超大規模電磁場解析を実用化するエクストリームスケールコンピューティング
| Project/Area Number |
19J12838
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 60090:High performance computing-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
桝井 晃基 名古屋大学, 情報学研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2020: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 反復法 / 電磁場解析 / 大規模数値計算 / 前処理 / 高精度複素数演算 / 複素対称疎行列 / 複素数高精度演算 / 大規模電磁場解析 / 高速化 |
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| Outline of Research at the Start |
電子機器・電子デバイス等の開発設計を効率化するためには電磁場解析の高精度化・高速化が必要不可欠である．しかし，電磁場解析で得られる複素対称線形方程式は反復法ソルバーの収束性が悪く，数値実験コストが高いことが知られている．そこで，電磁場解析の効率化を目的として，複素対称線形方程式向けの高性能かつ高速な反復法ソルバーに関する研究を行う．特に，多倍長精度演算を用いた新たな前処理や反復法の開発や，数十億自由度規模の超大規模解析における有効性評価を行う．
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| Outline of Annual Research Achievements |
電子機器・電子デバイス等の開発設計を効率化するために，これらのシミュレーションで出てくる大規模な複素対称線形方程式に対する反復法の高速化を行なった．今回は，複素数演算の最適化をするとともに，特に反復法の前処理手法に着目し，実装手法の確立や高速化を行なった．具体的に本研究で取り組んだ内容について述べる．
まず，高精度演算の最適化について，高精度複素数演算基盤は以前より実装を進めており，OSSとして公開済みであるが，未実装な演算（一部の混合精度演算）への対応など，さらに機能を拡張した．このライブラリについては今後も利便性の向上など，機能を充実させていく．
次に反復法の前処理について，本研究で扱っている対称な疎行列に対しては不完全コレスキー分解（IC前処理）が広く使われている．しかし，その多くはフィルインを付さない（前処理と係数行列の非ゼロパターンが同じ）IC(0)が用いられており，フィルインを付した不完全分解については報告があまりなく，実装方法も確立されていない上に電磁場解析問題に対する性能は不明であった．そこで，C言語を用いて効率的な実装を行い，１００万自由度を超える大規模電磁場問題に対して性能評価を行なった．
その結果，問題によっては反復回数を従来の1/4程度に削減し，計算時間も半分以下に短縮することに成功した．これらのことから，開発した反復法が有効であることが示され，電磁場シミュレーションの高速化に寄与した．
これらの成果は学会や研究会，学術論文誌などで発表している．
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| Research Progress Status |
令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(10 results)
