Modeling changes in the second harmonic generation of ultrasonic waves having wavelengths beyond the length scale of conventional molecular dynamics

森 承宇*; 松田 那由多*; 沖田 泰良*; 愛知 正温*; 板倉 充洋; 鈴木 克幸*

Materialia, 21, p.101371_1 - 101371_6, 2022/03

https://doi.org/10.1016/j.mtla.2022.101371

The nonlinear ultrasonic (NLU) technique is a nondestructive method for detecting nanostructure in crystalline materials. In this study, a method was developed to quantify the changes in NLU signals associated with nanostructure using molecular dynamics (MD). A nonreflective boundary, which reduces the computational cost to the first power of the wavelength, was used to achieve this. This method is distinct from previous studies using a conventional MD, for which the computational cost is proportional to the square of the wavelength. The nonreflective boundary eliminates the influence of reflected waves at the detection position by setting a buffer region at the end of the simulation cell opposite from the wave source, and periodically resetting the displacements and velocities of all atoms in this region. This method allows the introduction of elastic waves with wavelengths longer than the cell size, and only an extension of time is required, according to the extension of the wavelength, without increasing the cell size. Hence, it is possible to extend the NLU wavelength by approximately four orders of magnitude, which approaches the wavelengths used for inspections and, thus, to use MD to simulate the changes in the NLU signals induced by nanostructure. The NLU signal values obtained by the two methods were in good agreement for a perfect Fe crystal and a Fe crystal containing 1% monovacancies. No significant frequency dependence of the acoustic nonlinearity parameter was found at 0 K. This method will contribute to the development of an inspection technique based on scientific principles.

Development of workstation-based CAMAC data acquisition system for JT-60 data processing system

佐藤 稔; 次田 友宣; 大島 貴幸; 坂田 信也; 岩崎 慶太*; 松田 俊明; 射場 克幸; 小関 隆久

Fusion Engineering and Design, 71(1-4), p.145 - 149, 2004/06

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2004.04.026

JT-60データ処理設備では、プラズマ計測の制御及びデータ収集にCAMACが広く使われている。運用から15年以上も経過しており、老朽化による保守や機能拡張に支障をきたしているため、CAMACを制御するミニコンピュータ及びマイクロコンピュータをUNIXのワークステーションに置き換えた。また、GUIによる画面制御やネットワークを介しての遠隔計測環境を構築するために、アプリケーションソフトウェアの開発を行い、システムの更新を図った。さらに、次期CAMAC制御システムに向けて、Linux用のCAMACデバイスドライバの開発を進めている。

可視化デバッガ; Vdebugの開発

松田 勝之*; 武宮 博*

計算工学講演会論文集, 6(1), p.237 - 240, 2001/05

科学技術計算プログラムのデバッグ作業を支援する可視化デバッガvdebugのデータ取得機能の高速化並びに複数のデバッガを制御する機能の開発を行った。可視化デバッガは可視化ツールとデバッガを連携させ、任意の位置での任意の配列データを可視化することができる。科学技術計算におけるデバッグ作業では、大規模な配列の値を確認する必要がある。またデバック作業では種々のデータを試行錯誤しながら調べる必要がある。可視化デバッガは、そのような作業を支援するために開発した。そのため可視化デバッガではアプリケーションプログラムから大規模な配列を取得する必要がある。そのため今回は各種の並列計算機、WSのデバッガに対しデータの取得の高速化を試みた。その結果、機種によっては100倍以上のレスポンスの向上が得られた。また、同時に複数のデバッガを制御することで、プログラムをほかのマシンへ移植したり並列化した場合など、オリジナルの実行結果と作業後の結果の差分をとって表示することにより容易に比較できる機能を開発した。これにより、連携して動作するようなプログラムの実行結果を組合せて可視化することもできるようになった。

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。

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。

データ可視化機能を持つ並列プログラムデバッグツール: Vdebug; Vdebugプログラム設計書

松田 勝之*; 武宮 博*

JAERI-Data/Code 2000-014, p.121 - 0, 2000/02

JAERI-Data-Code-2000-014.pdf:6.36MB

並列科学技術計算プログラムのデバッグ作業を支援するデバッガvdebugについて報告する。大規模な科学技術計算では大量のデータの正誤判断を行う必要があるため、数値データをそのまま画面に表示する従来のデバッガを用いては科学技術計算プログラムをデバッグすることが困難である。この困難を軽減するために、われわれはデータを可視化表示することにより大量のデータの正誤判断を可能とするデバッグツールvdebugを開発してきた。これまでvdebugを用いたデバッグ対象は逐次プログラムに制限されていたが、7種の並列計算機で提供されているデバッガへの対応を図ると同時に、個々の並列プログラムに散在するデータを統合し可視化表示する機能を実現することで、並列プログラムの容易なデバッグを可能とした。本報告書では、並列プログラムへの対応を実現したvdebugのシステム構成及び各サブシステムの設計について述べる。

データ可視化機能を持つ並列プログラムデバッグツール: vdebug; vdebug利用手引書

松田 勝之*; 武宮 博*

JAERI-Data/Code 2000-005, p.66 - 0, 2000/02

JAERI-Data-Code-2000-005.pdf:6.59MB

並列科学技術計算プログラムのデバック作業を支援するデバッガvdebugについて報告する。大量のデータの正誤判断を行う必要があるため、数値データをそのまま画面に表示する従来のデバッガを用いて科学技術計算プログラムをデバッグすることは困難である。この困難を軽減するために、われわれはデータを可視化表示することにより大量のデータの正誤判断を可能とするデバッグツールvdebugを開発してきた。これまでvdebugを用いたデバッグ対象は逐次プログラムに制限されていたが、7種の並列計算機で提供されているデバッガへの対応を図ると同時に、個々の並列プログラムに散在するデータを統合し可視化表示する機能を実現することで、並列プログラムの容易なデバッグを可能とした。本報告書では、並列プログラムへの対応を実現したvdebugの使用方法と並列プログラムデバッグ実施例について述べる。

Al(111)基板上のシリセンの原子配置

深谷 有喜; 松田 巌*; 福谷 克之

no journal, , 

近年、その特異な物性への期待から、IV族単原子で構成された2次元原子シート物質に注目が集まっている。最近我々は、Al(111)基板上におけるゲルマネン(グラフェンのGe版)が予想に反して非対称なバックリング構造を持つことを明らかにした。今回新たに、Al(111)基板上ではシリセン(グラフェンのSi版)も作製できることがわかった。全反射高速陽電子回折を用いた構造解析から、Al(111)基板上のシリセンはゲルマネンの時と同様に非対称なバックリング構造を持つことが推測される。

Ag(111)基板上の水素終端シリセンの原子配置

深谷 有喜; Feng, B.*; 福谷 克之; 松田 巌*

no journal, , 

2次元物質として注目されるシリセンの電子状態の変調には、水素終端が有効な手段だと考えられている。最近、Ag(111)基板上のシリセンにおいて、均一かつ広いドメインでの水素終端化が報告された。しかし、その原子配置の詳細はわかっていない。そこで我々は全反射高速陽電子回折を用いて、水素終端シリセンの原子配置を決定した。結果として、水素原子の吸着によりシリセン自体も大きく原子変位することがわかった。