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坂本 健作; 星 芳幸*
JAEA-Testing 2013-002, 80 Pages, 2013/11
JAEA-Testing-2013-002.pdf:8.37MB
原子力分野の研究開発では、数値シミュレーションの結果を直感的に理解するための手段として結果データの可視化は特に有用である。原子力機構において数値シミュレーションを行っている研究者の多くは、当機構に導入されているスーパーコンピュータにある結果ファイルを研究者の手元にあるパソコンに転送し可視化を行っている。近年は機構スパコンの高性能化に伴い結果ファイルも大規模化しており、大規模データにおける可視化処理時間の短縮及び当機構ネットワークの効率利用が必要となっている。このため、可視化処理の途中段階のデータを転送する機能によりデータ転送量を低減でき、可視化処理の一部を機構スパコン上で並列処理する機能によりスパコン資源を活用できる遠隔可視化システムを機構スパコンに導入している。本報告書では、各拠点において、可視化ソフトの違い、データサイズの違い、データ転送する段階(描画モード)の違い、並列数の違いなどに対して可視化処理性能を調査し、各拠点における遠隔可視化の利用ガイドラインとして取りまとめた。これにより、研究者が、遠隔可視化システムをどのように利用すれば、処理時間を短縮できるか、また、ネットワーク資源や計算機資源をより効率的に利用できるかが明らかとなる。加えて、さらに大規模データを扱う必要が生じる、次期機構スパコンの利用における可視化について、ネットワーク増速の必要性などを検討し、次期可視化システムの整備方針をまとめた。
鈴木 喜雄; 星 芳幸*; 坂本 健作; 中島 憲宏
Proceedings of 4th International Conference on Computational Methods (ICCM 2012) (USB Flash Drive), 9 Pages, 2012/11
原子力機構では、巨大地震下における原子力施設の耐震評価のさらなる向上のため、原子力施設全体の挙動解析を可能とする3次元仮想振動台の研究開発を実施している。3次元仮想振動台には、原子力施設全体をシミュレーションする、地盤-建屋-機器(ビームモデル)の統合構造シミュレーションと、機器の詳細な振る舞いをシミュレーションする、部品から機器(ソリッドモデル)への組立構造シミュレーションが含まれる。ここで機器を構成する数千部品のソリッドモデルの品質を調査するため、統合構造シミュレーションの機器の一部を対象とし、その機器を構成する少数部品のみを組立構造シミュレーションするズーミング手法を採用することとし、そのためのツールを試作した。本ツールを検証するために、さまざまな断面形状を持つ片持ち梁モデルの静的解析と動的解析に本ツールを適用した結果、図心の微修正が必要となる場合があるが、リッドモデルの結果はビームモデルの結果とおおむね一致することを確認した。また、本ツールを原子力施設の少数部品の静的解析に適用した結果、ソリッドモデルとビームモデルの結果の誤差が10%以下となっていることを確認した。
星 芳幸; 久米 悦雄
JAERI-Data/Code 2005-010, 48 Pages, 2005/09
JAERI-Data-Code-2005-010.pdf:8.7MB
近年の科学技術計算は、計算機の高速化と記憶容量の増大により計算規模が飛躍的に拡大し、そこから得られる計算結果も膨大なものになってきている。これに伴い、この膨大な数値データを理解するためのポスト処理、すなわち可視化処理が非常に重要な役割を担うようになっている。一方、可視化を行うための画像処理用計算機においては、この大規模データの可視化処理はまだ大きな負荷となっているのが現状である。このため、原研既設の画像処理用計算機を対象に、汎用可視化ソフトウェアを用いて大規模データを処理する際のハードウェアごとの描画速度の調査を実施した。本報告は、この調査結果に基づき、可視化データの規模と使用すべき計算機について、その利用指針をまとめたものである。
藤本 浩文; Pinak, M.; 根本 俊行*; 坂本 清隆*; 山田 和幸*; 星 芳幸*; 久米 悦雄
Journal of Molecular Structure; THEOCHEM, 681(1-3), p.1 - 8, 2004/01
分子動力学シミュレーションプログラムAMBERと、AMBERの出力ファイルから動画ファイルを自動的に生成するために新たに開発したソフトウエアF-BMVSを組合せたシステムを用いて、複数箇所に酸化損傷を被ったDNA分子がどのように分子構造を変えるかを観察した。放射線や化学物質によって生じるこれらの損傷は、修復されなければ強力な突然変異原となり、細胞がガン化する原因となると考えられている。2種類の損傷(8-oxoG, AP部位)を持つDNA分子と損傷を持たないDNA分子に対し1ナノ秒のオーダーのシミュレーションを行い、F-BMVSを用いて可視化したところ、損傷構造に特異的な立体構造が観察された。これらの分子構造の差異は、損傷を修復する酵素が損傷部位と非損傷部位とを見分ける要因の1つになっているのではないかと考えられる。
呉田 昌俊; 星 芳幸; 山田 和幸*; 坂本 清隆*
日経サイエンス, 111 Pages, 2004/01
独自に開発した中性子ラジオグラフィ熱流動計測技術を用いて、燃料棒間ギャップが1mmの低減速軽水炉を模擬した金属製試験体内を流れる沸騰流を計測し、可視化した。本技術の開発により、これまで観察が不可能であった条件でのわずかな水や蒸気の分布と変化を0.1mmの空間分解能,1/1000秒の時間分解能で測定できるようになった。可視化手法として、物質を3次元空間で分類し、例えば「流路内の蒸気割合だけを表示」するMASK処理と呼ぶ3D可視化手法を開発した。また、液塊(水)のダイナミックな流動状況を把握するため、大量の時系列データを高速処理して3次元の動画表示を行った。本開発により、狭い領域に水が留まり易く、水は塊となって中心に近い程高速に流れること等が明らかとなった。(本件は、日経サイエンス主催のビジュアル・サイエンス・フェスタ2003のコンピューター・ビジュアリゼーション・コンテストにおいて入賞し、ポスター発表及び雑誌に掲載されることとなった。)(応募作品は動画である。)
星 芳幸*; 三浦 友史; 大内 清志*; 掛札 豊和*; 秋葉 賢一*; 高嶋 清司*; 川俣 陽一; 栗原 研一
平成12年度東北大学技術研究会報告, p.425 - 427, 2001/03
JT-60プラズマ断面実時間可視化システムは、プラズマ断面形状をプラズマ周囲の磁場信号により実時間で同定し、位置形状制御に使用するとともに実時間で動画として表示するシステムである。本システムは、従来の8台のDSPを用いたVMEバスシステムから、6台の並列PCIバスシステムを用いたハードウェアシステムに変更し、新しい同定手法による計算処理アルゴリズムの変更を行い、より一層の高速化を図ったものである。本発表は、本システムのハードウェア構成及びそのシステム概要とソフトウェア構成上の工夫について述べたものである。
栗原 研一; 川俣 陽一; 秋葉 賢一*; 三浦 友史; 赤坂 博美; 安達 宏典*; 星 芳幸*; 福田 武司; 及川 聡洋
IEEE Transactions on Nuclear Science, 47(2), p.205 - 209, 2000/04
トカマク型核融合開発は実験炉段階を迎え、既存の実験装置は一層魅力的な運転シナリオ(高性能プラズマの長時間・定常維持、プラズマ不安定性の回避、ほか)を見いだすことが期待されている。これを受けてJT-60プラズマ実時間制御システムを全面的に再構築する作業に着手しており、以下の新たな設計方針3点を採用した。すなわち、(1)電流分布等の空間2次元の時系列データを計測量をもとに再構成し、実時間制御に使用可能にする、(2)適切な制御用アクチュエータを実時間制御のフレームに組み込む、(3)さまざまな制御方法を試すことが柔軟かつ迅速にできるようにする、の3点である。これらの実現のために、大容量メモリーを搭載した超高速ボード計算機を共有メモリーネットワークで結合するという基本構成を採用した。また機能的には様々な先進的な帰還制御方法が計画されている。本発表はこれら一連の新システム開発の報告である。
栗原 研一; 川俣 陽一; 秋葉 賢一*; 安達 宏典*; 星 芳幸*; 木村 豊秋
プラズマ・核融合学会誌(CD-ROM), 75(10), 12 Pages, 1999/10
トカマク・プラズマの楕円度や三角形度は、エネルギー閉じ込め性能の決定因子の一つであるなど、その断面位置形状の重要性が近年認識されてきた。一方その全体像の実時間同定は、計算時間の制約から不可能とされていた。障害の原因である特殊関数や逆行列等の計算を実時間処理から除くために、特殊なテーブルを大容量メモリ上に展開しておくというアルゴリズム上の工夫に加え、最新の電子機器を用いて装置を構成した。この結果大幅な時間短縮を実現し断面形状を毎秒15コマの速度で実時間動画化し、着火直後のリミタ配位からダイバータ配位に移行する様子などの映像情報を実時間で提供した。またさらなる高速化改造を実施し、実時間制御へと発展させる予定である。本論文では、JT-60で実稼働中のシステムの開発結果と実時間制御への適用構想について、その動画映像をミルノフ振動を「音声化」した音とともに示しながら報告する。
鈴木 喜雄; 星 芳幸*; 坂本 健作; 鵜沢 憲; 西田 明美; 中島 憲宏
no journal, ,
原子力機構では、巨大地震下における原子力施設の耐震評価のさらなる向上のため、原子力施設全体の挙動解析を可能とする3次元仮想振動台の研究開発を実施している。このようなシミュレーションを用いて実事象の正確な把握や予測を行うためには、結果の検証、妥当性確認(verification & validation: V&V)を経て、実事象を推定しなければならない。現在、実際の原子力施設全体を対象に3次元仮想振動台の研究を進めているが、そのV&Vの一環として、数百部品から構成される機器の一つを対象にメッシュの品質を確認したところ、シミュレーションの実行や結果の可視化により初めてメッシュの不良に気づくケースがあること、この不良の原因の特定のために試行錯誤が必要となることが課題として挙げられた。これらの課題の解決に向けて、不良の原因と修正方法を分析した結果、メッシュ不良の発生を低減できるようになった。
