2003年度

計算工学講演会論文集

310685
ITBLを用いた並列分子動力学シミュレーション
清水大志 ; 門吉朋子* ; 蕪木英雄 ; 山岸信寛* ; 長谷川幸弘* ; 樋口健二
計算工学講演会論文集 8(2), p.801-804(2003) ; (JAERI-J 20199)

　長時間計算が必要となるシミュレーションを分割する際の一連のリスタート処理について，ネットワーク上に分散した計算機群から利用可能な計算機を自動的に割り当てて実行する分散並列MDシミュレーション環境を構築した．約40万原子のシミュレーションでは，並列分子動力学ステンシルによるシミュレーションプログラムの可搬性とITBLの並列分散プログラム実行環境を組み合わせることにより，効率の良いシミュレーション計算の実行に非常に有効であることが確認された．

311067
仮想研究環境ITBL基盤ソフトの応用事例
樋口健二 ; 大谷孝之 ; 長谷川幸弘* ; 鈴木喜雄 ; 山岸信寛* ; 木村和幸* ; 前迫浩* ; 福田正大 ; 矢川元基*
計算工学講演会論文集 8(2), p.797-800(2003) ; (JAERI-J 20518)

　平成13年度に開発したITBL基盤ソフトα版を用いて，航研及び理研との接続実験を行い，二種類のスーパーコンピュータ（スパコン）による熱伝導計算と流体計算の連成計算を実現した．実験は，平成15年2月17日に日本科学未来館で行われた「第3回ITBLシンポジウム」において公開された．その内容は，航研のユーザが自サイトから原研のスパコン（ITBL計算機： Fujitsu PRIMEPOWER）にジョブを投入し熱伝導計算を開始後，理研のスパコンNEC SX-6iに流体計算をspawn（以上，連成計算），さらに毎時間ステップごとに二つの解析結果を合成し，端末に実時間表示するというものである．この実験で実証された技術は，いずれもグリッド・コンピューティングに不可欠なものであり，ITBL基盤ソフトのような実用のミドルウェアにおいて機能実証され，しかもネットワークとスパコンに関わる実運用システム上で動作確認されたことは，世界で初めてのことである．この実験成功により日本のグリッド研究は大きな一歩を踏み出したと言える．

310684
ITBLにおける分散アプリケーション実行機能の実装について
今村俊幸 ; 長谷川幸弘* ; 山岸信寛* ; 武宮博*
計算工学講演会論文集 8(2), p.793-796(2003) ; (JAERI-J 20198)

　ITBL上で分散アプリケーションを定義・構成・実行するための環境TME（Task Mapping Editor）について報告する．TMEはGUIをベースとし，利用者が分散する計算資源の依存関係（ワークフロー）を定義することによって，アプリケーションの構築が容易に実現される．一方で，実行時にはワークフローを元にしたモニタリング機能を有するため，TMEの利用はアプリケーション動作の直感的な理解に大きく寄与する．また，TME上で定義したアプリケーションはTME上では一般のアプリケーションと全く同等の扱いとなり，それらを再帰的にTME上で利用することができる．そのため，複数サイトにあるアプリケーションやデータを組み合わせた複雑な手続きの系統的なデザインやTME上での版管理・修正，利用者による部品（コンポーネント）の変更，また利用者間での分散アプリケーションの共有などが容易となる．本報告では，ITBLの通信基盤を用いてTMEを実装し，複数機関に配置された計算機リソースを用いた分散アプリケーションの定義・構成・実行について概要を示す．

310781
地球シミュレータにおける大規模データへのPATRAS可視化ソフトウェアの適用
齋和憲* ; 鈴木喜雄 ; 荒木文明* ; 上原均* ; 萩野谷裕文*
計算工学講演会論文集 8(2), p.761-764(2003) ; (JAERI-J 20294)

　地球シミュレータで実行されている大気・海洋シミュレーションから出力される大規模データを可視化するには，既存の可視化方法では解析に支障をきたすことが予想される．そこで，日本原子力研究所計算科学技術推進センター(CCSE/JAERI)と地球シミュレータセンター計算機技術研究開発領域(ESC)の共同研究により，このような大規模データを効率的に可視化するためのツールやアルゴリズムの研究開発を行った．具体的には，これまで CCSEがNECと共同で開発してきた可視化ソフトウェアPATRAS(Parallel Tracking Steering)の地球シミュレータへの実装，並列化による最適化，及び大気・海洋結合シミュレーションへの適用のための改良などを行った．最適化として，画像合成処理，JPEG圧縮処理，等値面生成時のスムージング処理に対する並列化を行うことにより，T106L20(320×160×20メッシュ)〜T319L20(960×480×20メッシュ)規模の大気シミュレーション(AFES)に対して64CPU使用時に約20倍の高速化が達成された．また，複数のシミュレーション結果を連成可視化する処理法を用いることにより，大気・海洋結合シミュレーションの結果を連成して可視化することが可能となった．

310962
AMGによる偏微分方程式の解法
佐々成正 ; 町田昌彦 ; 山田進 ; 荒川忠一*
計算工学講演会論文集 8(2), p.757-758(2003) ; (JAERI-J 20445)

　低温，磁場中での超伝導状態を記述するギンツブルグーランダウ方程式に代数的マルチグリッド(AMG)を適用し，数値シミュレーションを行った．AMGを用いる利点は主に次の2点である．まず，AMGを用いると大規模な問題が効率良く解けること．さらに，幾何学的マルチグリッドとは異なり，境界条件が複雑な場合でも適用可能であることが挙げられる．現実のシステムでは複雑な形状下でのシミュレーションを行わなくてはならないため，AMGの適用が不可欠である．これまでの研究では静的なギンツブルグーランダウ方程式の解法として最急降下法やCG法などの緩和法が数多く用いられてきた．本研究ではAMGと緩和法の計算効率についての比較をおこない，特定のパラメータ領域でAMGの優位性を示した．

310961
並列数値計算ライブラリPARCEL; 固有値計算ライブラリの開発
山田進 ; 今村俊幸*
計算工学講演会論文集 8(2), p.753-756(2003) ; (JAERI-J 20444)

　量子問題などの固有値計算においては大規模な対称疎行列の固有値計算を高速に行う必要がある．このような大規模な対称疎行列の固有値問題に適した解法にはランチョス法がある．このランチョス法の並列計算時のデータの分割方法と通信の関係を調査し，通信量が少なくなる分割方法，送受信の競合が発生しにくい通信方法を考案した．また，メモリを節約する計算方法を提案した．これらの結果をもとに並列計算ルーチンを開発した．VPP5000(8PE)での並列計算により，この開発したルーチンが4億次元の対称疎行列の最小固有値及び固有ベクトルを求められることが確認できた．