead of targeting a simple known diff.

Today, engineers optimize kernels by breaking models into individual math operations and tuning each one separately. This makes the problem manageable but leaves performance on the table because piecemeal optimization misses potential gains from optimizing across the entire system simultaneously. To date, GPU performance has been limited by our inability to explore the full solution space beyond these manual simplifications.

With this experiment, we wanted to see if our multi-agent system could operate outside these constraints, exploring a broader solution space to produce faster kernels.

#SOL-ExecBench for problem generation and benchmarking

NVIDIA used SOL-ExecBench to generate 235 optimization problems from over 124 production open-source models such as Deepseek, Qwen, Gemma, Kimi, and Stable Diffusion. As opposed to synthetic data or toy kernels, each problem is a real-world constraint on training or inference workloads for a variety of model architectures: LLMs, diffusion, vision, audio, video, and multi-modal hybrids.

We also used SOL-ExecBench to benchmark multi-agent kernel solutions on 27 NVIDIA Blackwell 200 GPUs. SOL-ExecBench is an effective evaluator that compares kernel performance against existing software baselines and theoretical hardware performance limits. If agents use cheating tactics like caching and deliver performance beyond what a B200 can support, the pipeline invalidates the result.

#How we ran the experiment

The multi-agent system solved all 235 GPU kernel optimization problems in a single run by deploying a planner agent that distributed and rebalanced work across autonomous workers based on performance metrics.

The entire coordination protocol lived in a single markdown file that specified the output format, rules, and tests. The multi-agent system independently learned to call the benchmarking pipeline during its runs, creating a loop where the system continuously tested, debugged, and optimized kernels without any developer intervention.

In order to better gauge the multi-agent system's capabilities, we asked it to write its solutions in two languages in two separated runs, at opposite ends of the GPU abstraction spectrum:

CUDA C with inline PTX, which gives agents direct access to registers and ISA-level instruction, testing whether the system can reason about hardware at the lowest level.

CuTe DSL, which provides high-level composable abstractions with minimal presence in public training data, testing whether the system can learn novel APIs purely from provided documentation.

#38% speedup, with 19% of optimizations exceeding 2x improvements

We report performance of the multi-agent system in two ways:

Geomean speedup vs. PyTorch code that was optimized by a single agent as a baseline.

Speed-of-Light (SOL) scores that represent how good a solution is compared to theoretical hardware limits on a logarithmic curve. A score of 0.5 represents the optimized PyTorch baseline and 1.0 is the performance limit.

Our multi-agent system successfully outperformed baselines on 149 out of 235 problems (63%), with a geometric mean ratio of 1.38x (38% geomean speedup).

On 45 out of 235 problems (19%), the multi-agent system delivered optimizations greater than 2x compared to baselines.

#Different optimization strategies for different problems

To show the adaptability of the system across different types of problems, we highlight three problems where it organically arrived at distinct optimization strategies.

#BF16 Grouped Query Attention with Paged Prefill

Grouped-query attention with paged prefill is a common prompt-stage operation in modern LLM inference stacks. A well-optimized implementation can support longer contexts, higher concurrency, and better throughput on the same GPU VRAM.

The agent used CUDA C++ to optimize this attention problem extracted from SGLang inference for Llama 3.1 8B. As the agent iterated on the kernel, it successfully employed specific hardware instructions for memory loading and math, added improved scheduling via persistent kernels, and hyper-optimized for input size.

We compared the multi-agent system's custom kernel with a human optimized baseline in the FlashInfer library. We found that the system produced a solution approaching hardware limits with a SOL score of 0.9722, representing a 84% geomean speedup over the baseline.

#NVFP4 MoE Linear with Gating

This problem represents a common two-kernel pattern found in Mixture-of-Experts models like Qwen3, with the caveat that the input tensor and intermediate multiplication output are quantized to NVFP4 (4-bit floating point).

The agent correctly identified the quantization area as the primary bottleneck and accordingly fused scale calculation and rounding. Instead of scaling and then rounding during quantization, it used pre-computed threshold buckets to directly map FP32 values to FP4 codes, which is possible because there are only 16 possible NVFP4 values. Next, it applied these optimizations to larger test cases.

The agent ultimately surpassed the optimized PyTorch baseline, delivering a 39% geomean speedup and 0.58 SOL score.

#BF16 Matrix Multiplication

Matrix multiplication is a notoriously difficult problem to optimize because it requires deep understanding of the various hardware units and their scheduling. Fully performant matrix multiplication kernels (GEMMs) require inline PTX (akin to assembly language), pipelining, and staging within a kernel. As a result, writing fast GEMMs has been historically siloed to highly experienced kernel experts.

The Cursor multi-agent system generated a specialized CUDA C++ GEMM kernel from scratch, coming remarkably close (86%) to a meticulously tuned human baseline from the NVIDIA cuBLAS library. The system reached this result by independently learning to use Blackwell-specific instructions, optimizing memory reads and writes for the hardware, and then hyperoptimizing for the exact shapes.

And on small-M test cases, which are especially important for LLM inference decode, the multi-agent system kernel outperformed the library by up to 9%. This result points to multi-agent systems soon outperforming domain experts even on the hardest kernel problems.

#A multi-agent system for building software

While the multi-agent harness delivered a 38% geomean speedup over baselines, the median SOL score was still only 0.56, leaving significant room for further optimization. We believe that multi-agent solutions can be vastly improved with more compute, as we had hundreds of problems and agents running on only 27 GPUs. This limited our ability to take full advantage of the multi-agent system. With more GPUs, the system could explore even deeper and more novel solutions.

The most ambitious tasks in software are open-ended, without a clear solution. Single agent systems struggle here because models are best at narrowly scoped tasks they have already seen during training. We see the kernel optimization experiment as further validation that multi-agent architectures will quickly become the default approach to building software because they can tackle novel problems that fall far outside training data distribution.

The techniques we're researching here will soon inform Cursor's core product. If you're interested in working on hard problems in multi-agent coordination, the Cursor team would love to hear from you at hiring@cursor.com.

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