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採択課題 【研究概要一覧】

採択課題の研究概要一覧


平成28年度  平成28年度の採択課題一覧[PDF]
 採択課題数: 39 件(応募件数:47件)

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拠点課題IDがjhで始まる課題はHPCI-JHPCNシステム利用課題です.
jh160002-NAJ   分散メモリ型スーパーコンピュータにおける直接法と反復法の並列化行列解法の研究 /
Study on parallel algorithms for solving matrices by using iterative methods and direct methods on distributed-memory supercomputers
課題代表者 若谷彰良(甲南大学) /
Akiyoshi Wakatani(Konan University)
概要 現代のスーパーコンピュータは共有メモリ構造を持つマルチコアシステムのクラスタで構成されているが,この環境における,偏微分方程式の離散化で得られる対称行列及び非対称行列の問題に対する反復法及び直接法の並列化手法を研究し, 評価する.特に,反復法においてはSplitting-Up作用素を用いた前処理付き共役勾配法の実装を主な対象とし,直接法においてはDissection法による疎行列のグラフ分割と密行列部分のブロック化によって得られたLDU分解のタスクの非同期実行とデータ配置の最適化を主な対象として取り組む.
jh160007-NAJ   次世代降着円盤シミュレータの開発 /
Development of a Next Generation Simulator of Accretion Disks
課題代表者 廣瀬重信(国立研究開発法人海洋研究開発機構) /
Shigenobu Hirose(JAMSTEC)
概要 降着円盤は、重力天体の周りに形成される回転ガス円盤であり、降着ガスの重力エネルギーを磁気エネルギーや輻射エネルギーに変換するエンジンとして、様々な天体活動現象を駆動している。本研究課題では、この降着円盤におけるエネルギー変換過程を第一原理から理解するために、角運動量輸送を担う乱流や、輻射輸送、一般相対論的効果など、多様な物理を統合的に扱うことのできる「次世代降着円盤シミュレータ」の開発を目指している。
jh160008-NAH   熱中症リスク評価シミュレータの開発と応用 /
Development and Application of Risk Assessment Simulation Techniques on Heat Stroke
課題代表者 平田晃正(名古屋工業大学) /
Akimasa Hirata(Nagoya Institute of Technology)
概要 近年,多数の人が熱中症で搬送されており,死亡例も報告されている。そこで本研究は,熱中症環境における人の体温上昇を解析して熱中症のリスク評価を行い,熱中症予防の普及・啓発への貢献を目的としている。解析は様々な環境を模擬した仮想空間に配置した人体モデルに対して行う。解析コードをSX-ACEに最適化したことで,解析時間が短縮され,熱中症環境を模擬した解析が可能となった。今後は更なる高速化,基盤技術の開発を目指す。
jh160009-NAJ   タイルアルゴリズムの大規模適用時の通信最適化 /
Inter-node communication optimization of tile algorithms for matrix factorization in distributed memory environment
課題代表者 鈴木智博(山梨大学) /
Tomohiro Suzuki(University of Yamanashi)
概要 行列分解のタイルアルゴリズムは共有メモリ環境においては十分に高速な実装が得られているものの、分散メモリ環境においては十分な性能を発揮する実装が得られていない。タイルアルゴリズムのタスクには依存関係があるので、非同期にタスクを実行するために比較的小さいデータ量のノード間通信が多く必要となる。本研究の目的は、大規模問題に適用する行列分解のタイルアルゴリズムに対してノード間通信の最適化を行うことである。
jh160010-NAH   計算科学による大規模ナノ粒子創製プラズマ研究の新展開 /
Computational science toward innovative plasma-nanopowder mass-production
課題代表者 茂田正哉(大阪大学) /
Masaya Shigeta(Osaka University)
概要 スーパーコンピューターの高い性能を活かし,マイクロ~ミリメートルに渡る空間的マルチスケールの乱流渦に支配される熱プラズマの複雑流動およびナノ~ミリ秒に渡る時間的マルチスケールの形成過程が重畳したナノ粒子の集団的成長を数学表現した方程式系を数値的に解くことで,エネルギー・物質輸送現象のマルチフィジックスを解明するという計算科学に立脚した大規模ナノ粒子創製プラズマ研究の新機軸を打ち出す。
jh160012-NAJ   乱流混合と内部自由度のあるマイクロ粒子巨大集団との相互作用 /
Interaction bewteen tubulence and a large ensemble of micro particles with internal degrees of freedom
課題代表者 後藤俊幸(名古屋工業大学) /
Toshiyuki Gotoh(Nagoya Institute of Technology)
概要 乱流混合と内部自由度を持つ粒子集団の相互作用に関する数値計算を総合的に実施する.雲マイクロ物理過程と乱流混合輸送の相互作用を解析し,雲粒子の凝結・蒸発・衝突・併合過程による雲粒子の雨粒子への成長過程の解明,乱流による雲粒子,温度,水蒸気の混合輸送特性や揺らぎの効果などを調べる.また、鎖状高分子と乱流との相互作用を解析し,乱流抵抗低減の微視的メカニズムの解明を行う.
jh160013-NAH   超並列宇宙プラズマ粒子シミュレーションの研究 /
Massively-Parallelized Particle Simulation of Space Plasma Phenomena
課題代表者 三宅洋平(神戸大学) /
Yohei Miyake(Education Center on Computational Science and Engineering, Kobe University)
概要 本研究の目的は、Particle-in-Cell方式に基づく宇宙プラズマ粒子シミュレーションを最新の大規模並列計算機アーキテクチャへ効率的に実装し、宇宙プラズマ理工学の重要問題に適用することである。今年度は、これまで検討を進めてきたOhHelp分散メモリ並列・高効率スレッド並列、およびSIMDベクトル化の技術的知見を組み合わせ、メニーコア型クラスタ上での高効率プラズマ粒子計算の実現を目指す。これに加え、月や小惑星などの弱磁場小型天体周辺で予想される電子スケールのプラズマ電磁じょう乱現象、電子ハイブリッドシミュレーションによる、地球および惑星放射線帯の相対論的高エネルギー電子加速現象、の物理機構を大規模粒子シミュレーション解析により解明する。
jh160014-ISH   Data Locality Optimization Strategies for AMR Applications on GPU-accelerated Supercomputers /
Data Locality Optimization Strategies for AMR Applications on GPU-accelerated Supercomputer
課題代表者 アテイアモハメド ワヒブ(RIKEN) /
Mohamed Wahib(RIKEN Advanced Institute for Computational Science)
概要 Adaptive Mesh Refinement methods reduce computa- tional requirements of problems by increasing resolution for only areas of interest. However, in practice, efficient AMR implementations are difficult considering that the mesh hierarchy management must be optimized for the underlying hardware. Architecture complexity of GPUs can render efficient AMR to be particularity challenging in GPU-accelerated supercomputers. This poster presents a high-level framework that can automatically transform serial uniform mesh code annotated by the user into par- allel adaptive mesh code optimized for GPU-accelerated clusters. We show experimental results on three produc- tion applications. The speedups of code generated by our framework are comparable to hand-written AMR code while achieving good and weak scaling up to 1000 GPUs.
jh160015-NAH   空間経済学における秩序形成:産業・人口集積のコーディネーションと都市規模・空間パターンにおけるフラクタル構造の創発 /
Self-organization and emergence of order in spatial economics: Spatial coordination of population and industrial agglomerations
課題代表者 森知也(京都大学) /
Tomoya Mori, Yuki Takayama and Hiroshi Nakashima(Kyoto University, Kanazawa University and Kyoto University)
概要 先進諸国では都市化が進み、経済地理は都市群の産業構造と空間パターンで特徴付けられる。一方、都市の人口・数・産業構造の関係には秩序が観察され、特に、都市規模分布は概ね共通のべき乗則に従い、都市の産業構造は人口に関し階層性を持つ。更に、この秩序はフラクタル構造を持ち、国内の地域経済でも発現する。本研究では、規模の経済の程度の異なる多数産業からなる空間経済モデルを構築し、現実経済のデータと整合する産業構造下で上記の秩序形成を再現する。
jh160020-NAH   反応・相変化を伴う多分散系混相流の大規模シミュレーション /
Large scale simulation of polydisperse multiphase flow with reaction and metastability
課題代表者 松尾亜紀子(慶應義塾大学理工学部) /
Akiko Matsuo(Keio University)
概要 相変化・反応によって多分散性を有する分散相と連続相の二相から構成される混相流問題に対して,大規模解析を用いて現象解明に挑むとともに数値解析技術の向上を目指す.本研究では、「A:爆轟燃焼波と液滴との干渉」、「B:粉体の燃焼現象」、「C:水中高速飛翔体周りのキャビテーション現象」の3テーマに関して研究を実施する。
jh160022-NAHC   ポストペタスケールシステムを目指した二酸化炭素地中貯留シミュレーション技術の研究開発 /
Development of numerical simulation techniques for geologic CO2 sequestration on post-peta scale platform
課題代表者 山本肇(大成建設株式会社) /
Hajime Yamamoto(Taisei Corporation)
概要 地球温暖化対策の二酸化炭素の地中貯留技術では、地中圧入後のCO2の挙動を正確にシミュレートする技術が重要になる。本共同研究ではポストペタ・エクサスケールシステム上で大規模シミュレーションを実施するために「ppOpen-HPC」を活用した改良版「TOUGH2-MP」の高度化(並列メッシュ生成・領域分割手法,並列反復法による前処理付き疎行列ソルバー,並列リアルタイム可視化手法,自動チューニング),各計算プロセスのハイブリッド並列化(OpenMP/MPI)を実施する。
jh160023-NAH   核融合プラズマ研究のための超並列粒子シミュレーションコード開発とその可視化 /
Development of massively parallelized particle simulation code for fusion plasma research and visualization of the simulation results
課題代表者 大谷寛明(核融合科学研究所) /
Hiroaki Ohtani(National Institute for Fusion Science)
概要 トーラス系プラズマのディスラプション現象のように、微視的物理が装置全体に影響を与える現象に対して、微視的階層からの発生機構解明を目的として、プラズマ粒子コード群の整備から粒子コード結果のモデリング、可視化までの総合的な研究基盤の構築を目指す。今年度は、粒子コードのアルゴリズム再考やロードバランスライブラリの導入など、更なる最適化を目指す。粒子コードによる計算結果から格子解像度以下の運動の影響を評価し、巨視的な流体運動へと反映させるインターフェースを作成する。その場可視化ライブラリのFX100での最適化なども行う。
jh160024-NAHC   PM-2次元散乱パターンRMC法によるSPring-8実験からの3次元構造モデル構築のHPC利用スキーム構築 /
Construction of the use scheme of HPC to make three dimensional models from experimental data of SPring-8 by particle mesh two dimensional pattern reverse Monte Carlo analysis
課題代表者 冨永哲雄(JSR株式会社) /
Tetsuo Tominaga(JSR Corporation)
概要 SPring-8やJ-PARC/MLF等の小角散乱実験で観察される2次元散乱パターンから、3次元構造モデル構築を行う逆モンテカルロ法解析について、JHPCNのスパコンを利用して系統的に実施するための統合的な解析環境を構築する。今年度は、PM-2DpRMCコードのチューニング、大規模3D-FFTの効率的な実行、遠隔可視化装置の利用、実験データの実証検証を行う。
jh160025-DAHI   High-performance Randomized Matrix Computations for Big Data Analytics and Applications /
High-performance Randomized Matrix Computations for Big Data Analytics and Applications
課題代表者 片桐孝洋(東京大学) /
Takahiro Katagiri(Information Technology Center, Nagoya University)
概要 We are developing random sketching algorithms with high-performance implementations on supercomputers to compute singular value decomposition (SVD) and linear system (LS) solutions of very large-scale matrices. Few numerical solvers, especially randomized algorithms, are designed to tackle very large-scale matrix computations on the latest supercomputers. . We intend to develop efficient sketching schemes to compute approximate SVD and LS solutions of large-scale matrices. The main idea is to sketch the matrices by randomized algorithms to reduce the computational dimensions and then suitably integrate the sketches to improve the accuracy and to lower the computational costs. We intend to implement the proposed algorithms on supercomputers. One essential component of this project is to develop effective automatic software auto-tuning (AT) technologies, so that the package can fully take advantage of the computational capabilities of the target supercomputers that include CPU homogeneous and CPU-GPU heterogeneous parallel computers.
jh160027-NAJ   階層分割型数値計算フレームワークを用いた3次元電磁界解析の高速化研究 /
Acceleration of 3D Electromagnetic Field Analysis with a Numerical Framework based on Hierarchical Domain Decomposition
課題代表者 杉本振一郎(諏訪東京理科大学) /
Shin-ichiro SUGIMOTO(Tokyo University of Science, Suwa)
概要 電磁界解析分野はその問題の複雑さから,構造解析分野などに比べて分散並列化や高速化の研究が十分ではない.本研究では,主に通常の節点要素や実数向けに開発されてきた階層分割型数値計算フレームワークを,電磁界解析などに出てくる辺要素や複素数を用いた数値計算にも対応させ,3次元電磁界解析向けの並列有限要素解析ソルバとして整備し,ソルバ全体での演算効率・並列効率を向上させることを目標とする.
jh160028-NAJ   Multi-platform Development of Fusion Plasma Turbulence Code Toward Post-Petascale Era /
Multi-Platform Development of Fusion Plasma Turbulence Code toward Post-Petascale Era
課題代表者 前山伸也(名古屋大学) /
Shinya Maeyama(Nagoya University)
概要  核融合炉開発上の研究課題であるプラズマ乱流に関して、「京」で最適化した大規模シミュレーションによって、従来のスケール分離の仮定を覆すマルチスケール相互作用が発見された。
 本課題では、まず、メニーコアへの対応および通信オーバーラップ手法の拡張といったポスト「京」世代を見据えたコード開発を進める。次に、それを活用して、次期高性能プラズマを対象としたマルチスケールプラズマ乱流研究を展開する。
jh160029-NAH   海溝型巨大地震を対象とした大規模並列地震波・津波伝播シミュレーション /
Large-scale parallel simulation of seismic and tsunami waves for the study of mega-thrust earthquakes in subduction zones
課題代表者 竹中博士(岡山大学) /
Hiroshi Takenaka(Okayama University)
概要 2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震は、強い地震動と巨大な津波によって東日本地域に計り知れないほどの地震災害・津波災害をもたらした。そのためこの地震の詳細な断層破壊過程を明らかにし、巨大地震発生に至った過程や強震動・津波の生成メカニズムを考察することが重要な研究課題となっている。さらに、得られた破壊過程モデルによる広域的な観測地震動の再現性も検討すべき課題である。これらは他の海溝型巨大地震(海洋プレート沈み込み帯の巨大地震)による強震動や津波を評価・予測するうえでの基盤ともなる。我々はこのような課題に取り組むために、時間領域差分法(Finite-Difference Time Domain)による大規模地震波・津波伝播シミュレーション手法の開発と応用を進めてきた。平成28年度にはこれらの研究を受けて、東日本地域の地球内部構造モデルを系統的に改良する理論や手法の検討や、南西諸島全域を含む3次元改良構造モデルの検討などの研究を進める。
jh160031-NAH   多結晶粒成長メカニズム解明のためのフェーズフィールドクリスタル法の大規模GPU計算技術の開発 /
Development of large-scale GPU computing technique for phase-field crystal simulation of polycrystalline grain growth
課題代表者 山中晃徳(東京農工大学) /
Akinori Yamanaka(Tokyo University of Agriculture and Technology)
概要 複数GPUを用いたフェーズフィールドクリスタルシミュレーションの高速計算技術を開発することを主な目的とし, 東京工業大学のGPUスーパーコンピューターTSUBAME2.5において結晶粒成長シミュレーションの大規模計算の実施を目指す.
jh160032-NAJ   高速CFDコードを用いた次世代空力応用研究プラットフォーム構築に向けた実証研究 /
A study for demonstration on the building of a next generation applied aerodynamics research platform using a fast CFD code
課題代表者 松尾裕一(宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所) /
Yuichi Matsuo(Japan Aerospace Exploration Agency)
概要 JAXAでは,非構造の圧縮性から高速計算実行が可能な汎用流体解析(CFD)コードFaSTAR (FaST Aerodynamic Routines)を開発している.FaSTARは,MPIによる並列実行が可能で,ワークステーションからスパコンまで,任意の環境で動作できる.また,JAXAから全国の大学に提供されており,平成27年度現在18大学3高専の授業や研究に利用されている.しかしながら,地方大学では,ワークステーション利用が主であり,研究進展により大規模な並列計算やパラメータスタディが必要となっても,計算機環境が手元にないためスパコンが整備されている大学との環境差問題が顕在化しており,産学公横断による大規模実行環境の整備が待たれているところである.本研究では,空力最適化フレームワークを構築し,プラズマアクチュエータによる流体制御最適化等に適用することを通じて,CFDなどのツールや並列計算実行環境を用いた研究プラットフォームを構築することにより,空力応用研究の高度化・現代化,成果創出の加速化に資することを目指す.
jh160035-DAJ   ランダム神経回路網における同期解析のための大規模計算 /
Large-scale Computation for Synchronization Analysis with Random Neural Networks
課題代表者 末谷大道(大分大学) /
Hiromichi Suetani(Oita University)
概要 リザーバコンピューティングという手法を利用してランダム神経回路網による時系列データの同期解析を実施する。与えられた時系列データに同期する神経回路網を構成するために、異なるパラメータの計算を同時並行に実施し、一定の基準を満たさない試行は棄却し、有力な候補からより最適なパラメータを逐次的に選択していくという手法をとる。この手法の効率を評価するとともに、データ同化など関連する応用分野への適用を試みる。
jh160036-NAH   高分子材料系の粗視化MDの次世代大規模HPC利用の基盤的研究 /
Basic research of next generation large scale HPC use for coarse grained MD of polymer materials
課題代表者 萩田克美(防衛大学校) /
Katsumi Hagita(National Defense Academy)
概要 ナノ粒子充填高分子材料・ゴム材料の大規模粗視化MD計算について、より現実の材料との比較を可能とするために、ゆっくりした延伸下の応力歪曲線を精度よく予測する近似手法の検討やSPring-8実験に対応した2次元散乱パターン解析などについて、基礎的な検討を進める。それにあたり、最新鋭のHPC活用は強力な武器であり、計算科学ー計算機科学の連携により、コミュニティとしてのインフラを整備する。
jh160037-NAJ   高精度即時予測のためのGPU津波シミュレーターの開発 /
Development of GPU Tsunami Simulator for Tsunami Real-time Forecast
課題代表者 青井真(国立研究開発法人防災科学技術研究所) /
Shin Aoi(National Research Institute for Earth Science and Disaster Resilience)
概要 多様な津波シナリオを考慮した津波即時予測・ハザード評価の基盤となる超大規模津波シミュレーションデータバンクの構築に向けて、①高精細津波遡上計算をGPU環境で高速実行するコードを開発し、②GPU用に開発する局所細分化適合格子法により計算負荷の低減と、③大規模地震波伝播解析から沿岸構造物の被災条件を絞込む手法の開発により更なる効率化を図り、いまだかつてない規模での大量の津波シミュレーションを実施可能にする。
jh160038-NAH   フェーズフィールド法と分子動力学法による大規模粒成長シミュレーション /
Very-large-scale grain growth simulations using multi-phase-field and molecular dynamics methods
課題代表者 高木知弘(京都工芸繊維大学) /
Tomohiro Takaki(Kyoto Institute of Technology)
概要 粒成長は,材料組織形成過程において最も重要かつ基本となる現象である.本研究では,東工大のGPUスパコンTSUBAMEを用いた大規模フェーズフィールドシミュレーションと大規模分子動力学シミュレーションにより,高精度な粒成長シミュレーションを可能とする.
jh160039-NAJ   HPC技術を活用した電磁場解析の高度化 /
Advanced Electromagnetic Field Analyses Based On HPC Technology
課題代表者 岩下武史(北海道大学) /
Takeshi Iwashita(Hokkaido University)
概要 本研究では,様々な電気機器,電子デバイスの設計や評価に広く用いられ,実応用上の設計作業では欠くことのできないものとなっている電磁場解析の高度化に取り組む。具体的に,実応用問題で用いられる解法を対象とし,以下の3つの研究課題に取り組む。
1 時空間タイリングによる3次元FDTD解析の高性能化(高周波電磁場解析)
2 ヒシテリシスを考慮した電動モータ解析の高速化(低周波電磁場解析)
3 新しい誤差修正法による電磁場解析の高速化 (低周波電磁場解析)
jh160040-NAJ   分子動力学計算ソフトウェアMODYLASのメニーコアおよびワイドSIMDアーキテクチャ対応並列化に関する研究 /
Parallelization of general-purpose molecular dynamics software MODYLAS optimized for many cores and wide SIMD architectures
課題代表者 安藤嘉倫(名古屋大学) /
Yoshimichi Andoh(Center of Computational Science, Graduate School of Engineering, Nagoya University)
概要 本研究では, 昨年度に続き汎用分子動力学計算ソフトウェア MODYLAS に対して FX100 および Xeon Phi といった次世代のメニーコア・ワイドSIMD型の計算機, さらには将来のエクサスケールマシンの性能を発揮 させるためのスレッド並列およびワイドSIMDへの最適化チューニングを行う. 必要に応じてハードウェアに 適合したアルゴリズム開発についても行い, 将来的にエクサスケールマシンと MODYLAS によって数億から 10 億原子系での 1μ秒を超えた実用的な MD 計算を可能にすることを目標とする.
jh160041-NAHI   Hierarchical low-rank approximation methods on distributed memory and GPUs /
Hierarchical low-rank approximation methods on distributed memory and GPUs
課題代表者 横田理央(東京工業大学) /
Rio Yokota(Tokyo Institute of Technology, Global Scientific Information and Computing Center)
概要 本研究課題ではH行列のOpenMP・MPIハイブリッド実装であるHACApKをGPU実装へと拡張する。そのためにテネシー大学のJack Dongarraのグループで開発されている小規模ブロック行列用のBLASライブラリであるMAGMAの拡張版をHACApKに実装する。そのために、国際共同研究としてJack Dongarraのグループの山崎研究員に参加していただき、HACApKとblock MAGMAのインターフェイスの開発を行う。
jh160042-NAH   適合細分化格子を用いた格子ボルツマン法による非球形固体粒子との直接相互作用計算に基づいた大規模混相流シミュレーション /
A Large-scale multiphase simulation based on direct interaction between non-spherical particles and fluid using Lattice Boltzmann Method with Adaptive Mesh Refinement
課題代表者 青木尊之(東京工業大学) /
Takayuki Aoki(Global Scientific Information and Computing Center, Tokyo Institute of Technology)
概要 固体粒子を多数含んだ混相流は化学プラントなどの流動層で非常に重要な役割を果たしているが、その流体力学的振る舞いは十分に理解されていない。これまでの経験則に基づいた相互作用のモデルを用いるのではなく、粒子間衝突や非球形の粒子形状を考慮する直接相互作用計算に基づく大規模混相流シミュレーションをGPUスパコンで実証する。計算手法はD3Q27型格子ボルツマン方とMRT時間積分を用いる。また、計算安定化のためにLESモデルとして提案されているコヒーレント構造スマゴリンスキー・モデルを導入する。
jh160045-MDJ   高レイノルズ数乱流現象解明のための計算・実験科学研究ネットワーク形成 /
Numerical and Experimental collaborative study for breakthrough of high-Reynolds number turbulent flows and its application
課題代表者 山本義暢(山梨大学) /
Yoshinobu Yamamoto(University of Yamanashi)
概要 本研究では,壁乱流における大規模組織構造が顕著となるレイノルズ数領域において直接数値計算(Direct Numerical Simulation, DNS)データベース構築及びその応用のための研究ネットワーク形成を目指すものである.想定する計算規模は,400 [Eflop, Exa Floating-point Operations]以上の演算量に達し,従来の手法及び解像度を確保した上での単純拡張では実現が困難である.計算アルゴリズム,並列化手法,さらにはポスト処理を含めた連携体制が不可欠である.また必要データベースを限定した上での解像度低減も不可避な状況である.本研究ネットワークにおいては,数値流体力学,実験流体力学,計算機科学及び計算科学の研究者が協力し,データベース応用(例えば実験手法の開発・精度検証)を前提とし,利用可能計算機資源における実現性を確保するための計算科学的手法開発を実現する.そして今後の世界最大レイノルズ数領域における乱流輸送現象解明へのブレークスルーへの足掛かりとする.
jh160046-NAJ   次世代トランジスタの量子輸送シミュレーションに関する研究 /
Quantum Transport Simulator for the Next Generation Transistors
課題代表者 森伸也(大阪大学) /
Nobuya Mori(Osaka University)
概要 次世代の新材料トランジスタの性能予測に向けた,スーパーコンピューター支援による量子輸送デバイスシミュレータの開発とその性能評価を研究目的とする.具体的には,(1) H27年度にSX-ACEに移植したシミュレータを用いて,ナノワイヤトランジスタの大規模量子輸送シミュレーションを行う.(2) ポアソン方程式の並列化行列解法に関して,前処理部分の通信コストを削減する手法および通信を無くした通信フリーな手法をSX-ACEに実装し,性能評価を行う.(3) 実空間DFTプログラムとNEGFプログラムとを連成させ,次世代ナノワイヤトランジスタの弾道輸送特性を計算する.
jh160047-NAJ   大規模計算資源を援用した有翼式宇宙往還機の実用的なエアフレーム・推進統合設計 /
High-fidelity Multi-desciprinaly Design of Winged Space Craft Using High Performance Computing
課題代表者 金崎雅博(首都大学東京) /
Masahiro Kanazaki(Tokyo Metropolitan University)
概要 本研究では,次期宇宙輸送のためのサブオービタル有翼ロケット実験機の定点帰還と,それによる整備コストなどの低減に着目し,実現可能な有翼ロケットの設計・空力計算をおこなう.有翼ロケットは世界的にも経験が少ない分野であり,大規模な計算機援用設計技術の適用によって空力・推進を含めた多分野にわたる実用的な検討が期待される方法であり,その検討方法に加え,分野横断組織についての紹介も行う.
jh160048-NAJ   自然災害予測に資する流体・構造連成解析のV&V /
Verification & Validation of fluid-structure interaction simulation tools for the natural disaster prediction
課題代表者 浅井光輝(九州大学) /
Mitsuteru Asai(Department of Civil Engineering, Kyushu University)
概要 災害大国である我が国においては,防災・減災を目的とした対策事業が幅広く展開されているが,それでもなお毎年のように災害の被害は繰り返されている.そのため,様々な物理現象が複合的に連成し,時間・空間スケールも大規模になる自然災害予測シミュレーションを合理的に取り扱う解析手法の確立が求められている.自然災害のシミュレーションに対して,大規模計算資源を活用することによって数値解析の検証・妥当性確認を実施したうえで,信頼性の高い解析技術の基盤を構築し,これまでにない詳細かつ高精度な自然災害予測シミュレーターの構築を目指す.
jh160050-NAJ   超多自由度複雑流動現象解明のための計算科学 /
Computational Science of Multi-Degree-of-Freedom Complex Turbulent Flow Phenomena
課題代表者 石原卓(名古屋大学) /
Takashi Ishihara(Nagoya University)
概要 複雑流動現象の解明のため本年度実施する研究の概要は以下の通りである。(1)世界最大規模乱流DNSデータの組織的な解析を行い、高レイノルズ数乱流の特徴を解明する。また、圧縮性乱流の大規模DNSを目指したコード開発を行う。(2)高レイノルズ数乱流および圧縮性乱流中で粒子追跡を行い、粒子の濃集の性質を解明する。(3)等温壁近傍の乱流燃焼を解像する3次元DNSコードを開発し、壁近傍の燃焼の物理を解明する。
jh160051-NAH   高精細計算を実現するAMR法フレームワークの構築 /
Development of an AMR framework to realize effective high-resolution simulations
課題代表者 下川辺隆史(東京工業大学) /
Takashi Shimokawabe(Tokyo Institute of Technology)
概要 格子に基づいたシミュレーションでは、広大な計算領域の場所によって求められる精度が異なる問題に有効な手法が要求されてきている。GPU計算では、GPUが得意なステンシル計算を活用しながら、高精度が必要な領域を局所的に高精細にできる適合細分化格子(AMR)法が有効である。本研究では、様々な解像度のステンシル計算を高性能に実行する手法やGPU間の計算負荷を均等とする動的負荷分散を実現するGPUスパコン用のAMR法を確立し、これを汎用的に利用できるフレームワークを構築する。
jh160052-ISH   耐災害性・耐障害性の自己検証機能を具備した広域分散仮想化基盤に関する研究とその実践的運用 /
A Research and a Practical Operation for the wide-area distributed virtualization infrastructure with disaster-tolerance and fault-tolerance evaluating system
課題代表者 柏崎礼生(大阪大学) /
Hiroki Kashiwazaki(Osaka University)
概要 広域に分散した研究組織が計算機資源を提供し合うことにより広域分散ストレージシステムを構築する。このシステムを利用した仮想化環境を構築し、この上で動作する様々なアプリケーションの検証と評価を行う。Software Defined Network (SDN)を用いて意図的な障害を発生させ、耐災害性・耐障害性の検証を行う基盤を構築する。
jh160054-NAH   実海域の船舶挙動の推定に向けた大規模計算手法の開発 /
Developments of large-scale CFD simulations of ship behaviour and performance
課題代表者 小野寺直幸(国立研究開発法人海上技術安全研究所) /
Naoyuki Onodera(National Maritime Research Institute)
概要 船舶の推進性能・操縦性の向上は省燃費性能や安全性に直結するため、水槽実験やCFD ソフトウェアによる解析等の多くの研究が行われている。しかしながら、水槽設備や計算機資源の制約により、模型船を用いた性能評価が主であり、実船の実海域での性能は模型船結果から経験的な知識を用いて推定される。本課題では、実海域における船舶を対象とした大規模計算を実施することで、模型船と実船間のスケールの影響を受けない解析手法の構築およびスーパーコンピューターに適した大規模自由表面流解析手法を提案する。
jh160055-NAHI   Cerebrospinal Fluid Flow Analysis in Subarachnoid Space /
Cerebrospinal Fluid Flow Analysis in Subarachnoid Space
課題代表者 江川隆輔(東北大学) /
Ryusuke Egawa(Cyberscience Center, Tohoku University)
概要 本研究は,くも膜下腔内の脳脊髄液の振る舞いを時間的,空間的に高い解像度で再現することを目指しています.くも膜下腔内の脳脊髄液の振る舞いを理解することは,脳,脊髄・背骨に関係する疾患の発症プロセス解明に極めて重要だとされています.独ジーゲン大学との国際共同研究を通して,ジーゲン大学で開発が進めれている本シミュレーションコードをSX-ACEに実装することで,効率的なシミュレーションの実現に取り組んでいます.

jh160056-ISH   Toward a resilient software defined infrastructure to support disaster management applications /
Toward a resilient software defined infrastructure to support disaster management applications
課題代表者 渡場康弘(奈良先端科学技術大学院大学) /
Yasuhiro Watashiba(Nara Institute of Science and Technology)
概要 本課題では、災害発生時においてもビッグデータ解析の継続的な分散協調可視化環境を支えるためのSoftware-defined IT インフラストラクチャのプロトタイプ開発を行う。本研究では、災害発生時の状況に応じて必要とされるインフラストラクチャを柔軟に再構成可能な分散型大規模災害統合情報システムの実現を目指している。
jh160057-NAH   動的負荷分散によるGPU スパコンを用いた粒子法の大規模シミュレーション手法の開発 III − Debris Flow の衝撃による構造物の破壊 − /
Development of a Powerful Tool for the Effective Particle Simulations of Debris Flows Using Dynamic Load Balance on a GPU Supercomputer.
課題代表者 都築怜理(海洋開発研究機構) /
Satori Tsuzuki(Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology)
概要 昨年度は、空間充填曲線を用いた動的負荷分散によりSPH法の大規模GPU計算において大幅な並列化効率の向上を達成した。本年度は計算手法の応用化に取り組み、①地形や構造物と流体との連成、②構造物の破壊などの高度な実問題の大規模計算を実現する。地形や構造物をFEMで表現し、SPH法による流体との連成計算を可能にする。構造物を粒子で表現する場合には脆性破壊も扱う。多数の物体を含む場合にも高い並列化効率を維持できるようにする。これらにより現実レベルの自然災害シミュレーションをGPUスパコンで可能にする。
jh160060-NAJ   環オホーツク圏の海洋シミュレーション /
Simulations of Ocean Circulation and Mixing in the Pan-Okhotsk Region
課題代表者 中村知裕(北海道大学) /
Tomohiro Nakamura(Hokkaido University)
概要 オホーツク海周辺の海洋・大気は日本の気候や北太平洋の海洋環境を左右しているが、近年は地球温暖化にさらされて変化しつつある。本課題では、その理解と再現に向けて数値シミュレーションとモデルの高速化チューニングを実施している。今年度は昨年度までの成果をもとに、(a) 高分解能化した海洋鉄循環シミュレーションを用いた感度実験、(b) 海洋潮汐混合過程の1つ「渦と内部波の相互作用」の数値実験を、複数の形状の渦について行う。加えて、(b)に用いる海洋非静水圧モデルの高速化を検討する。

JHPCN : Japan High Performance Computing and Networking plus Large-scale Data Analyzing and Information Systems
Update: 2015.12.7