高性能電子構造計算プロトタイピング環境の研究開発

• Project/Area Number: 16K05660
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Physical chemistry
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 本田 宏明 九州大学, システム情報科学研究院, 学術研究員 (80404044)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2017: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2016: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 学習用プログラム / 量子化学計算プログラム / プロトタイピング環境 / 高性能計算 / スクリプト言語 / 学習向け分子軌道法プログラム / プロトタイピング向け分子軌道法プログラム / 分子積分 / CSFベースハミルトニアンエネルギー表式 / 量子化学 / 情報科学 / 計算科学 / プログラム開発

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、量子化学計算プログラムのアルゴリズムや具体的な実装方法の学習を容易にするためかつ、実装のプロトタイピングにも利用可能な、スクリプト言語を利用した電子構造計算のプロトタイピング環境の研究開発を実施した。スクリプト言語としてRubyを利用した。一般にスクリプト言語実装ではネイティブコードに比較して実行時間が増加するが、分子積分ならびに線形ライブラリのネイティブコード実装を利用することで解決した。実行時間については、13000次元程度のCI計算で 10 分程度と、学習用には十分な実行時間といえる。また、実装が複雑な CASSCF の CSF ベース実装について、コメント部分を除き1000行強程度と非常に見通しの良い実装となった。開発したプログラムについて国内で５回の講習会を実施した。その際には参加者からフィードバックを受け、入力方法やコメントの作成等コードをより理解しやすいものとし、オープンソースリポジトリに公開することで、普及に努めた。

Research Products

• [Presentation] Development and Performance Evaluation of Configuration Interaction and Complete Active Space SCF Calculation Program by Ruby Scripting Language (2018)
  • Author(s): Hiroaki Honda, Takeshi Noro
  • Organizer: xSIG 2018
• [Presentation] A Prototyping Environment for Generating Hamiltonian Matrix Elements by Scripting Languages (2017)
  • Author(s): Hiroaki Honda
  • Organizer: ISPAC2017
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 平面波局在基底ハイブリッド電子状態計算の開発と応用 (2017)
  • Author(s): 石元 孝佳, 本田 宏明, 甲斐 裕之
  • Organizer: 第11回 分子科学討論会
• [Presentation] 電子構造計算プロトタイピング環境の開発 ーCSF ベース CASSCF モジュールの実装ー (2017)
  • Author(s): 本田 宏明, 野呂 武司
  • Organizer: 第11回 分子科学討論会
• [Presentation] Development of A Memory Efficient Communication Method for Connecting MPI Programs by using ACP Library (2016)
  • Author(s): Hiroaki Honda, Yoshiyuki Morie, and Takeshi Nanri
  • Organizer: The 35th JSST Annual Conference International Conference on Simulation Technology (JSST 2016)
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2016-10-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] CSFベースハミルトニアン行列エネルギー表式生成プログラムの開発 (2016)
  • Author(s): 本田 宏明, 野呂 武司
  • Organizer: 分子科学討論会2016
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2016-09-13