西大和学園のSSHにおける3DAVS-Player及びPortable VRを用いた可視化・プログラミング教育の試み

上島 豊

可視化情報(CD-ROM), 24(Suppl.3), 6 Pages, 2004/10

青少年の科学・理科離れ抑止のため文部科学省が進めている「科学技術・理科大好きプラン」の中のSuper Science High-school(SSH)の指定高校と日本原子力研究所の連携が平成14-16年度に渡り行われている。その連携において新しいタイプの授業体系の開発を行っており、本論文では、その実践に基づく調査結果を報告する。奈良県SSH指定高校の西大和学園と日本原子力研究所において可視化・バーチャルリアリティーをキーワードに物理,生物,情報,美術の最先端を横断的に学ぶ授業に挑戦し、その結果、予想をはるかに超えた子供達の能力及び熱心さが見いだされた。また、可視化,バーチャルリアリティー技術を応用したCG製作を通じて、生徒達は、一つのテーマにかかわるさまざまな分野横断的背景を自分達で調べながら自立的に進んでいった。これは、現在専門化が進み、科学の孤立化が懸念される状況で分野横断的意識が醸成される手法としても注目すべきことである。そして、本授業の壁を乗り越えたことによる自信が「私達でもやればできる」という気持ちをうみ、他の授業などの取り組みでも積極性が向上するということが見いだされている。

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。

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。

Giga-Particle simulation on shot pulse photon and particle generation with ultra-shortpulse relativistic laser

上島 豊; 千徳 靖彦*; 岸本 泰明

Proceedings of 4th International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications (SNA 2000) (CD-ROM), 10 Pages, 2000/00

相対論的高強度短パルスレーザーの実現により、その極めて強い電磁場とプラズマの電子との非線形相互作用過程から、高線量のX線やイオンを発生することができるようになった。原子過程から発生するX線とは異なり、自由電子の振動から発生するX線は、その振動時間がレーザーのパルス時間程度なので非常に短パルスである。また、レーザー遮断密度以上のプラズマ(薄膜)における陽子やイオン加速について2D3V-PIC (Particle in Cell) シミュレーションで調べた。いくつかのシミュレーションの結果、イオンの加速状態や効率は、レーザー強度だけでなく、薄膜の形状や構成物質の違いにより大きく変化することがわかった。例えば、アルミニウムの薄膜の裏面に水素をコーティングした凸型の二重層薄膜を400TW級レーザーで照射すれば、100MeV程度のイオンが発生することを見いだした。

並列分散科学技術計算環境STA,3; 異機種間並列計算機間通信ライブラリの構築

小出 洋; 今村 俊幸; 太田 浩史*; 川崎 琢治*; 武宮 博*; 樋口 健二; 笠原 博徳*; 相川 裕史

計算工学講演会論文集, 3(1), p.81 - 84, 1998/05

日本原子力研究所では、並列処理に関る共通基盤技術の研究開発の一環として、並列プログラミングと異機種並列計算機利用における途切れの無い思考を支援する並列分散科学技術計算環境STA(Seamless Thinking Aid)を開発している。STAは異機種並列計算機ネットワーク上で結合して利用するための機能とその上でのサービスを提供している。このために、異機種並列計算機間で共通の通信インターフェイスを採用した、データを効率良く交換できる、共通通信基盤が必要である。STAは、こうした異機種並列計算機利用のための共通通信基盤Stampiを備えており、ユーザプログラムはMPI2を基本とした異機種並列計算機通信ライブラリStampi-Libを使用して異機種間で自由に通信を行うことができる。本論文では、StampiとStampi-Libの概要について述べる。

地層処分バーチャル・エンジニアリングシステムの開発(II)(要約版)

浅原 進也*

PNC TJ1064 98-002, 109 Pages, 1998/02

PNC-TJ1064-98-002.pdf:8.48MB

地層処分ヴァーチャル・エンジニアリング・システムは,従来シミュレーションや数値計算などと呼ばれてきた物理工学上の現象を,コンピュータにより数値的に計算模擬する技術を基に,オブジェクト指向,並列計算法等,革新するソフトウェア工学の成果を地層処分の安全性評価研究に応用し,処分の安全性に係わる技術論拠となる情報を多方面から総合的に評価することを目的として,専用に統合開発するコンピュータ・システムである。同システムを開発・運用することにより,高レベル放射性廃棄物地層処分の安全性評価にかかわる,実験の難しい長期(数千から数十万年)に亘る現象の考慮性に係わる技術を判断し,処分システムの設計の最適化をするための指針等を得るとともに,多分野にまたがる専門家が,自己の領域と他の領域との関係を容易に理解するための基盤を提供することがプロジェクトの目標である。平成9年度は,前年度に整理したソフトウェア工学面の技術と試作システムを基にヴァーチャル・エンジニアリング・システム全体について基本的な設計検討を行った。設計作業に伴い,確認の必要な技術は試作を行い評価した。技術確認は既存のシミュレーション・コード出力をビジュアルに統合するインターフェイスに重点をおいた。そのため既に開発されている核種移行評価コード「RELEASE」,熱・多相流体連成解析コード「TOUGH2」,3次元地下水流れ評価コード「3D-FEMWATER」コードを用いて異なったモデルにより検討した。検討の結果,対象としたコードは,インターフェイス・プログラムを準備することにより,開発中のヴァーチャル・エンジニアリング・システムの視覚化機能で対応でき,3次元ビジュアル・シミュレーションを行うことが確認できた。研究開発の結果,より詳細に連携したシミュレーション・システム全体の設計検討と,対話機能,データベース機能,ソフトウェア品質管理機能等を提供するサポート・システムの開発が今後の課題として残された。

異機種並列分散コンピューティングのためのメタ・スケジューリングの構想

小出 洋; 武宮 博*; 今村 俊幸; 太田 浩史*; 川崎 琢治*; 樋口 健二; 笠原 博徳*; 相川 裕史

情報処理学会第56回(平成10年前期)全国大会講演論文集, p.3_613 - 3_614, 1998/00

異機種並列計算機をネットワークで接続した並列分散環境において、ネットワークや計算機の負荷など並列分散環境の動的な変化を考慮して処理を自動的に分配するメタ・スケジューリングの枠組を提案する。本メタ・スケジューリング方式では、ユーザあるいはコンパイラが生成した並列分散プログラムの中に挿入されているスケジューリングルーチンが計算機やネットワーク資源の各種情報を使用して、計算時間が最小化するように自動的に負荷分散を行う。

宇宙・地上・深海高速炉ガスタービン発電システム定常解析コード"STEDFAST"使用説明書

大坪 章; 関口 信忠

PNC TN9520 95-002, 66 Pages, 1995/02

PNC-TN9520-95-002.pdf:2.55MB

本解析コードSTEDFAST(Space,TErrestrial and Deep sea FAST reactor・gas tubine system)は、深海、宇宙及び地上でのコジェネレーション用の動力源として用いるガスタービン発電方式高速炉システムにつき、システムパラメータの最適値を得るためのものである。本解析コードの特徴は次の通りである。・対象とする高速炉システムは深海炉、宇宙炉、及び地上炉である。・作動流体としては1次系でNak,Na,Pb,Hg,Liを2次系でHeとXeの混合ガス(混合比は任意)を扱うことができ適用範囲が広い。・システムに含まれる機器のモデル化については、将来の詳細化が容易なるように、また過渡解析コード作成が容易なように配慮されている。・プログラム言語はMAC-FORTRANで、パソコンにより容易に計算可能である。本解析コードの作成により、システムに含まれる密閉ブレイトンサイクルの状態値が直ちに計算可能となると共に、サイクル熱効率に係わる数多くのパラメータの影響の把握及び最適化計算が可能となった。今後各種機器のモデルをより詳細化するとともに、更に将来においては、本解析コードをベースとして、過渡解析コードを作成する予定である。

地層中核種移行計算コード「FEMWASTE-PNC」の開発

畑中 耕一郎*

PNC TN8410 90-016, 198 Pages, 1990/03

PNC-TN8410-90-016.pdf:3.37MB

ORNLで開発,公開されている地層中核種移行計算コード「FEMWASTE」の改良を行い,機能を拡張する。また,改良したコードの検証を行い,その妥当性を確かめる。「FEMWASTE」で,その数理モデルに考慮していない湧き出し及び崩壊系列の効果を新たに組み込み,コーディングを行い,他のコードや解析解との比較計算を行う。「FEMWASTE」に対して,他のコードや解析解の同一条件での計算の比較を実施すると同時に,境界条件の経時変化,地表面に放出される核種量の計算,非定常計算のリスタートも取り扱えるようにした。さらに入力データガイドも作成し,入力データ作成時に参照出来るようにした。検証に関しては,伝熱計算コード「TRUMP」で湧き出しの計算,また,Batemanの式の解析解で崩壊系列の計算の妥当性を確める為に比較計算を行った。結算結果は両ケースとも良く一致した。地層処分システムの性能評価をより現実的に行う事が可能となった。しかし,計算領域が2次元である,線型吸着しか取り扱えない等の点については今後改良の予定である。なお,今回開発したコードに「FEMWASTE-PNC」と命名した。

複雑な放射能減衰曲線の最小自乗法による核種同定解析

吉田 広; 寺田 博海; 大川 浩; 大津 洋

JAERI-M 84-108, 38 Pages, 1984/06

JAERI-M-84-108.pdf:1.27MB

多目的高温ガス炉の破損燃料検出法開発の一環としてJMTRに設置されたガススイープキャプセル中で試験用の破覆粒子燃料を照射し、試料部を通過したスイープガスのヘリウムをサンプリングし、ワイヤ型プレシピテータによりその中の核分裂生成各種を捕獲し、ワイヤの計数値の減衰曲線を複数の核種の減衰を表す式に最小自乗法であてはめを行うことにより、Rb、Rb、Rc,Cs等の短半減期核種を固定し、相対量を求めた。本報告はこのデータ解析のために作成・使用した線形最小自乗法の計算プログラムと、その計算式、及び比較のため使用した非線形最小自乗法による計算プログラムを使用した結果について述べる。また両者の計算プログラムをテストした結果、求めるべき未知量の絶対値がある限度以下の時には正常な結果が得られないことが確かめられた。