In-Situ Steering of large-scale nuclear simulations using xR technologies

xR技術を駆使した大規模原子力データのIn-Situ Steering

河村 拓馬 

Kawamura, Takuma

In-Situ制御は、進行中の計算を可視化しながらシミュレーションパラメータをインタラクティブに変更することを可能にする。原子力分野では、大規模かつ高度に複雑なシミュレーションが日常的に実施されており、スーパーコンピュータ上でのリアルタイム解析に対する需要が高まっている。しかし、従来の手法には重大なボトルネックが存在する:1回の実行でペタバイト規模のデータを生成するシミュレーションでは、I/Oとデータ転送に数時間を要し、さらに計算を再開するための追加時間が発生するため、リアルタイム可視化やVRインタラクションは実現不可能であった。この課題を解決するため、我々は圧縮粒子データを用いた粒子ベース体積レンダリング(PBVR)に基づく技術「IS-PBVR」を開発した。転送時間を数秒に短縮することで、IS-PBVRはユーザーPCから直接バッチシミュレーションをインタラクティブに制御することを可能にする。これによりVR上での視点非依存可視化を実現し、大規模CFDアプリケーションにおける逆問題解析や設計最適化への強力な応用可能性を示す。

In-situ steering enables interactive modification of simulation parameters while visualizing ongoing computations. In the nuclear field, large-scale and highly complex simulations are routinely conducted, with increasing demand for real-time analysis on supercomputers. Traditional methods, however, face critical bottlenecks: simulations generating petabytes of data per run require hours for I/O and data transfer, followed by additional time to restart computations, making real-time visualization and VR interaction infeasible. To overcome this, we developed IS-PBVR, a technique based on Particle-based Volume Rendering (PBVR) using compressed particle data. By reducing transfer time to a few seconds, IS-PBVR allows interactive steering of batch simulations directly from a user PC. This enables viewpoint-independent visualization in VR and demonstrates strong potential for inverse problem analysis and design optimization in large-scale CFD applications.