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宮村 浩子; 林 幸子*; 鈴木 喜雄; 武宮 博
Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 2, p.603 - 608, 2011/10
近年、数値シミュレーションはスケール規模が増大しており、高次元の結果が得られている。そのため、物理的現象を理解することは困難な作業となっている。この問題に対して、われわれは情報可視化技術を用いて空間と時間に沿った情報提示技術,時空間マップを提案することで解決を図る。時空間マップは、空間・時間の軸を備えた2次元空間に、3次元空間に分布する時系物理情報を写像して高次元データの特徴を示す。ここで、3次元空間情報はoctreeによる空間分割によって1次元へ写像することとした。この時空間マップを用いることで、ユーザは高次元データから興味ある時空間領域を迅速に発見できる。さらに、ユーザは、対話式に時空間マップの詳細度やカラーマッピングを変更することができる。最後に、原子力施設の耐震解析に提案手法を用いて、迅速に特徴領域を発見できることを確認した。
宮村 浩子; 林 幸子*; 鈴木 喜雄; 武宮 博
Proceedings of Joint International Conference of 7th Supercomputing in Nuclear Application and 3rd Monte Carlo (SNA + MC 2010) (USB Flash Drive), 4 Pages, 2010/10
時空間マップとマップをデザインする機能を提案する。時空間マップは空間・時間情報をマッピングする技術である。このマップでは、物理量の変化を2次元空間に割り当てている。この時空間マップは、例えばデータマップの解像度や色に割り当てている物理量など、観察者が対話的にマップを変えながら観察することでより特徴を把握できる。そこで、データマップをユーザが対話的にデザインする機能を併せて開発し、提案する。
鈴木 喜雄; 立川 崇之; Kim, G.; 木野 千晶; 宮村 浩子; 手島 直哉; 林 幸子*; 青柳 哲雄; 武宮 博; 中島 憲宏
計算工学講演会論文集, 15(2), p.1051 - 1054, 2010/05
われわれは、原子力研究のための計算基盤を構築するために、原子力グリッド基盤AEGISの研究開発を進めてきた。本研究開発では、スパコンやデータベース等をネットワーク接続した仮想研究環境の構築を目的とした国家プロジェクトITBL(Information Technology Based Laboratory)において研究開発したITBL基盤ソフトウェアの知見と技術を発展させ、安全性と利便性の向上に取り組んだ。安全性については、個人認証とマシン認証による認証機構の二重化を行った。利便性については、利用者端末からグリッドの機能を利用可能とするアプリケーションプログラムインタフェースを開発した。これらの研究開発により、われわれは、原子力施設全体規模の3次元振動シミュレーション,原子力施設の地震耐力予測シミュレータなどの原子力研究に貢献した。
宮村 浩子; 林 幸子; 鈴木 喜雄; 武宮 博
FUJITSUファミリ会論文集(インターネット), 15 Pages, 2010/03
スーパーコンピュータの性能の向上に伴い、数値シミュレーションは複雑化し、得られるシミュレーション結果データは大規模化している。これは、ユーザがシミュレーション結果を理解することを困難にしている。そこでわれわれは、観察者が容易に時系列シミュレーション結果を理解できるようにするために、時空間可視化システム「時空間マップ」を提案する。自空間マップは、インフォメーションビジュアリゼーションのテクニックのひとつであり、実験や計測結果から特徴領域を特定するのに有効な手法である。この自空間マップは、時間と空間で張られる2次元空間に物理量の変化を割り当てている。本論文では、提案するテクニックの有効性を検証するために、大規模シミュレーション結果に適用する。
宮村 浩子; 中島 康平*; 鈴木 喜雄; 林 幸子; 武宮 博; 中島 憲宏
全NEC C&Cシステムユーザー会平成21年度論文集(CD-ROM), 12 Pages, 2010/02
数値シミュレーションによって得られたデータを調査するシステムを開発したので、本論文で発表する。近年、高性能コンピュータが広く普及したことにより、数値シミュレーションによって得られるデータは大規模かつ複雑なものとなっている。このような大規模かつ複雑なデータは対話的に可視化することが困難であることから、その結果を評価することが難しい。そこでわれわれは並列分散環境で得られた大規模時系列データを評価するためのデータ調査システムを開発した。このシステムは、大局的かつ局所的なスケールでデータを可視化し調査することを実現している。
西田 明美; 鈴木 喜雄; 林 幸子; 國友 孝洋*; 熊澤 峰夫*; 羽佐田 葉子*
第58回理論応用力学講演会講演論文集(CD-ROM), 2 Pages, 2009/06
アクロス(ACROSS=Accurately Controlled, Routinely Operated, Signal System)とは、精密に制御した定常的なサイン波を入力し、その応答出力の測定から、従来の方法との比較において格段に高い精度で、周波数応答(伝達関数=周波数領域のグリーン関数)を決定する計測技術である。これは、高レベル放射性廃棄物の地層処分場や地震発生場など、地下構造の時間変動監視観測用に開発されたものである。これを人工構造物の振動特性,構造解析,監視などに適用する理論的基礎とこれに固有の課題を紹介する。また、原子力機構、東濃地科学センターにある鉄骨フレーム構造物に対し行っている適用試験の計測システムと若干の測定結果について報告する。
西田 明美; 鈴木 喜雄; 林 幸子; 國友 孝洋*; 熊澤 峰夫*; 羽佐田 葉子*
第58回理論応用力学講演会講演論文集(CD-ROM), 2 Pages, 2009/06
アクロスによって得られる伝達関数データの解析手法として従来用いられてきた存否法を、3次元構造物の多数点の測定で得られる伝達関数データ群の解析用に適用した。その2で得られた周波数領域計測データの解析に、時間領域と空間-波数領域の両面から2段階のアプローチを総合して、線形力学系の整合的なモデルとしての結果を得られる手法を開発している。これでは、構造物の大局的な振動特性(固有振動数,減衰,振幅,位相等)と各部材レベルでの局所的波動伝播特性(伝播速度,波長,部材間の相互作用など)、さらに、それらの微小な時間変動の検出までをできるようにした。
西田 明美; 鈴木 喜雄; 林 幸子; 國友 孝洋*; 熊澤 峰夫*; 羽佐田 葉子*
第58回理論応用力学講演会講演論文集(CD-ROM), 2 Pages, 2009/06
原子力施設の構造物(地層処分場から原子炉まで)の安定性や耐震性を評価するためには、既存の原子力施設がどのような振動特性を有しているかを厳密に把握する必要がある。振動特性には固有振動数と減衰があり、建設された構造物に対しては常時微動観測等のデータを用いて推定するのが一般的であるが、計測誤差や推定誤差については、常に議論がなされるところである。今般、高精度な地盤構造の応答計測が可能なアクロスを構造物の応答計測へ適用し、構造物の振動特性の推定を試みた。さらに、構造物を構成する部材内を伝播する縦波や曲げ波の伝播速度等の波動伝播特性を推定し、構造物の物性の同定を試みた。これらの結果について、3報にわたって報告する。
木野 千晶; 鈴木 喜雄; 櫛田 慶幸; 西田 明美; 林 幸子; 中島 憲宏
High Performance Computing on Vector Systems 2008, p.89 - 97, 2009/00
大規模・複雑データ解析は原子力分野においては重要な課題である。そのため、大規模・複雑データ解析をサポートするため、認識能力を備えたデータ解析システム(CDAS)を開発している。本研究では、データ解析に必要な情報概念として、解析対象,評価指標,判断基準を見いだし、その概念構造の分析を行った。それらの情報をシステムが具体的に扱うための情報科学技術を提案した。また、1TBに達する大規模構造解析データに適用し、その有用性を確認した。
鈴木 喜雄; 西田 明美; 新谷 文将; 櫛田 慶幸; 阿久津 拓; 手島 直哉; 中島 康平; 近藤 誠; 林 幸子; 青柳 哲雄; et al.
Journal of Power and Energy Systems (Internet), 3(1), p.60 - 71, 2009/00
原子力機構システム計算科学センターでは、原子力プラントの全容解析のための大規模シミュレーション技術の研究開発を実施している。特に、原子力プラントの震動応答解析のため、スーパーコンピュータを複数台接続した環境での3次元仮想振動台の構築を進めている。原子力プラントの全容シミュレーションでは、大規模なデータを処理することが課題となる。この課題克服のため、われわれは、シミュレーションのフレームワークとコンピュータのプラットフォームを提案し、構築した。コンピュータプラットフォームでは、グリッドコンピューティング基盤ITBL-IS及びAEGISにより、大規模な原子力プラントの全容シミュレーションを可能とした。また、本プラットフォームをベースとしたシミュレーションフレームワークでは、原子力施設HTTRの圧力容器と冷却システムに対する線形弾性解析に成功した。
木野 千晶; 鈴木 喜雄; 西田 明美; 櫛田 慶幸; 林 幸子; 中島 憲宏
日本計算工学会論文集(インターネット), 2008(18), 8 Pages, 2008/07
データ解析プロセスにおいて研究者の見落としを低減し、データ全体を隅々まで検証することを可能とするために、人間の認識能力の一部を情報科学技術により代用した「 認識能力を備えたデータ解析システム」Cognitive methodology based Data Analysis System(CDAS)の概念設計を行った。本研究ではまず数値シミュレーションにおけるデータ解析プロセスを体系的に検討し、妥当性評価のためのVV機能,有意味性評価のためのDD機能、加えてVV機能・DD機能から得られた情報を統合・解釈するためのSynthesis機能を備える必要があること、データ解析に用いる工学情報として設計情報・解析条件・結果データに対応する必要があること、評価・判断のための階層構造に対応する必要があることを見いだした。次にVV機能及びDD機能は分散処理システムとし、Synthesis機能と併せたシステム構成図を設計し、評価・判断機能として必要な情報を「観点」概念により構築する妥当性・有意味性の判断システム、及び解釈機能として科学的知見を数値化し解釈ルールを構築する手法を提案した。さらに、CDASを有限要素法による構造解析の結果データに適用することでその実現可能性を確認した。
鈴木 喜雄; 中島 憲宏; 新谷 文将; 羽間 収; 西田 明美; 櫛田 慶幸; 阿久津 拓; 手島 直哉; 中島 康平; 近藤 誠; et al.
Proceedings of 16th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-16) (CD-ROM), 9 Pages, 2008/05
Center for computational science and e-systems of Japan Atomic Energy Agency is carrying out R&D in the area of extra large-scale simulation technologies for solving nuclear plant structures in its entirety. Specifically, we focus on establishing a virtual plant vibration simulator on inter-connected supercomputers intended for seismic response analysis of a whole nuclear plant. The simulation of the whole plant is a very difficult task because an extremely large dataset must be processed. To overcome this difficulty, we have proposed and implemented a necessary simulation framework and computing platform. The simulation framework based on the computing platform has been applied to a linear elastic analysis of the reactor pressure vessel and cooling systems of a nuclear research facility, the HTTR. The simulation framework opens a possibility of new simulation technologies for building a whole virtual nuclear plant in computers for virtual experiments.
鈴木 喜雄; 林 幸子
no journal, ,
近年、ネットワークを活用したグリッドコンピューティング技術の進展に伴い、遠隔地に散在する複数の計算機を利用した大規模シミュレーションが行われるようになってきた。このようなシミュレーションから出力される結果を高速に可視化することは、シミュレーション研究を効率的に行ううえで不可欠である。独立行政法人日本原子力研究開発機構では、これまで大規模データを高速に可視化するためMPI(Message Passing Interface)で並列化した可視化システムPST(Parallel Support Toolkit)の研究開発を行ってきた。今回、PSTのMPIとして異機種間MPI(STAMPI: Seamless Thinking Aid MPI)を適用することで、グリッド環境で効率的な可視化を実現するためのシステム開発を行った。これにより、グリッド環境の複数の計算機を用いて分散並列に可視化処理を行うことが可能となり、ファイル転送作業削減によるユーザ負荷の軽減,グリッド環境での可視化処理の高速化等を実現した。
鈴木 喜雄; 林 幸子
no journal, ,
近年、ネットワークを活用したグリッドコンピューティング技術の進展に伴い、遠隔地に散在する複数の計算機を利用した大規模シミュレーションが行われるようになってきた。このようなシミュレーションから出力される結果を高速に可視化することは、シミュレーション研究を効率的に行ううえで不可欠である。独立行政法人日本原子力研究開発機構では、これまで大規模データを高速に可視化するためMPI(Message Passing Interface)で並列化した可視化システムPST(Parallel Support Toolkit)の研究開発を行ってきた。今回、PSTのMPIとして異機種間MPI(STAMPI: Seamless Thinking Aid MPI)を適用することで、グリッド環境で効率的な可視化を実現するためのシステム開発を行った。これにより、グリッド環境の複数の計算機を用いて分散並列に可視化処理を行うことが可能となり、ファイル転送作業削減によるユーザ負荷の軽減、グリッド環境での可視化処理の高速化等を実現した。
鈴木 喜雄; 林 幸子
no journal, ,
シミュレーションの結果を視覚的に理解するには「可視化」が不可欠である。スーパーコンピュータを用いた原子力分野の大規模シミュレーションから得られる膨大なデータを高速に可視化可能とする研究成果を紹介する。
木野 千晶; 鈴木 喜雄; 西田 明美; 櫛田 慶幸; 林 幸子; 中島 憲宏
no journal, ,
原子力分野において、大規模・複雑な数値シミュレーションのデータ解析は大きな課題である。この課題を克服するために認識能力を備えたデータ解析システム"Cognitive methodology based Data Analysis System (CDAS)"を提案する。今回、このシステムを1TB以上に達する大規模仮想振動台のシミュレーション結果データに適用し、その解析に成功した。
鈴木 喜雄; 西田 明美; 山田 知典; 新谷 文将; 林 幸子; 中島 憲宏; 平山 俊雄
no journal, ,
われわれは、「思考的コンピューティングCMC」を構築することにより、シミュレーション結果の妥当性を評価することを目指している。シミュレーション結果の妥当性を推定することは、シミュレーションを用いて現象を正確に予測するために不可欠である。しかしながら、シミュレーションは、不確実性・不確定性を含んでいるため、一つだけのシミュレーションから妥当性を推定することは不可能である。そこで、われわれは、人間の思考過程のように多様なアプローチから得られる結果を統合的に処理することにより妥当性を推定できるコンピューティングとして、思考的コンピューティングCMCを提案した。また、CMCを実現するため、多様なアプローチとして演繹シミュレーションと帰納シミュレーションを実行し、統合処理としてシミュレーション結果を結合できるシステムを提案している。さらに、本システムを原子炉の熱変位解析に適用し、システムの有用性を確認した。
鈴木 喜雄; 林 幸子; 宮村 浩子
no journal, ,
原子力プラント全体規模の耐震挙動等、理論や実験で直接扱うことが困難な現象を扱える大規模・複雑シミュレーションが可能となっている。このようなシミュレーションを用いて現象を正確に把握するには、結果の妥当性評価が不可欠である。しかしながら、このような大規模・複雑シミュレーションから得られる結果の妥当性を評価するための方法論は十分確立されていない。本研究の目的は、このような大規模・複雑シミュレーションの結果の妥当性を評価可能とすることである。このため、人間の思考過程のように多様なアプローチから得られる結果を統合的に処理することにより、妥当性を推定できる方法論として、思考的コンピューティングを提案し、システムを構築した。原子力プラントの熱応力シミュレーションに本システムを適用し、シミュレーション結果の妥当性を定量的に求めることに成功し、提案方法論により妥当性評価できる可能性があることを確認した。
宮村 浩子; 林 幸子; 鈴木 喜雄; 武宮 博
no journal, ,
われわれは、数値シミュレーション結果を評価するための可視化システムを提案する。本システムはマルチウィンドウシステムを搭載し、詳細な情報をさまざまな形式で表現する。大局情報可視化ウィンドウでは、時空間情報を提示し、局所情報可視化ウィンドウでは、選択領域周辺の詳細情報を提示する。なお、本提案システムを3次元仮想振動台のシミュレーション結果に適用して評価し、提案手法の有効性を検証する。
西田 明美; 鈴木 喜雄; 長谷川 健; 林 幸子; 國友 孝洋*; 熊澤 峰夫*; 羽佐田 葉子*
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原子力施設の構造物(地層処分場から原子炉まで)の安定性や耐震性を評価するためには、既存の原子力施設がどのような振動特性を有しているかを厳密に把握することが重要である。振動特性には固有振動数,固有モード,減衰等があり、建設された構造物に対しては常時微動観測等の受動観測によるデータを用いて推定するのが一般的である。一方で、受動観測による非定常なデータの計測誤差や推定誤差については、常に議論がなされるところである。今般、高精度な地盤構造の応答計測が可能なアクロスを構造物の応答計測へ適用し、構造物の振動特性の推定を試みた。その結果、アクロスの構造物の応答計測への適用可能性を見いだしたので、その成果を発表する。本成果の一部は、原子力機構の平成20年度研究開発調整財源による連携融合研究において得られた成果である。
