| Project/Area Number |
19H05662
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Broad Section J
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
中島 研吾 東京大学, 情報基盤センター, 教授 (20376528)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荻田 武史 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00339615)
岩下 武史 北海道大学, 情報基盤センター, 客員教授 (30324685)
片桐 孝洋 名古屋大学, 情報基盤センター, 教授 (40345434)
下川辺 隆史 東京大学, 情報基盤センター, 准教授 (40636049)
長尾 大道 東京大学, 地震研究所, 准教授 (80435833)
八代 尚 国立研究開発法人国立環境研究所, 地球システム領域, 主任研究員 (80451508)
松葉 浩也 東京大学, 情報基盤センター, 客員研究員 (30444095)
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| Project Period (FY) |
2019-06-26 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥198,510,000 (Direct Cost: ¥152,700,000、Indirect Cost: ¥45,810,000)
Fiscal Year 2023: ¥43,940,000 (Direct Cost: ¥33,800,000、Indirect Cost: ¥10,140,000)
Fiscal Year 2022: ¥42,120,000 (Direct Cost: ¥32,400,000、Indirect Cost: ¥9,720,000)
Fiscal Year 2021: ¥44,070,000 (Direct Cost: ¥33,900,000、Indirect Cost: ¥10,170,000)
Fiscal Year 2020: ¥41,990,000 (Direct Cost: ¥32,300,000、Indirect Cost: ¥9,690,000)
Fiscal Year 2019: ¥26,390,000 (Direct Cost: ¥20,300,000、Indirect Cost: ¥6,090,000)
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| Keywords | スーパーコンピューティング / 計算科学 / データ同化 / 機械学習 / 低精度・混合精度・変動精度演算 / ヘテロジニアスコンピューテイング / 「計算・データ・学習」融合 / 大規模シミュレーション / データ駆動型アプローチ / 混合精度演算・精度保証 / ヘテロジニアス環境 / 計算科学・データ科学・機械学習の融合 / エクサスケールシステム / 高性能・高信頼性・省電力アルゴリズム / 自動チューニング / 精度保証 / 混合精度演算 |
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| Outline of Research at the Start |
エクサスケール時代のスパコンによる科学的発見の持続的促進のために，計算科学にデータ科学，機械学習の知見を導入した（計算＋データ＋学習）融合による革新的シミュレーション手法を提案する。最小の計算時間・消費電力での融合の実現のために，①変動精度演算・精度保証・自動チューニングによる新計算原理に基づく高性能・高信頼性・省電力数値解法，②機械学習による階層型データ駆動アプローチの二項目を中心に研究し，革新的ソフトウェア基盤「h3-Open-BDEC」として整備する。（計算+データ+学習）融合による多階層シミュレーションにおいて，従来手法と同等の正確さを保ちつつ10倍以上の計算量・消費電力削減を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，「計算＋データ＋学習（S+D+L）」融合を実現する革新的ソフトウェア基盤「h3-Open-BDEC」を開発し，低精度・混合精度演算，機械学習とシミュレーションの融合等により，従来と比較して効率的に実シミュレーションを実現できることを示した。当初目標は「精度を保ちつつ従来の10倍の効率」であったが，結果的に2例ではあったが，「S+D+L」融合により100倍前後の効率を達成できた。「変動精度演算に基づく新計算原理」層は，低精度・混合精度演算の計算効率，安定性，消費電力性能評価を系統的に実施した先駆的事例であり，国際的にも高く評価されている。本研究で開発したh3-Open-SYS，h3-Open-UTILはヘテロジニアスな環境上で「S+D+L」融合を実現する世界でも初めてのソフトウェアであり，世界的も大変注目されている。講習会を積極的に開催し，学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点（JCHPN）の共同研究課題においても，ゲリラ豪雨，核融合・海洋生態・材料科学などの各種シミュレーションにおいて「S+D+L」融合のために利用され，その数は年々増加している。h3-Open-BDECは，「S+D+L」融合実現によって新たな計算科学を開拓するツールとして国際的にも認知されており，その点においても当初目標は達成できた。各国の研究機関との協力も進み，特にドイツのJuelich Supercomputing Centre（JSC）とは，JSCが開発した大気・水環境，脳内血流等のマルチフィジックス連成コード群を，同じインタフェースでWisteria/BDEC-01で実行とする研究を共同で進めている。論文総数110（査読付：78，国際共著：15），学会発表243（招待講演：64，国際会議：118）となった。2023年11月には最終報告会をハイブリッドで実施し，欧米からも多数参加した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Assessment Rating |
Interim Assessment Comments (Rating)
A: In light of the aim of introducing the research area into the research categories, the expected progress has been made in research.
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