学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点

採択課題 【研究概要一覧】

採択課題の研究概要一覧


平成30年度  平成30年度の採択課題一覧[PDF]
 採択課題数: 52 件(応募件数:70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.
jh180003-NAH   電磁流体力学乱流の高精度・高並列LESシミュレーションコード開発研究 /
Development of LES code for magnetohydrodynamic turbulence
課題代表者 三浦英昭(核融合科学研究所) /
Hideaki Miura(National Institute for Fusion Science)
概要 プラズマ乱流の研究のため、巨視的なスケールについては電磁流体力学(MHD)方程式を解きつつ、ミクロスケールについては乱流の運動論的性質を定性的に組み込んだ現象論的モデル(サブグリッドスケールモデル、SGSモデル)で代替する、ラージ・エディ・シミュレーション(LES)コードの開発研究を行う。また、このコードによるシミュレーション結果の可視化のため、「4次元ストリートビュー」の開発を行う。
jh180006-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閉じ込め崩壊現象のように、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指して、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図る。今年度は、コード開発では、(1)PASMOコードのOhHelpライブラリに対応した開放系境界条件のコード化、p3bdコードの領域分割型分散並列化コードの開発をさらに進め、同コードの最適化、計算検証などの実施。(2)MHDコードの微視的効果の導入・整備と粒子シミュレーションとの比較、多階層モデル研究におけるパラメータ繰り込み型手法に焦点を当てた運動論効果のモデリング研究。(3)その場可視化研究では、これまでに確認した開発方針に基づいて開発を進めるとともに、CAVE用及びPC用点群ビューアの充実を図り、カーテシアン以外の座標系の検討を進める。コード開発とともに、各物理課題の研究として、磁気再結合研究では実験の環境により近い大規模なシミュレーションの実施、フィラメント構造現象研究では不純物イオン輸送の研究とともにフィラメント現象における磁力線方向のダイナミクスの研究、高速粒子による波動励起に関する研究では高速粒子の注入と損失を含めた計算を行って、それらの効果を調べる。
jh180007-MDH   エアリード楽器および音響機器における大規模音響流体解析 /
Large scale acoustic-fluid analysis on air-jet instruments and some pieces of acoustic equipment
課題代表者 高橋公也(九州工業大学) /
Kin'ya Takahashi(Kyushu Institute of Technology)
概要 本研究では、低マッハ数における流体音(空力音)発生機構の大規模解析を行う。特に、エッジトーンを音源とするリコーダー、オルガンパイプ、オカリナ等のエアリード楽器の発音機構、木管楽器の音孔の開閉に伴う異音の発生機構、リード木管楽器マウスピース内音圧の発生機構、エオルス音の発生機構、バスレフスピーカーのポートノイズの発生機構等の問題を取り扱う。低マッハ数における流体音は、航空騒音等で問題となる高マッハ数の流体音と異なる特性を持つことが知られている。そこで、低マッハ数における流体音の発生メカニズムとその特性(例えば、流速と発生する音響エネルギーの関係)を明らかにするために、LESを用いた圧縮流体の高精度の数値計算を行い、流体音の基礎理論に基づく解析を行う。圧縮流体の解析では、流体と音を同時に再現するために、より細かなメッシュが必要であり、時間刻みも10-7~10-8 sにすることが必要で、2次元の計算でも計算機の負荷は極めて大きい。さらに、2次元と3次元では流体および音の性質が異なることが知られている。そのため、流体音の発生メカニズムの解明には大規模な3次元計算を行う必要がある。これまでの研究で、2次元計算に基づく基礎的な解析および一部の3次元解析を行ってきた。本研究ではこれまでの研究をさらに発展させ、3次元解析に必要な大規模並列解析の効率化とそれに伴うプレポスト処理および可視化の問題を解決し3次元の流体音の発生機構の解析を行う。さらに、低マッハ数領域の圧縮流体の計算に必要なOpenFOAMの開発改良を行う。
jh180009-NAH   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 tubulent mxing and 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
jh180012-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)
概要 本研究では,エクサスケールを視野に入れた階層的低ランク近似法の分散メモリ・GPU上での高性能な実装を行うことを目的とする。このとき重要になるのが比較的小さな密行列の高速な処理である。 Tennessee大学のDongarraグループではまさにこのような小さな密行列のバッチ処理をGPU上で高速に行うライブラリを開発しており、JHPCNの国際共同研究として行うことでこの技術をいち早く導入できる。

昨年度はマルチGPU化とスケーラビリティの向上を目指すとともに、block MAGMAを用いた単体GPU性能の更なる向上を図ったが,今年度はマルチGPU上で行列分解を行う際の負荷分散アルゴリズムやbatch MAGMAを用いる際の階層的データのストリーム化について開発を行う。
jh180017-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 evaluation for 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 熱中症は、周辺環境、服装、活動環境などによって発症するリスクが大きく異なる。これらの影響を考慮し、生体内における各種パラメータ変化を時間的に追跡、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。本課題では、太陽光ばく露解析の高精度化を行い、訪日外国人を対象とした熱中症リスク評価の実施に向けて、熱帯・温帯・寒帯地域出身者の代謝量や汗腺数などの相違を考慮したデータベースを構築する。
jh180018-NAJ   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(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、メニーコア向け高効率プラズマ粒子計算に関して、集団通信アルゴリズムの再検討を通して、プロセス間通信の最適化を実施する。また計算解法自体も陰解法の導入により、より大規模な計算対象に適用可能なモデルとする。これに加え、月や小惑星などの周辺で予想される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。
jh180020-ISJ   高分子材料の破壊・構造形成時の2次元散乱パターンとディープラーニング分析技術の開発 /
Developments of information infrastructure for deep learning based analysis of two-dimensional scattering patterns of polymer materials during fracture and formation processes
課題代表者 萩田克美(防衛大学校) /
Katsumi Hagita(National Defense Academy)
概要 高分子材料の破壊・構造形成時の2次元散乱パターンについて、ディープラーニングをベースとした分析技術を開発するために有用なHPC情報基盤技術の検討を行う。本研究課題では、高分子材料を模擬した大規模MD計算で、SPring-8などの散乱実験で観察される2次元散乱パターンを中心に実験データと内部のミクロ構造の関連をディープラーニングベースで解析する手法開発の効率を向上させるHPC情報基盤的な検討を行う。
jh180021-NAJ   中間質量ブラックホールの理解に向けた星の衝突・破壊 に関する研究 /
Numerical simulation of stellar mergers, disruptions, and explosions
課題代表者 谷川衝(東京大学) /
Ataru Tanikawa(College of Arts and Sciences, The University of Tokyo)
概要 中間質量ブラックホールは102から105太陽質量程度のブラックホールである.このブラックホールは,大質量星のコア崩壊から形成される恒星質量ブラックホールが銀河中心に存在する巨大ブラックホールまで成長する過程を明らかにする上での鍵となるはずであるが,ほとんど見つかっていない.そのため我々は,中間質量ブラックホールを効率的に発見できる可能性のある中間質量ブラックホールによる白色矮星の潮汐破壊とその熱核爆発,中間質量ブラックホールを直接形成する可能性のある主系列星の合体について,大規模数値シミュレーションを用いて,精力的に研究している.今回はそれらの成果を報告する.また,白色矮星の熱核爆発は様々な状況で起こりうるため,白色矮星が熱核爆発を起こしたからといって,中間質量ブラックホールの潮汐破壊が原因とは限らない.そのため,我々は他の状況で白色矮星が熱核爆発を起こした場合,どのように観測できるかについても研究している.ここではその成果についても紹介する.
jh180022-NAHI   Innovative Multigrid Methods /
Innovative Multigrid Methods
課題代表者 中島研吾(東京大学) /
Kengo Nakajima(The University of Tokyo)
概要 In the present work, we are developing robust and efficient GMG and AMG methods, where we are focusing on development of algorithms for (1) efficient and robust smoother, (2) parallel global reordering/aggregation methods for robustness, (3) utilization of near-kernel vectors for robustness, and (4) hierarchical methods for scalability. Moreover, we develop new algorithms for Parallel-in-Space/Time (PinST).
jh180023-NAH   高性能・変動精度・高信頼性数値解析手法とその応用 /
Large-scale Simulations by Advanced Numerical Methods with High-Performance/Adaptive-Precision/High-Reliability
課題代表者 中島研吾(東京大学) /
Kengo Nakajima(The University of Tokyo)
概要 本研究は,最先端のスパコン向けに開発された高性能数値アルゴリズムに対して,半精度から倍精度,倍々精度までの広範囲をカバーする変動精度演算を適用し,精度保証,そのための自動チューニング手法を開発する。開発された手法を様々なアプリケーションに適用することで,低精度を中心とした変動精度演算の科学技術シミュレーションへの有効性を検証する。開発したアルゴリズム,アプリケーションの消費電力の直接測定によって,各計算の特性と低精度演算の有効性を消費電力の観点から検討する。
jh180024-MDJ   Physiologically realistic study of subcellular calcium dynamics with nanometer resolution /
Physiologically realistic study of subcellular calcium dynamics with nanometer resolution
課題代表者 中島研吾(東京大学) /
Kengo Nakajima(The University of Tokyo)
概要 This project aims to enable subcellular calcium dynamics simulations with physiological realism, for studying the impacts of cardiac pathological changes, including structural changes in the shape and spread of calcium release units, altered number of calcium release channels, and altered gating kinetics of the channels. We also want to enrich the general knowledge about performance optimization of multiple inter-tangled stencil computations, and investigate the possibility of analyzing huge volumes of simulation results in-situ with help of high-speed file cache systems.
jh180026-NAJ   High Performance Computational (HPC) Studies on Beyond the Standard Model of Particle Physics using Atoms and Molecules /
High Performance Computational (HPC) Studies on Beyond the Standard Model of Particle Physics using Atoms and Molecules
課題代表者 DAS BHANU PRATAP(東京工業大学) /
DAS BHANU PRATAP(Tokyo Institute of Technology)
概要 The beyond the Standard Model (BSM) physics that we shall be exploring in this research are the electric dipole moment (EDM) of the electron and nuclear which can arise due to the violations of symmetries of space and time due to exotic forces between subatomic particles. The high performance computations of the electron and nuclear EDMs to test BSM physics will be carried out in the framework of relativistic quantum mechanics such as the Dirac-Hartree-Fock (DHF) equation and the relativistic coupled cluster (RCC) amplitude equations.
jh180027-DAJ   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(名古屋大学) /
Takahiro Katagiri(Information Technology Center, Nagoya University)
概要
jh180028-NAJ   非局所弾性理論に基づく格子欠陥力学場のアイソジオメトリック解析 /
Isogeometric analysis for nonlocal stress field around lattice defects
課題代表者 垂水竜一(大阪大学) /
Ryuichi Tarumi(Osaka University)
概要 固体材料が示す強度や力学特性は,材料内部に存在する格子欠陥の力学場に強く依存することが知られている.本研究課題では,非局所弾性理論に基づくアイソジオメトリック解析の大型並列計算機への実装,および固体材料中の線欠陥(ボルテラ欠陥)と点欠陥(格子間原子・原子空孔)近傍に形成される応力場の解析,という二つの研究目的を設定する.本研究課題の遂行により,スーパーコンピュータを用いた高精度な格子欠陥力学場の解析手法確立を目指す.
jh180029-NAJ   Implementation of parallel sparse solver on CPU-GPU hybrid architecture /
Implementation of parallel sparse solver on CPU-GPU hybrid architecture
課題代表者 鈴木厚(大阪大学) /
Atsushi Suzuki(Cybermedia Center, Osaka University)
概要 Dissection直接法ソルバーは有限要素法や有限体積法から得られる大規模疎行列のLU分解を共有メモリー計算機で並列に実行する. 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BLASレベル3のDGEMM/DTRSMルーチンを効率的に用いる. また先送り付き軸選択によりブロック化の導入後にもLU分解の精度を保つことができる. このコードをCPU-GPU混合のハードウェアに実装することを目的とする. 軸選択操作をCPUで, BLASレベル3ルーチンをGPUで実行することで高速化を図る.
jh180030-NAJ   Large scale simulation on detonation propagation in disk-shaped rotating detonation engine combustor /
Large scale simulation on detonation propagation in disk-shaped rotating detonation engine combustor
課題代表者 松尾亜紀子(慶應義塾大学) /
Akiko Matsuo(Keio University)
概要 燃焼形態としてデトネーションを用いると,従来の燃焼器と比較して理論熱効率が高く構造が単純な燃焼器を作成する事が可能となる.本研究ではデトネーション利用燃焼器の一つである円盤型回転デトネーション燃焼器(DSRDC)に着目した.DSRDC内における現象理解と性能向上のため,燃焼器の曲率と燃料供給により形成される混合気の不均一性がデトネーションの伝播に与える影響を大規模数値解析によって調査する.
jh180032-NAJ   Cartesian-Based CFD/CAA Hybrid Method for Noise Prediction in Aerospace Fields /
Cartesian-Based CFD/CAA Hybrid Method for Noise Prediction in Aerospace Fields
課題代表者 佐々木大輔(金沢工業大学) /
Daisuke Sasaki(Kanazawa Institute of Technology)
概要
jh180034-NAH   MPF法によるトポロジー最適化を用いた負荷バランスとノード間通信低減を両立させる動的領域分割の開発 /
Domain Partitioning with Compatibility between Load Balance and Communication Cost using Topology Optimization of MPF Method
課題代表者 青木尊之(東京工業大学) /
Takayuki Aoki(Tokyo Institute of Technology)
概要 動的なAMR法を用いる大規模ステンシル計算などでは、単純な領域分割が行えない。空間充填曲線を用いる方法は計算負荷を均一に分割することができるが、分割された領域境界が凹凸形状になり、ノード間通信が大きなオーバーヘッドになるためにスケーリングが悪化してしまう。マルチフェースフィールド法のトポロジー最適化により、計算負荷のバランスとノード間通信の低減を両立させる動的領域分割法の開発を行う。
jh180035-NAH   界面に適合するAMR法を用いた非圧縮性気液二相流の完全陽解法計算とGPU実装 /
A Fully-explicit Computation for Incompressible Gas-liquid Two-phase Flows with Mesh Refinement Adapting to Interfaces and Implementation on a GPU Supercomputer
課題代表者 青木尊之(東京工業大学) /
Takayuki Aoki(Tokyo Institute of Technology)
概要 これまでの非圧縮性気液二相流計算は殆どの場合に半陰解法を用いるため、計算規模を大きくすると圧力のPoisson方程式を解くための疎行列ソルバーの収束性が低下し、大規模計算を行うことが非常に困難となる。非圧縮性流体は実際には低マッハ数の流れであり、圧縮性の流体方程式を完全陽解法で計算することにより、大規模な非圧縮性気液二相流計算を行う。さらにAMR法で高解像度格子を気液界面に適合させることにより、劇的な高速化を行う。
jh180036-NAH   データ同化による粒界異方性物性データベースの構築と大規模フェーズフィールド粒成長計算 /
Database development of grain boundary anisotropic properties by data assimilation and large-scale grain growth phase-field simulations
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(grain growth)は金属材料の機械的特性を決定する極めて重要な現象であり,現象解明と組織制御の高精度化が喫緊の課題である.本研究では,分子動力学(MD)法 とフェーズフィールド(PF)法をデータサイエンスを用いて融合させ,粒界異方性物性のデータベースを構築し,MDとPFを融合させた粒成長シミュレーションの高精度化を目的とする.また,粒界異方性を考慮した大規模粒成長シミュレーションを行い,粒成長過程における統計的挙動を解明する.
jh180040-NAH   大規模津波浸水被害推計シミュレーションのマルチプラットフォーム向け最適化手法の研究 /
Optimisation of real time tsunami inundation simulation for modern supercomputer systems
課題代表者 撫佐昭裕(東北大学) /
Akihiro Musa(Cyberscience Center, Tohoku University)
概要 本研究グループは,大規模津波発生時に津波被害の全貌を即時に把握することを目標として,リアルタイム津波浸水被害推計シミュレーションをスーパーコンピュータSX-ACE向けに開発してきた.本研究では,有事発生時に被災を免れたスーパーコンピュータを用いて即時にシミュレーションが行えるように,異なる複数のスーパーコンピュータにおいて本シミュレーションプログラムが高速に動作するための最適化技術を研究開発するものである.
jh180041-NAH   格子ボルツマン法による都市街区を対象とした物質拡散シミュレーション /
Plume Dispersion Simulation using Lattice Boltzmann Method in Urban Area
課題代表者 小野寺直幸(日本原子力研究開発機構) /
Naoyuki Onodera(Japan Atomic Energy Agency)
概要 放射性物質の拡散予測シミュレーションは社会的関心が非常に高く、迅速性および正確性が求められている。人が生活する路地や建物等を含んだ高解像度の実時間解析を実施するためには、計算機性能を最大限に引き出すことが可能な解析手法の開発が必須となる。本課題では、GPUスパコンに適した格子ボルツマン法(LBM)に対して、都市部の熱対流および植生等を考慮した物理モデルを導入することで、汚染物質の拡散・沈着を再現可能な解析手法の確立を目指す。
jh180042-NAH   高密度領域まで適用可能なモンテカルロ法の開発と有限密度2カラーQCDの相図の決定 /
Developing Monte Carlo codes available for high-density 2-color QCD as a way to determine the phase diagram
課題代表者 飯田圭(高知大学) /
Kei Iida, Katsuya Ishiguro, Etsuko Itou, Tong-Gyu Lee(Kochi University)
概要 原子核のダイナミクスを記述する基礎理論であるQCDは、高密度下での性質がよくわかっていない。一方、2カラーQCDは、有限密度系でも符号問題を生じない上、現実のQCDと近い性質をもつ。我々はこの系に着目し、高密度領域で発現が予想されている超流動相を含め、相状態についての第一原理計算からの知見を得る。昨年度は萌芽型共同研究課題に採択され、コード開発や手法の実行可能性について調べた。その結果、我々の手法は高密度下でもシミュレーション可能であることを確認した。今年度は、プログラムのチューニング、および相図の決定を行う。
jh180043-NAH   時空間領域境界積分方程式法の高速解法の開発と巨大地震シミュレーションへの応用 /
Development of efficient algorithm for spatiotemporal boundary integral equation method and application to gigantic earthquake simulations
課題代表者 安藤亮輔(東京大学) /
Ryosuke Ando, Daisuke Sato(School of Science, University of Tokyo)
概要 最近の人工衛星による面的観測や広域的な地上観測網の整備によって,巨大地震の発生過程が,詳細に捉えられるようになってきた.本研究では,地下の複雑な幾何形状をした断層が動的にせん断破壊する過程を,高解像度でモデル化する.そのため時空間境界積分方程式法をH-matricesと高速領域分割法(FDPM)を組み合わせて効率化し,ほぼO(N)を達成する手法(FDP=H-matrices)を開発している.また,2016年M7.8, Kaikoura(ニュージーランド)地震を初期値問題としての再現数値実験を行い,物理モデルの検証を行った.
jh180044-NAJ   圧力発展格子ボルツマン法による大規模気液二相流GPUコードの開発ならびに多孔体浸潤液滴シミュレーション /
Two-phase GPU computation by pressure evolution LBM for droplet infiltration to porous media
課題代表者 金田昌之(大阪府立大学) /
Masayuki Kaneda(Osaka Prefecture University)
概要 多孔体内に浸潤する液滴の移動現象を定量的に評価できる手法の開発を行う.解析手法として圧力発展格子ボルツマン法を採用し,複雑構造境界条件にも耐えうる濡れ性境界条件アルゴリズムの開発,解析高速化を施すことで,メゾスコピック現象からマクロスケールまでを対象とした複雑構造内液滴の変形・合一・分離により生じる移動現象を幅広く理解できる大規模解析手法の開発及び実証を目的とする.
jh180045-NAH   高精度・高分解能シミュレーションを用いた銀河の形成・進化史の探求 /
Investigation of formation and evolution history of galaxies using high-precision and high-resolution simulations
課題代表者 三木洋平(東京大学) /
Yohei Miki(The University of Tokyo)
概要 近年の観測機器の高性能化に伴い,従来観測では検出できなかったような非常に暗い構造が多数発見され,今までよりも10倍以上質量分解能の高いシミュレーションを遂行する必要性が生じてきた.そこで本課題では,こうした高精度・高分解能シミュレーションを遂行可能なコードを開発し,宇宙物理学の研究に適用していく.今年度においては,アンドロメダ銀河の北西領域で見つかったストリーム構造の精密な再現に取り組む.
jh180048-NAH   大規模粒子法による大型クルーズ船の浸水解析 /
Flooding analysis of a large cruise ship using a large-scale particle method
課題代表者 橋本博公(神戸大学) /
Hirotada Hashimoto(Kobe University)
概要 粒子法とポテンシャル理論を組み合わせた損傷船舶の浸水シミュレーション手法について,陽的MPS法にもとづく浸水解析コードをGPUスパコンを利用したハイブリッド並列計算に最適なコードへと拡張することで,複雑な内部区画を有する大型クルーズ船の浸水解析を実現する.想定される様々な損傷シナリオに対して,従来計算では解析が困難であった船内浸水状況の経時変化を明らかにし,浸水事故に対する大型クルーズ船の安全性向上に貢献する.
jh180049-NAH   非均質・異方性材料中を伝搬する弾性波動解析手法の開発と非破壊検査への応用 /
Development of numerical methods for elastic wave propagation in heterogeneous and anisotropic materials and their application to nondestructive inspection
課題代表者 斎藤隆泰(群馬大学) /
()
概要 近年,超音波を用いた非破壊検査法に注目が集まっている.超音波非破壊検査で要求される解析は,欠陥や材料界面等による弾性波動散乱問題である.しかしながら,超音波の波長は非常に小さいため,その解析は一般的に大規模なものとなる.本研究では,非均質性や異方性といった複雑な性質を示す材料中の波動伝搬を模擬するために必要となる弾性波動解析手法の開発,その高速化,並列化,欠陥を特定するための逆問題に取り組む.
jh180050-NAJ   分子動力学計算ソフトウェアMODYLASのストロングスケーラビリティ向上のための演算および通信性能最適化 /
Improvement of strong scalability of software MODYLAS by optimizing parallelized operations and communications
課題代表者 安藤嘉倫(分子科学研究所) /
Yoshimichi ANDOH(Institute for Molecular Science)
概要 昨年度までのJHPCN課題において汎用分子動力学計算ソフトウェアMODYLASに対してスレッド並列効率の向上およびSIMD演算への最適化を進めてきた.
本研究課題ではポスト「京」コンピュータと同じく512bit SIMD 幅を持つ Xeon Phi および Xeon Skylake-SP を主なターゲットとして, プログラム全体でのスレッド並列およびワイド SIMD 演算高効率化を実現するための研究を行うとともに, ストロングスケーラビリティ向上のためのアシスタントコアを活用したMPI通信時間削減を行う.
jh180051-NAJ   埋め込み境界法に基づく大規模混相流解析法の高度化と工学応用 /
Development and Application of Large-Scale Multiphase Flow Simulation based on Immersed Boundary Method
課題代表者 高橋俊(東海大学) /
Shun Takahashi(Tokai University)
概要 埋め込み境界法に基づいた大規模混相流解析法の高度化を行い,工学製品の設計開発に応用する.レベルセット法にて相界面を,また埋め込み境界法で物体境界を表現して流体解析を行い,物理的なメカニズム解明に取り組む.具体的には自動車用エンジンピストン周りのオイルの流れ解析によるオイル消費予測や,ロケット発射時後流中の多数の微粒子周りの熱流体解析による圧力波減衰予測を目的とした物理現象解明を目的としている.
jh180052-NAJ   地盤の非線形応答を考慮した地震波シミュレーション:強震動予測と震源過程解析 /
Simulation of seismic-waves incorporating non-linear responses of subsurface layers for studies of strong-motion prediction and source processes
課題代表者 竹中博士(岡山大学) /
Hiroshi Takenaka(Okayama University)
概要 日本列島では、1995年兵庫県南部地震(M7.3)、2011年東北地方太平洋沖地震(M9.0)、2016年熊本地震(M7.3)、2016年鳥取県中部地震(M6.6)などの大きな地震とそれに伴う地震災害が発生してきた。これらの地震に伴う強震動のもとでは浅部地盤は非線形挙動を示す場合があることから、地盤の非線形挙動の計算手法が強震動の理解と予測にとって必要となる。また地震断層の浅部での破壊過程を探るうえでも、地盤の非線形挙動を把握しておく必要がある。そこで本研究では、浅部地盤の非線形性を数値的に計算する順解析及び逆解析の手法の開発と、非線形計算手法の強震動予測や破壊過程解析への応用を、時間領域の差分法をもとにして進める。
jh180053-NAJ   ドメインウォールフェルミオンを用いた格子QCDによる中間子質量生成機構の研究 /
Mechanism for meson mass generation in lattice QCD with domain wall fermions
課題代表者 関口宗男(国士舘大学) /
Motoo Sekiguchi(Kokushikan university)
概要 物質が質量を獲得するメカニズムを第一原理である量子色力学(QCD)より理解することが本研究の最終的な目的である。QCDが持つカイラル対称性が自発的に破れることによりクォークが質量を獲得すると同時に中間子が質量を獲得すると予想されている。本年度は、有限温度における中間子の質量の変化をQCDに基づく非摂動論的な大規模シミュレーションを実施する。この結果によりカイラル対称性の自発的破れは、QCD真空の相転移であることを第1原理であるQCDから説明できる可能性がある。
jh180054-ISJ   HPCと高速通信技術の融合による大規模データの拠点間転送技術開発と実データを用いたシステム実証試験 /
Inter-datacenter file transfer examinations for HPC using real datasets
課題代表者 村田健史(情報通信研究機構) /
Ken T. Murata(National Institute of Information and Communications Technology)
概要
jh180057-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 Performance Computing Environment Applied to Airframe and Thrust Design of Winged Rocket For Practical Use
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,大規模計算環境を用い,実往還機設計に適用可能なレベルでの大規模詳細シミュレーションに基づく有翼式宇宙往還機のエアフレームと推進系などの評価法の開発を行い,多分野融合最適設計の基盤技術の応用を推進する.前年度に引き続き,各分野の専門家により組織されたグループで実施し,分野横断的に発展できる取り組みとすることも一つの目標とする.今年度は,特に空力・推進系の統合計算を遂行することを一つの目標とする.
jh180058-NAH   格子ゲージ理論によるダークマターの研究 /
Dark matter from lattice gauge theory
課題代表者 飯田英明(慶應大学) /
Hideaki Iida(Keio University)
概要 ダークマター(DM)はその存在が確実なのにも関わらず、 未だ正体が分かっていない。本研究は、隠れたゲージ理論(HGT)のグルーボールがDMである場合に、どのようなHGTか可能かを格子ゲージ理論を用いて探ることを目的とする。そのため、スメアリングを用いたHAL QCD methodを用い、グルーボール間相互作用を求める。これよりその自己散乱断面積を求め、これを観測から知られているDMのそれとを比較し、可能なHGTを制限する。
jh180059-NWH   端末・エッジ・クラウド連携の三位一体による「考えるネット ワーク」の研究 /
Study of thinking networks by the trinity of user equipment, network edges, and cloud
課題代表者 中尾彰宏(東京大学) /
Akihiro Nakao(The University of Tokyo)
概要 本研究は、端末・エッジ・クラウドの三位一体協調システムアーキテクチャにおいて、 (1)アプリケーション毎のスライス技術・エッジコンピューティング技術、(2)クラウド連携によるオンライン機械学習により有用なネットワーク制御を実施する。今年度は、大容量ネットワーク基盤と大規模計算機環境を利用し、トラフィックをキャプチャーし機械学習によりトラフィックを分類し、有用な情報を抽出するシステムの構築を行う。同時に、既にキャプチャーしたトラフィックをオフラインで分析し、高度なネットワーク運用への適用方法を提案し、その有用性を評価する。
jh180060-NAH   粒子法の基盤理論整備と大規模流体シミュレータへの展開 /
Constructions of fundamental theory in particle methods and their expansion to a large-scale simulator
課題代表者 井元佑介(東北大学) /
Yusuke Imoto(Tohoku University)
概要 SPHなどの粒子法は,津波遡上のような大規模な流れ問題の数値計算などに利用されているものの,安定性・収束性のような数値計算手法としての基盤理論の整備が十分でない.本共同研究では,流れ問題に対する粒子法を数値解析学・計算力学双方の観点から検証し,得られた知見を用いた大規模流体シミュレータの開発を目的とする.平成30年度は,土石流のような高粘性の流れの大規模シミュレーションを行うために,非圧縮性流れ問題に対する陰的粒子法を開発・検証し,大規模流体シミュレータへ追加実装を行う.
jh180061-NAH   高精細計算を実現するAMR法フレームワークの高度化 /
Advancement of an AMR framework to realize effective high-resolution simulations
課題代表者 下川辺隆史(東京大学) /
Takashi Shimokawabe(The University of Tokyo)
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おいて、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、開発中のGPU向けの高生産・高性能AMRフレームワークを高度化する。前年度までに構築した複数GPUに対応したAMRフレームワークは計算負荷の分散や通信の最適化に高度化の余地がある。本年度は、GPUスパコン上で実行時間を最小化するためのフレームワークの高度化を進める。
jh180062-NAJ   複雑流動場における物質移行過程の解明を目指した大規模数値計算:実験計測データとの比較による数値モデルの構築 /
Study on mass transfer in complex turbulent flows by large-scale numerical simulation.
課題代表者 恒吉達矢(名古屋大学) /
Tatsuya TSUNEYOSHI(Nagoya University)
概要
jh180065-NAH   豪雨災害の被害予測に向けた土粒子-流体-構造の大規模連成解析の国際標準V&V例題の確立 /
Soil - structure - fluid interaction simulation for heavy rain disaster magnitude prediction and establishment of its international standard examples for V&V
課題代表者 浅井光輝(九州大学) /
Mitsuteru Asai(kyushu University)
概要 豪雨に伴う甚大な自然災害などが毎年のように発生しており,複数の仮想シナリオを設定した被害予測が可能な数値解析への期待が高まっている.防災・減災のためのマルチフィジックス解析とその大規模シミュレーションは,日本がリードしている分野であり,その地位をさらに強固に確立するためにも,国際標準となり得るV&V例題を本課題にて計画し,大規模計算を行う.なお,その実験データと解析データの両者を公開する予定である.
jh180067-DAJ   大規模な強化学習技術の実証と応用 /
Evaluation of large-scale reinforcement learning
課題代表者 金子知適(東京大学) /
Tomoyuki Kaneko(The University of Tokyo)
概要
jh180069-NAH   GW space-timeコードの大規模な有機-金属界面への適用に向けた高効率化 /
Enhancement of the GW space-time code for large-scale calculation of organic-metal interfaces
課題代表者 柳澤将(琉球大学) /
()
概要
jh180070-NAH   堆積炭塵爆発に対する大規模連成数値解析 /
Large scale simulation on layered coal dust explosion induced by shock wave
課題代表者 松尾亜紀子(慶應義塾大学) /
Akiko Matsuo(Keio University)
概要 粉塵が空中に分散すると粉塵爆発を生じる可能性があるが,通常では粉塵は地上に堆積しているため粉塵爆発を生じる危険性は高い.実際に爆発が生じる際には,他の要因による一次爆発による衝撃波が堆積粉塵を巻き上げ,巻き上げ後の粉塵が着火することで粉塵爆発を生じる.本課題では,堆積粒子の分散を詳細に追跡することのできるDEMを用いて,衝撃波の干渉によって誘起される堆積粉塵爆発についてCFD-DEM連成解析手法によって調査を行う.
jh180073-DAH   Deep Learningを用いた医用画像診断支援に関する研究 /
Study of computer-assisted detection of lesions in medical images using Deep Learning
課題代表者 佐藤一誠(東京大学) /
Issei Sato(The University of Tokyo)
概要 本課題では、Deep Learningを用いた高性能なコンピュータ支援検出(CAD)の開発を行うことを目的とする。今年度は、大規模データを用いたDeep Learningの学習の効率化を図るフレームワークの実現を目指すとともに、構築した環境下で脳動脈瘤検出、頭部疾患(脳梗塞、脳出血、転移性脳腫瘍など)検出、肝臓結節性病変検出などの複数のCADの開発および評価を継続して実施する。
jh180076-NWH   可視化用粒子データを用いた In−Situ 可視化システムの SIMD 最適化 /
SIMD Optimization of In-Situ Visualization System using Particle Data
課題代表者 河村拓馬(日本原子力研究開発機構) /
Takuma Kawamura(Japan Atomic Anergy Agency)
概要 計算実行時に可視化を実行するIn-Situ可視化は大規模なシミュレーションに対しても確実に可視化結果を得られるが、最先端のメニーコアアーキテクチャに対してスケーラビリティを発揮できる可視化アルゴリズムの構築は困難だった。本課題では可視化用粒子データを利用してSIMD並列化可能なIn−Situ可視化フレームワークを構築する。
jh180077-ISJ   Software-Defined IT インフラストラクチャにおけるオーケストレーションに向けた資源管理システム /
Resource Management System Toward Orchestration on Software-Defined IT Infrastructure
課題代表者 渡場康弘(大阪大学) /
Yasuhiro Watashiba(Osaka University)
概要 本研究では災害管理アプリケーション等で求められる、Information-as-a-Service (InfaaS)コンセプトに則った分散協調可視化環境を提供可能とするSoftware-defined IT インフラストラクチャの実現を目指している。本課題では、昨年度までの課題における研究成果であるSoftware-Defined ITインフラストラクチャ技術を集約する資源管理システムのプロトタイプの構築を行う。
jh180079-NAH   分散型プラズマアクチュエータと物体形状の統合最適設計による仮想空力形状の実現 /
Design of virtual aerodynamic shape by an integrated optimization of body-shape and plasma actuator installation
課題代表者 松野隆(鳥取大学) /
Takashi Matsuno(Tottori University)
概要 本研究では,放電プラズマを利用した噴流生成デバイス(プラズマアクチュエータ)による流体制御手法の高度化と新しい設計論の提案を行う.物体の物理形状と多数のプラズマアクチュエータの適用手法を統合した空力最適化を行い,空力制御効果の最大化,および、物理的要求仕様達成の両立を可能とする設計手法について検証する.解析には,JHPCN共同研究課題Jh160032-NAJで開発された高速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を利用する.
jh180080-MDJ   Gyrokinetic simulation of divertor heat-load in magnetic fusion devices /
Gyrokinetic simulation of divertor heat-load in magnetic fusion devices
課題代表者 森高外征雄(核融合科学研究所) /
()
概要
jh180081-NAHI   Optimisation of Fusion Plasma Turbulence Code toward Post-Petascale Era III /
Optimisation of Fusion Plasma Turbulence Code toward Post-Petascale Era III
課題代表者 朝比祐一(量子科学技術研究開発機構) /
Yuuichi ASAHI(National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology)
概要 本課題は、核融合プラズマ乱流シミュレーションコードの高度化とそれによる物理解析を目的とする。前年度は、GPUおよびXeon Phi KNLなど次世代アーキテクチャへ移植されたコードに対し、通信・演算オーバーラップ技術を適用し、最大二倍程度の高速化を実現した。本年度は、昨年度問題となった通信演算のバランスが問題規模・並列度によって変化する場合にもオーバーラップの効果を引き出すために、StarPUなどのタスク処理フレームワークを利用しタスクレベル並列化を行う。
jh180082-MDHC   生体高分子内・分子間における弱い相互作用の検討から触媒設計への応用 /
Application to Design Catalyst from Consideration of Weak Interaction Energies between and within Biological Macromolecule
課題代表者 牛島知彦(日本ゼオン株式会社) /
Tomohiko Ushijima(Zeon Corporation)
概要 生体高分子内のDNA塩基対の水素結合やアミノ酸のスタッキング相互作用への注目が近年高まっており、この“弱い”エネルギーの見直しの動きも多く見受けられる。その試みが別の問題を生み出さないよう、この特徴とそれが担っている役割を正確に理解しておく必要がある。本課題では、生物多様性を司っている役割と生体触媒機能を、生物と触媒化学との比較を通じて明らかにしていく。
jh181001-NWJ   財務ビッグデータの可視化と統計モデリング /
Visualization and Statistical Modeling of Financial Big Data
課題代表者 地道 正行(関西学院大学) /
Masayuki Jimichi(Kwansei Gakuin University, School of Business Administration)
概要 昨年度の課題では, ビューロー・ヴァン・ダイク (BvD) 社のデータベース Osirisから8万社を超える全世界の33年間の上場企業を対象として抽出された売上高, 利益, 総資産などの80系列を超える財務指標に関するデータを利用し, GPGPU 環境で Apache Spark と R を連動させて利用することによって, 財務データの構造を探索的データ解析 (Exploratory Data Analysis: EDA) の考えに基づいて可視化することによって解明するとともに統計モデリングを行った.
本年度は, BvD 社のデータベース Orbis から抽出された, 非上場企業を含む 2,000 万社を超える企業の財務指標に関するデータに規模を拡大したものを昨年度と同様のコンピュータ環境で処理し, 全世界の企業売上高・利益・納税額などの実態を示し, さらに高精度に予測するモデリングを統計的に行うことで, 企業活動のグローバル化がもたらす富の偏在と格差の拡大や企業の租税回避の実態等を世界規模で明らかにする.

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