緊急時放射能放出源推定システムの広域分散計算環境への実装とその実時間可視化

村松 一弘; 今村 俊幸; 北端 秀行; 金子 勇; 武宮 博*; 長谷川 幸弘*; 山岸 信寛*; 平山 俊雄

計算工学講演会論文集, 6(1), p.241 - 244, 2001/05

インターネットなどのネットワークで接続された複数の計算機資源を高性能な仮想並列計算機とみなし、この広域分散計算機環境上で大規模な科学技術計算を実行しようという試みが考えられる。いわゆるメタコンピューティング実験である。筆者らはこの考えにもとづき、広域分散計算環境上に緊急時放射能放出源推定システムを実装して、その計算結果で実時間で可視化し、ユーザのPC上で表示するシステムを開発した。これにより、ユーザは放射能漏れ事故における放射能放出源計算の評価及び推定が短時間で可能になり、本システムの開発はリスク・マネージメントに対する貢献が大きいと考えられる。本論文では、このシステムの構成及びアメリカで開催されたSC2000における実験について報告する。

Development of unstructured mesh generator on parallel computers

村松 一弘; 島田 昭男*; 村上 弘幸*; 東田 明宏*; 若月 滋人*

Proceedings of 4th International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications (SNA 2000) (CD-ROM), 10 Pages, 2000/09

並列計算機を利用して、構造解析などで広く利用されている有限要素法向けの非構造格子で、大規模かつ高速に生成するシステムを開発した。一般に、非構造格子生成では、三次元空間における解析対象領域内部での節点発生や、節点から四面体要素を生成するのに最も計算時間を要する。そこで本システムでは、バケット法に基づいて形状内部の領域内に高速に節点を発生させる。次に、発生させた節点からデローニ法により四面体要素を生成する。この節点発生及び要素生成は、領域分割に基づいた並列処理により、高速に処理することができる。実際にHITACHI SR2201の64PEを用いて、正三角形に円柱状の穴が三つ空いた形状に対して、240万節点、1400万要素の大規模な非構造格子を高速に生成できる。またシェル構造、リンク、トンマーの複雑な形状に対して、質の良い格子を生成できることが確認されている。

大規模非定常数値シミュレーションのためのリアルタイム可視化システム; NEC SX-4上での並列ベクトル処理性能

武井 利文*; 松本 秀樹*; 村松 一弘; 土肥 俊*

可視化情報学会誌, 20(suppl.1), p.115 - 118, 2000/07

リアルタイム可視化システムRVSLIB(Real-time Visual Simulation LIBrary)を開発してきた。本システムは、大規模非定常数値シミュレーションに対するリアルタイム可視化と大規模蓄積データに対するポストプロセッシング用に開発されている。このシステムでは、ほとんどの可視化処理を計算サーバ上で実行し、生成した画像を圧縮し、ネットワークを通して端末へ転送する。これによって、計算サーバから端末に計算結果を転送する場合に比較し、データ転送量を大幅に削減し、インターネットを含む広域のネットワーク分散環境での可視化を可能にしている。一方、可視化処理が計算サーバのCPUリソースを消費するため、その高速化が必要である。本論文ではシステムの概要とともに可視化処理性能を示し、大規模非定常数値シミュレーション結果の可視化にとって計算サーバ上での可視化処理方式が実用的な手段であることを示す。

並列計算機上での非構造格子生成システムの開発

村松 一弘; 島田 昭男*; 村上 弘幸*; 東田 明宏*; 若月 滋人*

計算工学講演会論文集, p.353 - 356, 2000/05

並列計算機を利用して、構造解析などで広く利用されている有限要素法向けの非構造格子を、大規模かつ高速に生成するシステムを開発した。一般に、非構造格子生成では、三次元空間における解析対象領域内部での節点発生や、節点から四面体要素を生成するのに最も計算時間を要する。そこで本システムでは、バケット法に基づいて形状内部の領域内に高速に節点を発生させる。次に、発生させた節点からデローニ分割法により四面体要素を生成する。また、このバケット法は、領域分割に基づいた並列化を容易ならしめており、これにより、節点発生及び要素生成は、領域分割による並列実行が可能となり、高速に処理することができる。実際にHITACHI SR2201の64PEを用いて、正三角柱に円柱状の穴が三つ空いた形状に対して、240万節点、1400万要素の大規模な非構造格子を4時間弱で生成できることが確認されている。

高並列可視化処理時におけるZバッファ画像合成処理

金子 勇; 村松 一弘

JAERI-Data/Code 2000-020, p.16 - 0, 2000/03

JAERI-Data-Code-2000-020.pdf:0.88MB

多数のプロセッサを有する高並列計算機上においては、領域分割による数値計算手法が用いられる。ここで、解析規模の増大してきている現状では、これらの解析結果の可視化を計算本体と同時に各プロセッサで同時に行う手法が現実的なものとなりつつある。特に、リアルタイムに計算結果を可視化するという、実時間可視化を行う際には、この手法は必須のものである。そして、このような多数のプロセッサを用いて画像レンダリングを行う手法の場合、各プロセッサのレンダリング結果を最終的に一つの画像に合成する処理を行う必要があり、これは、Zバッファを用いた画像合成手法で処理が行われる。しかし、数十プロセッサを超える規模でそのZバッファ画像合成手法を行うと、処理の低速化並びに各プロセッサでのローカルメモリ不足という問題が発生する。そこで本報告では、Zバッファ画像合成処理を演算子と考え、これがReduceオペレータという特殊な演算子であることを用いた並列化手法、並びに背景情報の削除によるバッファ圧縮という、この問題に対する二つの解決法を新たに提案する。また実際に、並列計算機Paragonで評価を行った結果を示し、これらの手法の有効性を検証する。

並列計算機上での流体解析のための実時間可視化システムの開発

村松 一弘; 大谷 孝之; 松本 秀樹*; 武井 利文*; 土肥 俊*

JAERI-Data/Code 98-014, 35 Pages, 1998/03

JAERI-Data-Code-98-014.pdf:1.83MB

並列計算機サーバ上での流体解析の結果を、ネットワークで接続されたクライアント上で解析と同時に可視化するとともに、解析及び可視化のための種々のパラメータをクライアントのGUI(Graphical User Interface)で制御する実時間可視化システムを開発した。本システムでは、並列計算機上で流体解析から画像データ生成までの過程を並列処理することにより高速化するとともに、サーバからクライアントへの画像データ転送に画像圧縮技術を用いることにより、ネットワークの負荷を軽減している。可視化処理の並列化は、Owner Computational Ruleに基づいている。またクライアント側はOS非依存の実現方式として、Javaアプレットを利用している。これによりWebブラウザさえインストールされていれば実時間可視化が可能になっている。

並列計算機上での構造格子生成システムの開発

村松 一弘; 村上 弘幸*; 東田 明宏*; 柳澤 一郎*

計算工学講演会論文集, 2(1), p.113 - 116, 1997/05

大規模な計算格子を効率よく生成できる並列計算機対応の汎用構造格子生成システムを開発した。本システムは、繁雑な格子生成がGUIにより視覚的かつ効率的に行うことができる。GUIはMotifベースで開発しているため、任意のUNIX-WSで動作可能である。格子としては、デカルト・円筒座標、及びBFC座標を扱うことができる。BFC座標では、代数的補間法と偏微分方程式法による内部格子生成が選択でき、格子のスムージングが可能である。偏微分方程式法の計算部分は、一般に負荷が大きいため並列計算機に配置し、分散処理を行うことが可能である。また出力される格子データは、解析コードが並列計算機で動作する際の負荷分散のための領域分割に対応している。

並列マシンCenju-3上での流体解析のための実時間可視化システム

村松 一弘; 武井 利文*; 松本 秀樹*; 土肥 俊*

情報処理学会研究報告, 96(50), p.27 - 32, 1996/05

大規模流体解析と同時に解析結果を可視化する、実時間可視化システムを開発した。本システムはUNIXベースのネットワーク分散環境に対応しており、計算サーバとしての分散メモリ型並列マシンCenju-3と、XおよびMotifが装備されているクライアント・ワークステーション(WS)で動作する。並列計算サーバ上で、流体解析とイメージデータ生成までの処理を行い、解析結果の可視化表示と可視化のための諸パラメータの制御をクライアントで実行する。またJPEGのような画像圧縮技術を実装することにより、サーバからクライアントへの転送データの削減で図っている。これにより、バンド幅の狭いネットワークでもサーバからクライアントへのデータ転送がネックにならない。