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論文

環境中空間線量率3次元分布計算システム(3D-ADRES)の研究開発; PHITSとリモートセンシングの融合による環境放射線量の推定

Kim, M.; Malins, A.; 佐久間 一幸; 北村 哲浩; 町田 昌彦; 長谷川 幸弘*; 柳 秀明*

Isotope News, (765), p.30 - 33, 2019/10

福島県内の市街地や森林等の複雑な実環境空間に対して、詳細な空間線量率の3次元分布を計算可能とする3D-ADRESを開発した。本システムでは、地形・建物・樹木等の環境中の複雑な構造物をリモートセンシング情報(地理情報)に基づきモデル化し、モデル上の様々な環境面に異なるCs線源分布が付与可能である。本稿では3D-ADRESを福島第一原子力発電所付近の帰還困難区域の住宅地に適用し、空間線量率分布の計算が有効に機能すること(空間線量率の計算値と測定値の比較から凡そ良い一致)を検証した。

論文

福島県内を想定した複雑な実環境中での空間線量率分布解析システム(3D-ADRES)の研究開発; リモートセンシング情報の活用と各環境因子(地形・土壌・建物・樹木等)の影響評価

Kim, M.; Malins, A.; 佐久間 一幸; 北村 哲浩; 町田 昌彦; 長谷川 幸弘*; 柳 秀明*

RIST News, (64), p.3 - 16, 2018/09

環境中に放出された放射線源による空間線量率の正確な分布は、住民の被ばく量を評価し、それを可能な限り低減するための必須な情報となる。しかし、市街地・森林等は複雑な構造物や樹木が存立する他、地形も平坦ではなく放射線の散乱や遮蔽が頻繁に起こるため、空間線量率の分布は非一様となる。加えて放射線源の不均質な分布は更にそれを複雑なものとするため、正確な空間線量率の分布を知ることは容易ではない。そこで、日本原子力研究開発機構・システム計算科学センターは、福島環境安全センターと連携し、福島県内の市街地や森林等の複雑な環境中の地形・樹木・建物等の3次元のリアルな構造物モデルを構築し、更に不均質な放射性セシウムの線源分布を取り込むことを可能とすることで、空間線量率の3次元分布が計算可能なシステム(3D - Air Dose Rate Evaluation System:略称3D-ADRES)を開発した。3D-ADRESでは、人工衛星画像等のリモートセンシング情報や種々の地理情報等を最大限に活用し、構造物を認識(一部自動化済み)した後、その構造をリアルにモデル化し、モンテカルロ計算コードPHITS用フォーマットに変換することで、シミュレーションによる詳細な空間線量率分布を取得可能とする。本稿では、そのシステムの概要について記し、実際の計算例を示す他、今後の課題についても記す。

論文

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, 2003/05

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。

論文

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, 2003/05

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。

論文

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, 2003/05

平成13年度に開発したITBL基盤ソフト$$alpha$$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。

論文

Grid computing supporting system on ITBL project

樋口 健二; 今村 俊幸*; 鈴木 喜雄; 清水 大志; 町田 昌彦; 大谷 孝之; 長谷川 幸弘*; 山岸 信寛*; 木村 和幸*; 青柳 哲雄; et al.

Lecture Notes in Computer Science 2858, p.245 - 257, 2003/00

日本国内の研究機関共同によるグリッド・プロジェクトのためのミドルウェアのプロトタイプが開発された。このミドルウェアには、仮想研究室の構築に不可欠のいくつかのキーテクノロジが実装され、実際に運用されている計算機・ネットワーク・システム上でその技術検証がなされた。また、いくつかの科学技術計算の応用プログラムが当該ミドルウェア上で既に稼働している。これら一連の結果は、日本のサイエンス・グリッドの分野にとって大きな進歩である。

論文

A Visual resource integration environment for distributed applications on the ITBL system

今村 俊幸*; 山岸 信寛*; 武宮 博*; 長谷川 幸弘*; 樋口 健二; 中島 憲宏

Lecture Notes in Computer Science 2858, p.258 - 268, 2003/00

TME(タスクマッピングエディタ)は分散した計算資源の操作と分散する利用者プログラムの設計に寄与する目的で開発されたITBL(IT Based Laboratory)上での有用なツールである。TMEの画面上では、あたかもドローツールのような簡易な操作によって分散する複数のプログラムやデータの関係図が描画できる。これらの関係図は、アイコンと矢線による極めて単純ではあるものの、その関係を直感的に理解するのに役立つ。また、利用者が定義したプログラムを再利用したり、さまざまなアプリケーションを組み込みカスタマイズ可能な構造になっている。TMEはITBLの通信インフラ等を利用して、プログラムの起動並びにあらかじめデータフローによって定義されたファイルの自動転送などを行うため、利用者は計算資源が分散していることを特に意識することなく、単一計算機上でのプログラム操作を行う感覚で、分散する計算資源を使用することができる。さらに、ITBLの技術を利用することで複数の利用者によるプログラム実行環境や計算機実験のシナリオを共有する場として機能させることも可能である。このようにTMEは初心者ユーザから先進的な高度な利用を期待するユーザまでをカバーできる有用なツールとしてITBLの中核をなすものであり、昨今話題となっているグリッド技術に対して多大な貢献を行うものと考えられる。

論文

Development of a virtual research environment in ITBL project

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*; 青柳 哲雄; 中島 憲宏; 福田 正大; 今村 俊幸*; et al.

Proceedings of International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications (SNA 2003) (CD-ROM), 11 Pages, 2003/00

文科省傘下の6研究機関によって推進されているITBLプロジェクトにおいてグリッド研究の応用実験が行われた。仮想研究室の構築に不可欠ないくつかの要素技術がITBLミドルウェアに実装され、実用性の観点から検証された。セキュリティ,コンポーネント・プログラミング,協調的可視化といったこれらの要素技術が成功裡に実装されたことは日本のグリッド研究における重要な進歩と考えられる。

論文

TME: A Distributed resource handling tool

今村 俊幸; 長谷川 幸弘*; 山岸 信寛*; 武宮 博*

Recent Advances in Computational Science & Engineering, p.789 - 792, 2002/00

TME(Task Mapping Editor)は分散する計算機上の資源制御と、分散アプリケーションの設計を支援するために開発された。TMEはJFCを基盤としたGUIツールであり過般性に富んだシステムである。利用者はPC上にインストールされたブラウザーから分散アプリケーションの設計ならびに実行が可能である。TMEのGUI上では、AVSのネットワークモニターに代表されるようなドローソフトと同様の感覚で分散アプリケーションのワークフローを設計する。全ての資源はアイコンとして表現され、その依存関係が矢印によって表現されるため、結果的にアプリケーションの設計図が直感的に理解しやすくなる。TMEは設計のほかに、デザインされたアプリケーションの実行も同時に支援する。実行の過程も設計時と同じワークフローによってリアルタイムにその状態が表示されるため、デバック,ボトルネックの検出などに利用できる。なおTMEは可視化コンポーネントのようなユーザー定義のアプレットを内部に取り込む仕組みを有するため、利用者は自由にその環境を再構成することができる。このため利用者に柔軟性及び拡張性を提供するツールといえる。本論文では、著者らはTMEの基本の概念そして設計を示すとともに、globus toolkitとTMEの比較ならびに相互運用の可能性について述べる。さらに、TMEの適用例として3例のユーザーアプリケーションを紹介する。

論文

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。

論文

ワールドワイドメタコンピューティングの試みについて

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

情報処理学会研究報告2001-ARC-142, p.49 - 54, 2001/03

世界各国の計算機資源のみならずさまざまなネットワーク上の装置を有機的に結合し、一つの仮想計算機システムを構築する試みとしてメタコンピューティングが提案されている。原研では、これまで開発したSTA基本システムを利用してローカルエリアネットワーク内での実験を行ってきたが、さる11月に開催されたSC2000において、世界4ヶ国のスパコンを結合して世界規模での実験の試みに成功した。本実験では放射線情報推定システムを用いて世界4機関の並列計算機を利用し最大計510CPUの計算を行うことができた。また、計算と同時に放射線源の拡散過程の実時間可視化を行うことも成功した。本報告では、実験に使用した要素技術並びに実験の結果について報告する。

報告書

次世代計算機概念検討; 平成11年度作業報告

樋口 健二; 長谷川 幸弘*; 平山 俊雄

JAERI-Review 2000-019, 70 Pages, 2000/12

JAERI-Review-2000-019.pdf:1.89MB

計算科学技術推進センターでは、並列処理にかかわる基盤技術開発の一環として、平成11年度に次世代計算機の概念検討に着手した。ここで行った代表的な量子計算コードを対象とした挙動解析結果について述べる。また、解析結果、に対する考察、キャッシュミス緩和のための方策の検討結果についても触れる。さらに、概念検討を定量的に進めるために開発中の性能予測シミュレータについても述べる。

論文

Software environment for local area metacomputing

武宮 博*; 今村 俊幸; 小出 洋; 樋口 健二; 辻田 祐一; 山岸 信寛*; 松田 勝之*; 上野 浩一*; 長谷川 幸弘*; 木村 俊哉; et al.

Proceedings of 4th International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications (SNA 2000) (CD-ROM), 16 Pages, 2000/09

並列分散型の科学計算の開発及び実行環境を支援するために、STA(Seamless Thinking Aid)と呼ばれる計算環境を開発した。STAは、(1)各プログラム・コンポーネントの開発環境、(2)各々のコンポーネントをまとめて一つのアプリケーションに形成する機能、そして(3)アプリケーションを分散した計算資源に配分する機能等のツール群を提供する。STAの有用性を立証するために、われわれはいくつかの並列科学計算のアプリケーションを開発してきた。ここでは、これらのアプリケーションの特徴とSTAにおける構築法について述べる。

論文

スーパーコンピュータ・クラスタ上の並列分散アプリケーション; 核融合プラズマ実験解析のための並列分散処理システムの構築

長谷川 幸弘*; 山岸 信寛*; 武宮 博*; 平山 俊雄; 白井 浩; 清水 勝宏; 小関 隆久

計算工学講演会論文集, p.365 - 368, 2000/05

核融合プラズマ実験解析システム、及び、並列分散処理実行支援環境PPExeの特徴について説明する。核融合プラズマ実験解析システムの並列分散処理化には、(1)処理能力の要求に応じた計算機を組み合わせた効率的な処理を実現する、(2)高速計算能力を必要とする処理は原研の複数のサイトに散在する大規模並列計算サーバの中の負荷の少ない計算機で実行することで処理時間を短縮する、(3)利用者の目的に応じて柔軟に解析プログラムを組み合わせた処理が行える、のような要件が求められる。これらの要求を満足する実験解析システムが、PPExeを用いて容易に構築できることを示し、並列分散処理システム構築におけるPPExeの有効性を示す。

報告書

並列分散科学技術計算支援ツール: TME(Task Mapping Editor); TME利用手引書

武宮 博*; 山岸 信寛*; 今村 俊幸; 上野 浩一*; 小出 洋; 辻田 祐一; 長谷川 幸弘*; 樋口 健二; 松田 勝之*; 平山 俊雄

JAERI-Data/Code 2000-013, p.52 - 0, 2000/03

JAERI-Data-Code-2000-013.pdf:8.64MB

計算科学技術推進センターでは、並列処理基盤技術開発にかかわる研究開発の一環として、複数の計算機を用い科学技術計算の並列分散処理を支援する環境PPExeを構築している。TME(Task Mapping Editor)は、PPExeを構成するツールの一つであり、一連の処理の定義や計算機割付けを利用者が対話的に定義できるビジュアルプログラミング環境を提供する。TMEを用いることにより、利用者はプログラム間のデータ依存関係をデータフローに基づき視覚的に定義することができる。また、定義された処理を実行する計算機の指定もGUIを介して容易に行うことができる。定義された一連の処理は、TMEにより決定された実行順序にしたがって、PPExeを構成するほかのサブシステム、メタスケジューラ、計算資源利用状況モニタ、及び実行マネジャにより実施される。本報告書では、TMEの利用方法について述べる。

報告書

並列分散科学技術計算支援ツール: TME (Task Mapping Editor); TME設計報告書

武宮 博*; 山岸 信寛*; 今村 俊幸; 上野 浩一*; 小出 洋; 辻田 祐一; 長谷川 幸弘*; 樋口 健二; 松田 勝之*; 平山 俊雄

JAERI-Data/Code 2000-010, p.49 - 0, 2000/02

JAERI-Data-Code-2000-010.pdf:2.04MB

計算科学技術推進センターでは、並列処理基盤技術開発にかかわる研究開発の一環として、複数の計算機を用いた科学技術計算の並列分散処理を支援する環境PPExeを構築している。TME (Task Mapping Editor)は、PPExeを構成するツールの一つであり、一連の処理の定義や計算機割付けを利用者が対話的に定義できるビジュアルプログラミング環境を提供する。TMEを用いることにより、利用者はプログラム間のデータ依存関係をデータフローに基づき視覚的に定義することができる。また、定義された処理を実行する計算機の指定もGUIを介して容易に行うことができる。本報告書では、TMEにおいて実現された種々の機能をまとめ、それらの機能の実装方式について説明する。

報告書

FAME動画表示システムの開発

長谷川 幸弘*; 濱松 清隆; 白井 浩; 松田 俊明; 渡辺 秀人*; 板倉 洋文*; 田畑 泰則*

JAERI-Tech 99-015, 27 Pages, 1999/02

JAERI-Tech-99-015.pdf:1.99MB

磁気流体平衡高速処理システム(FAME-II:Fast Analyzer for Magnetohydrodynamic Equilibrium-II)で計算した平衡解析結果を、ネットワークで接続されたワークステーションで動画として表示するFAME動画表示システムを開発した。このシステムは放電シーケンスと同期して自動的に動画を提供する。これにより、JT-60Uのオペレータが次の放電の制御パラメータを決定する際に有用な情報を提供することができるようになった。本報告書ではFAME動画表示システムの概要について述べる。

論文

JT-60トカマク放電解析のための磁気流体平衡高速処理システムの開発と実用化

長谷川 幸弘*; 中村 幸治; 白井 浩; 濱松 清隆; 原田 裕夫; 菊池 満; 中田 義弘*

日本原子力学会誌, 41(1), p.48 - 56, 1999/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:76.28(Nuclear Science & Technology)

トカマクプラズマのエネルギー閉じ込め性能の改善研究及び電磁流体力学的不安定性の安定化研究に不可欠な磁気流体平衡のデータベースを生成するため、専用の最新高速ワークステーションと平衡計算を高速に処理するために最適化した並列計算法を用いて、JT-60の実験放電と同期して高速でデータ処理を行うシステムを開発した。この高速処理システムはショット間で平衡計算を全て終了する能力を持っている。最近のショットの平衡データベースを自動的に保存する大容量補助記憶システムと動画モニターを連動させることにより、JT-60のオペレータが次のショットの放電制御パラメータを決定する際の有用な情報を提供している。本報では、JT-60実験における本システムの性能を報告する。

報告書

モンテカルロ法を適用した光線追跡画像生成プログラムの開発

樋口 健二; 大谷 孝之; 長谷川 幸弘*

JAERI-Research 97-062, 103 Pages, 1997/09

JAERI-Research-97-062.pdf:2.35MB

従来の光線追跡法による画像生成においては、視点を始点としてスクリーンを構成する各画素を通過する半直線すなわち視点を追跡することで各画素に対する輝度値を計算する。しかし、その場合、(1)光源の幾何形状表現が困難(2)散乱反射の計算に大まかな近似を用いざるを得ない、といった理由から生成される画像の現実感が大きく失われる。そこで、筆者らは、原子力分野で広く用いられているモンテカルロ法により、視線ではなく光線を追跡する順方向光線追跡プログラムを開発した。この手法により、上記問題点を解消するとともに、粒子輸送モンテカルロ・コードの分散低減法を適用し、さらに拘束モンテカルロ装置を利用することで計算時間を大幅に短縮した。

論文

Difficulties in vector-parallel processing of Monte Carlo codes

樋口 健二; 浅井 清; 長谷川 幸弘*

Nuclear Science and Engineering, 127(1), p.78 - 88, 1997/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:84.28(Nuclear Science & Technology)

実用のモンテカルロコードのベクトル処理では、間接番地アクセス、複雑な条件分岐文、短いベクトル長、キャツシュミス及びロバスト性・汎用性を保持するための処理のために高い速度向上率を得ることは困難である。筆者らは、過去の研究において、上記5つの問題点のうち、第1、第2及び第3の問題点については、モンテカルロコード専用のハードウェアにより解消できることを示した。本稿では、MORSEコードのベクトル処理結果に基づき、第4及び第5の問題が詳細に議論される。ここでは、キャッシュミスヒット率が粒子輸送問題のベクトル処理において同時追跡される粒子数に強く依存することを示す。第5の問題点については、入力問題に無関係な処理を除くことにより、即ち、入力問題に合わせたコード生成により、速度向上率が大きく改善されることを示す。

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