自律分散処理に基づく連成シミュレーション手法の開発と応用

• Project/Area Number: 16500035
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Computer system/Network
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 青柳 睦 Kyushu University, 情報基盤研究開発センター, 教授 (00260026)
• Project Period (FY): 2004 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,840,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2007: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2006: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 分散処理 / 並列処理 / アドホックネットワーク / 連成シミュレーション / 自律処理 / 並列計算 / 強調分散 / 協調分散

Research Abstract

並列処理における自律的な協調分散アルゴリズムの開発を行いナノ分野の並列実アプリケーション実行環境への適応研究を行った。本研究では、与えられた問題サイズに対して実行を開始した後の演算途中においても、並列実行のための「計算ノードの追加」と「障害ノードを動的に回避(切り離し)する」機能を備えたミドルウェアを開発し、フラグメント分子軌道計算法を一例としてその実装を行った。
特に本年度は、研究の総まとめとしてのミドルウェアの整備を行った。具体的には、(a)ミドルウェア層とアプリケーション層のコードを分離独立化および機能の直交化を行い、(b)応用アプリケーションプログラムの記述言語(CまたはFortran)から容易に結合可能な自律分散ミドルウェアとしてAPIに改良を加えた他、(c) Activeなノード構成情報を階層化して応用アプリケーションプログラムから引用できるAPIを追加した。また(c)のAPIを単独に呼ぶことにより、利用者がActiveなノード構成を閲覧できる機能をもったツール等を開発した。
これらの研究開発により、従来では実装が困難であった並列実行中プログラムの動的なノード構成変更を可能とする基盤ミドルのプロトタイプを完成し、その性能と機能を実証できた。

Research Products

• [Journal Article] Interaction and Localization of One-electron Orbitals in an Organic Molecule : Fictitious Parameter Analysis for Multi-physics Simulations (2007)
  • Author(s): T. Takami, J. Maki, J. Ooba, T. Kobayashi, R. Nogita, M. Aoyagi
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn 76 Pages: 13001-13001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Open-architecture Implemenation of FMO Method for Peta-scale Computing (2007)
  • Author(s): T. Takami, J. Maki, J. Ooba, Y. Inadomi, H. Honda, T. Kobayashi, R. Nogita, M. aoyagi
  • Journal Title: Proceedings of HPCNano06 at Tampa 12 Pages: 6-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GridFMO-Quantum chemistry of proteins on the grid (2007)
  • Author(s): 池上努, 真木淳, 高見利也, 田中良夫, 横川三津夫, 関口智嗣, 青柳睦
  • Journal Title: 情報処理学会論文誌(トランザクション)コンピューティングシステム Vol. 48(No. SIG8) Pages: 83-93
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] One-sided Communication Implementation in FMO Method (2007)
  • Author(s): J. Maki, Y. Inadomi, T. Takami, R. Susukita, H. Honda, J. Ooba, T. Kobayashi, R. Nogita, K. Inoue, M. Aoyagi
  • Journal Title: Proceedings of the 9th High Performance Computing, International Conference & Exhibition (HPCAsia2007) Pages: 137-142
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sound Generation by a Turbulent Flow in Musical Instruments-Multiphysics Simulation Approach- (2007)
  • Author(s): T. Kobayashi, T. Takami, K. Takahashi, R. Mibu, M. Aoyagi
  • Journal Title: Proceedings of the 9th High Performance Computing International Conference & Exhibition (HPCAsia2007) Pages: 91-96
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GridFMO-Quantum chemistry of proteins on the grid (2007)
  • Author(s): T. Ikegami, J. Maki, T. Takami, Y. Tanaka, M. Yokokawa, S. Sekiguchi, M. Aoyagi
  • Journal Title: Proceedings of 8th IEEE/ACM International Conference on Grid Computing(GRID 2007) Pages: 153-160
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multi-physics Extension of OpenFMO Framework (2007)
  • Author(s): T. Takami, J. Maki, J. Ooba, Y. Inadomi, H. Honda, R. Susukita, K. Inoue, T. Kobayashi, R. Nogita, M. Aoyagi
  • Journal Title: Proceedings of ICCMSE 2007 Vol. 2(Part A) Pages: 122-125
  • NAID: 120006655480
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Interaction and Localization of One-electron Orbitals in an Organic Molecule: Fictitious Parameter Analysis for Multi-physics Simulations (2007)
  • Author(s): T. Takami, J. Maki, J. Ooba, T. Kobayashi, R. Nogita, and M. Aoyagi
  • Journal Title: J.phys.Soc.Jpn 76 Pages: 13001-13013
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GridTMO-Quantum chemistry of proteins on the grid (2007)
  • Author(s): 池上 努, 真木 淳, 高見 利也, 田中 良夫, 横川 三津夫, 関口 智嗣, 青柳 睦
  • Journal Title: 情報処理学会論文誌(トランザクション)コンピューティングシステム 48 Pages: 83-93
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] One-sided Communication Implementation in FMO Method (2007)
  • Author(s): J. Maki, Y. Inadomi, T. Takami, R. Susukita, H. Honda, J. Ooba, T. Kobayashi, R. Nogita, K. Inoue, and M. Aoyagi
  • Journal Title: Proceedings of the 9th High Performance Computing, International Conference & Exhibition (HPCAsia2007) Pages: 137-142
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sound Generation by a Turbulent Flow in Musical Instruments-Multiphysics Simulation Approach (2007)
  • Author(s): T. Kobayashi, T. Takami, K. Takahashi, R. Mibu, M. Aoyagi
  • Journal Title: Proceedings of the 9th High Performance Computing, International Conference & Exhibition (HPCAsia2007) Pages: 91-96
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GridFMO-Quantum chemistry of proteins on the grid (2007)
  • Author(s): T. Ikegami, J. Maki, T. Talcami, Y. Tanaka, M. Yokokawa, S. Sekiguchi, M. Aoyagi
  • Journal Title: Proceedings of 8th IEEE/ACM International Conference on Grid Computing (GRID 2007) Pages: 153-160
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multi-physics Extension of OpenFMO Framework (2007)
  • Author(s): T. Takami, J. Maki, J. Ooba, Y. Inadomi, H. Honda, R. Susukita, K. Inoue, T. Kobayashi, R. Nogita, and M. Aoyagi
  • Journal Title: Proceedings of ICCMSE 2007 2 Pages: 122-125
  • NAID: 120006655480
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Interaction and Localization of One-electron Orbitals in Organic Molecule : Fictitious Parameter Analysis for Multi-physics Simulat ions (2007)
  • Author(s): T.Takami, J.Maki, J.Ooba, T.Kobayashi, R.Nogita, M.Aoyagi
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. 76 Pages: 13001-13001
• [Journal Article] Theoretical study of the water-induced oxidation reaction on the bare Si surface H2O + Si(100)-(2x1) (2006)
  • Author(s): Hidekazu Watanabe, Shinkoh Nanbu, Zhi-Hong Wang, Jun Maki, Tsuneo Urisu, Mutsumi Aoyagi, Kenta Ooi
  • Journal Title: Chem. Phys. Lett 424 Pages: 133-138
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Field trial of 40-Gbit/s Wavelength Path Quality Assurance using GMPLS-controlled All-Optical 2R Regenerator (2005)
  • Author(s): M. Yagi, S. Tanaka, S. Satomi, S. Ryu, K. Okamura, M. Aoyagi, S. Asano
  • Journal Title: Fiber Communication Conference (OFC) OThP3 Pages: 3-3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Japanese Computational Grid Research Project : NAREGI (2005)
  • Author(s): S. Matsuoka, S. Shimojo, M. Aoyagi, S. Sekiguchi, H. Usami, K. Miura
  • Journal Title: Proceedings of The IEEE Vol. 93, No. 3 Pages: 522-533
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Field trial of GMPLS triple plane integration for 40-Gbit/s dynamically reconfigurable wavelength path network (2005)
  • Author(s): M. Yagi, S. Tanaka, S. Satomi, S. Ryu, K. Okamura, M. Aoyagi, S. Asano
  • Journal Title: IEEE Electronics Letter Vol. 41, No. 8 Pages: 492-494
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Assignment of surface IR absorption spectra observed in the oxidation reactions : 2H + H2O/Si(100) and H2O + H/Si(100) (2005)
  • Author(s): Z. -H. Wang, T. Urisu, H. Watanabe, K. Ooi, G. R. Rao, S. Nanbu, J. Maki, M. Aoyagi
  • Journal Title: Surface Science 575 Pages: 330-342
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] heoretical study of the oxidation reaction for the H atom-induced water-terminated Si surface 2H+H2O/Si(100)-(2x1) (2005)
  • Author(s): Hidekazu Watanabe, Shinkoh Nanbu, Zhi-Hong Wang, Jun Maki, Tsuneo Urisu, Mutsumi Aoyagi, Kenta Ooi
  • Journal Title: Chem. Phys. Lett 412 Pages: 347-352
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Japanese Computational Grid Research Project : NAREGI (2005)
  • Author(s): S.Matsuoka, S.Shimojo, M.Aoyagi, S.Sekiguchi, H.Usami, K.Miura
  • Journal Title: Proceedings of The IEEE Vol.93, No.3
• [Journal Article] Field trial of GMPLS triple plane integration for 40-Gbit/s dynamically reconfigurable wavelength path network (2005)
  • Author(s): M.Yagi, S.Tanaka, S.Satomi, S.Ryu, K.Okamura, M.Aoyagi, S.Asano
  • Journal Title: IEEE Electronics Letter Vol.41, No.8 Pages: 492-494
• [Journal Article] Japanese Computational Grid Research Project : NAREGI (2005)
  • Author(s): M.Matsuoka
  • Journal Title: Proceedings of The IEEE 93 Pages: 2081-2092
• [Journal Article] Noble Gas Clusters Doped with a Metal Ion I : Ab Initio Studies of Na+Ar_n (2004)
  • Author(s): T. Nagata M. Aoyagi S. Iwata
  • Journal Title: J Phys. Chem 108 Pages: 683-690
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Three Pairs of Doublet Bands Assigned to Scissors Modes of SiH_2 on Si(100) Surfaces Observed in Several H_2O-induced Oxidation systems (2004)
  • Author(s): Hidekazu Watanabe, Shinkoh Nanbu, Zhi-Hong Wang, Jun Maki, Tsuneo Urisu, Mutsumi Aoyagi, Kenta Ooi
  • Journal Title: Chemical Physics Letters 383 Pages: 523-527
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Three Pairs of Doublet Bands Assigned to SiH2 Scissoring Modes Observed in H2O-induced Oxidation of Si (100) Surfaces (2004)
  • Author(s): Zhi-Hong Wang, Tsuneo Urisu, Shinkoh Nanbu, Jun Maki, G. Ranga Rao, Mutsumi Aoyagi, Hidekazu Watanabe, Kenta Ooi
  • Journal Title: Physical Review B 69 Pages: 45309-45309
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Field trial of GMPLS multilayer integration for dynamic 40-Gbit/s wavelength path switching (2004)
  • Author(s): M. Yagi, S. Tanaka, S. Satomi, S. Ryu, K. Okamura, M. Aoyagi, S. Asano
  • Journal Title: Proc. ECOC2004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 計算化学から見たバイオインフォマティックス (2004)
  • Author(s): 青柳 睦, 何 希倫
  • Journal Title: 蛋白質・核酸・酵素、共立出版社 49 Pages: 4-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ナノサイェンスシミュレーションとグリッド計算 (2004)
  • Author(s): 青柳 睦
  • Journal Title: 計算工学 Vol. 9, No. 4 Pages: 4-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Theoretical Analysis of the Oxygen Insertion Process in the Reaction of H_2O with H-terminated Si(100) Surface (2004)
  • Author(s): H.Watanabe
  • Journal Title: Chem.Phys.Lett. 383 Pages: 523-527
• [Journal Article] Three Pairs of Doublet Bands Assigned to Scissors Modes of SiH_2 on Si(100) Surfaces Observed in Several H_2O-induced Oxidation (2004)
  • Author(s): Z.-H.Wang
  • Journal Title: Phys.Rev.B 69 Pages: 45309-45313
• [Journal Article] Noble Gas Clusters Doped with a Metal Ion I : Ab Initio Studies of Na+Ar_n (2004)
  • Author(s): T.Nagata
  • Journal Title: H.Phys.Chem 108 Pages: 683-690
• [Journal Article] ナノサイエンスシミュレーヨンとグリッド計算 (2004)
  • Author(s): 青柳 睦
  • Journal Title: 計算工学 9.4 Pages: 129-132
• [Presentation] 溶液中での溶質分子のエネルギー微分計算 (2007)
  • Author(s): 真木淳, 大庭淳一, 青柳睦.
  • Organizer: 第二回連成シミュレーションフォーラム
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] ミクロ・マクロ境界のマルチフィジックス連成と観測量 (2007)
  • Author(s): 高見利也, 小林泰三, 青柳睦
  • Organizer: 第二回連成シミュレーションフォーラム
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] 高度連成シミュレーションにおける量子状態の新しい解析法 (2007)
  • Author(s): 高見利也, 真木淳, 青柳睦
  • Organizer: ナノ分野グランドチャレンジ第一回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 自然科学研究機構岡崎コンファレンスセンター
• [Presentation] ペクフロップス計算を目指したOpenFMOプログラムの開発 (2007)
  • Author(s): 真木淳, 稲富雄一, 高見利也, 大庭淳一, 本田宏明, 小林泰三, のぎ田理恵, 青柳睦
  • Organizer: ナノ分野グランドチャレンジ研究開発第一回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 自然科学研究機構岡崎コンファレンスセンター
• [Presentation] RISM/SCF 連成計算による溶液中分子の一電子軌道の固有値統計と局在 (2007)
  • Author(s): 高見利也, 小林泰三, 真木淳, 青柳睦
  • Organizer: 日本物理学会2007年春季大会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学
• [Presentation] メディェイターを用いた連成計算によるマルチスケール現象の理解に向けてI (2007)
  • Author(s): 小林泰三, 高見利也, 真木淳, 青柳睦
  • Organizer: 日本物理学会2007年春季大会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学
• [Presentation] 片側通信を用いた並列フラグメント分子軌道計算プログラムの実装 (2007)
  • Author(s): 稲富雄一, 真木淳, 本田宏明, 薄田竜太郎, 井上弘士, 青柳睦
  • Organizer: 並列/分散/協調処理に関するサマー・ワークショップ(SWoPP07)
  • Place of Presentation: 旭川市大雪クリスタルホール旭川国際会議場
• [Presentation] 大規模並列システムの性能評価を目的としたプログラムコード抽象化技法 (2007)
  • Author(s): 松本幸, 本田宏明, 稲富雄一, 薄田竜太郎, 柴村英智, 井上弘士, 青柳睦, 村上和彰
  • Organizer: 並列/分散/協調処理に関するサマー・ワークショップ(SWoPP07)
  • Place of Presentation: 旭川市大雪クリスタルホール旭川国際会議場
• [Presentation] 楽器に於ける渦音の役割 : 流体と音波の連成計算による解析I (2007)
  • Author(s): 高見利也, 小林泰三, 高橋公也, 壬生亮太, 青柳睦
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 北海道大学
• [Presentation] 楽器に於ける渦音の役割 : 流体と音波の連成計算による解析II (2007)
  • Author(s): 小林泰三, 高見利也, 高橋公也, 壬生亮太, 青柳睦
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 北海道大学
• [Presentation] 片側通信を用いた並列フラグメント分子軌道計算プログラムの実装 (2007)
  • Author(s): 稲富 雄一, 真 木淳, 本田 宏明, 薄田 竜太郎, 井上 弘士, 青柳 睦
  • Organizer: 並列/分散1協調処理に関するサマー・ワークショップ(SWoPPO7)
  • Place of Presentation: 旭川市大雪クリスタルホール旭川国際会議場
• [Presentation] 大規模並列システムの性能評価を目的としたプログラムコード抽象化技法 (2007)
  • Author(s): 松本 幸, 本田 宏明, 稲富 雄一, 薄田 竜太郎, 柴村 英智, 井上 弘士, 青柳 睦, 村上 和彰
  • Organizer: 並列/分散/協調処理に関するサマー・ワークショップ(SWoPPO7)
  • Place of Presentation: 旭川市大雪クリスタルホール旭川国際会議場
• [Presentation] 楽器に於ける渦音の役割:流体と音波の連成計算による解析I (2007)
  • Author(s): 高見 利也, 小林 泰三, 高橋 公也, 壬生 亮太, 青柳 睦
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 北海道大学
• [Presentation] 楽器に於ける渦音の役割:流体と音波の連成計算による解析II (2007)
  • Author(s): 小林 泰三, 高見 利也, 高橋 公也, 壬生 亮太, 青柳 睦
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 北海道大学
• [Presentation] 3D-RISM/SCF 連成の変分的構成と解析微分の検証 (2006)
  • Author(s): 高見利也, 真木淳
  • Organizer: ナノサイエンス実証研究第4回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] Variational Construction of 3D-RISM/SCF Coupled Simulation and its Application to tructural Optimization by Free Energy (2006)
  • Author(s): T. Takami, J. Maki, J. Ooba, H. Watanabe, R. Nogita, R. Takano, M. Aoyagi
  • Organizer: The XIIth International Congress of Quantum Chemistry
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] Interaction and Localization of One-electron Orbitals in a Organic Molecule : Fictitious Parameter Analysis for Multi-physics Simulations (2006)
  • Author(s): T. Takami, J. Maki, J. Ooba, T. Kobayashi, R. nogita, M. Aoyagi
  • Organizer: International Conference on Quantum Mechanics and Chaos
  • Place of Presentation: 大阪市立大学
• [Presentation] Open-architecture Implementation of FMO for Peta-scale Computing (2006)
  • Author(s): T. Takami, J. Maki, J. Ooba, Y. Inadomi, H. Honda, T. Kobayashi, R. Nogita, M. Aoyagi
  • Organizer: The 2nd IEEE/ACM Int'l Workshop on HPC for nano-science and technology (HPCNano06)
  • Place of Presentation: Tampa, FL. (Oral Presentation)
• [Presentation] RISM-FMO連成によるエネルギー微分計算 (2005)
  • Author(s): 真木淳, 大庭 淳一, 渡邉 克博, 久保昭一, 何希倫, 高見 利也, 渡邉 秀和, 青柳 睦
  • Organizer: NAREGIナノサイエンス実証研究第3回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 分子科学研究所
• [Presentation] Free Energy Gradient in 3D-RISM/SCF and its Application to Exploring Hydration Structure of Large Molecule (2005)
  • Author(s): T. Takami, J. Maki, H. Watanabe, J. Ooba, M. Aoyagi
  • Organizer: 1st NAREGI international Nanosciennce Conference, Nara
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂
• [Presentation] Grid-Enabling Large Scale Nano-Applications : RISM-FMO coupled Simulations and Loosely Coupled FMO (2005)
  • Author(s): J. Maki, J. Ooba, T. Takami, H. Watanabe, S. kubo, K. Watanabe, S. Ho, R. Takano, K. Miura, M. Aoyagi
  • Organizer: 1st NAREGI international Nanosciennce Conference
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂
• [Book] IFIP International Federation for Information Processing, Volume 239Grid-Based Problem Solving Environments (2007)
  • Author(s): Mutsumi Aoyagi
  • Total Pages: 358
  • Publisher: Springer
• [Book] FIP International Federation for Information Processing, Volume239, Grid-Based Problem Solving Environments (2007)
  • Author(s): Mutsumi AOYAGI
  • Total Pages: 358
  • Publisher: (出版社 Springer)