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山田 進; 今村 俊幸*; 町田 昌彦
Proceedings of International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis (SC '11) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2011/11
本発表はCREST及び科学研究費補助金の研究計画に従い実施した量子多体系問題の高精度数値計算手法の並列化・高速化に関するものである。発表内容は、高精度に量子状態を計算できる密度行列繰り込み群(DMRG)法を次世代計算機「京」のような超大規模な並列計算機上で並列化した際の通信手法の最適化に関する研究成果である。特筆すべき成果は、問題の物理的性質を利用した大規模並列計算機向きの通信方法、及び通信の競合の発生を抑える通信と演算の適切なスケジューリング方法の二つを提案したことである。さらに、実際に提案した方法を用いることで原子力機構のBX900及び東京大学のT2Kスパコンの両計算機で1000を超える並列数でも効率的な並列計算が可能であることを確認した。なお、この成果は科学技術振興機構・受託研究「超伝導新奇応用のためのマルチスケールマルチフィジックスシミュレーションの基盤の構築」の研究成果である一方、原子力材料のマルチスケールシミュレーション手法の研究開発にも資する成果である。
井戸村 泰宏; Jolliet, S.*
Proceedings of International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis (SC '11) (USB Flash Drive), 9 Pages, 2011/11
核融合プラズマの第一原理モデルである5次元ジャイロ運動論方程式に基づくプラズマ乱流シミュレーションは乱流輸送現象を評価する標準的手法となっているが、ITER装置規模の5次元乱流計算は膨大な計算となるため、超並列計算機の効率的利用が核融合分野の計算科学における重要課題となっている。原子力機構で開発した5次元格子コードGT5Dでは方程式系の物理的特性や対称性に基づいて5次元空間の階層的な多次元領域分割を行う。これを複数のMPIコミュニケータとSMPを組合せた階層的通信構造によって実装することにより高いスケーラビリティを実現し、BX900システム16384コアを用いて実効性能19.4TFlopsを達成した。
中島 憲宏; 河村 拓馬; 武宮 博; 鵜沢 憲; 井戸村 泰宏; 山田 進
no journal, ,
米国で開催される世界最大のスーパーコンピューティングにかかわる国際会議の2011年年次大会(SC '11)の展示会にて、平成22年度のシステム計算科学センターの研究成果として、耐震シミュレーション、材料シミュレーション、シミュレーション基盤技術,原子力分野における応用シミュレーションを発表するとともに、技術展示する。
鵜沢 憲
no journal, ,
システム計算科学センターでは、原子力施設の耐震安全性を担保するため、計算機内に振動実験台を構築し、地震時における原子力施設の挙動をシミュレーションする技術である3次元仮想振動台の研究開発に取り組んでいる。平成23年度より、3次元仮想振動台実現のための要素技術の1つとして、流体解析技術の研究開発を開始した。特に、原子力施設の運転に影響を与える可能性のある地震時のスロッシングに関する影響を確認するため、スロッシングの分析に適した気液二相乱流シミュレーションコードを開発している。本研究では、大規模並列計算環境を整備し、1024コアを使用した大規模計算において、一台の計算機で計算した場合と比較して950.2倍にのぼる高並列実行性能を得ることができた。この結果、乱流の効果を考慮した大規模なスロッシングシミュレーションを可能にしうる技術的見通しを得た。
河村 拓馬
no journal, ,
シミュレーション結果で得られた物理値の分布に応じて自動的にカラーマップを調整する手法を提案する。応力集中が発生しているような、物理値の分布に偏りが見られるデータに対して通常のカラーマップを用いると、大きく変化している局所領域のみが多数の色で描画され、その他の領域における物理値の変化が単色で描画されてしまうため、領域全体の細かな変化を見逃してしまう可能性がある。領域全体の変化の様子も認識可能とするカラーマップの生成には、試行錯誤に基づき調整を行う必要があり、その作業に長時間を要していたことからカラーマップを自動的に調整する機能が必要とされている。本課題を解決するために、画像処理分野においてコントラスト調整のために用いられているヒストグラム均一化と呼ばれる手法をカラーマップの自動調整に応用することを試みた。ヒストグラム均一化をそのまま適用すると物理値自体が変更されてしまうという欠点が存在するため、体積密度関数の累積関数と呼ばれる関数の逆関数を計算し、カラーマップの各色と物理値の統計的対応を調整する手法を考案した。その結果、物理値に影響を与えずカラーマップを自動調整できることを確認した。
武宮 博
no journal, ,
HPCI戦略プログラムにおいてシステム計算科学センターが進めている「原子力施設等の大型プラントの次世代耐震シミュレーションに関する研究開発」課題の概要について述べる。HPCI戦略プログラムは、文部科学省が開発を進めている10ペタフロップス級のスーパーコンピュータ「京」を利用することで大きなブレークスルーが期待できる分野において、革新的な成果の創出を目的として進められている国家プロジェクトである。システム計算科学センターは、戦略分野の一つである「次世代ものづくり分野」に参画し、次世代耐震シミュレーションコードの研究開発を実施している。本発表では、次世代耐震シミュレーションコードの目的,現状,今後の方向性について紹介する。