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Smart in-situ visualization for large-scale numerical calculations aiming at efficient knowledge acquisition

Research Project

Project/Area Number 20H04194
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 60090:High performance computing-related
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

Sakamoto Naohisa  神戸大学, システム情報学研究科, 准教授 (20402745)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 陰山 聡  神戸大学, システム情報学研究科, 教授 (20260052)
野中 丈士  国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 技師 (80437293)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Keywords可視化 / 数値シミュレーション / in-situ可視化 / 自律カメラ / 情報エントロピー / スマートin-situ可視化 / 最適視点推定 / 最適注視点推定 / 自動映像化 / 時空間探索 / 因果探索 / 多変量データ解析 / 並列計算 / スマートIn-situ可視化 / 時空間データ探索 / In-situ可視化 / 適応的時間サンプリング
Outline of Research at the Start

近年注目を集めるIn-situ可視化手法では、大規模シミュレーション結果(数値データ)に対して大量の可視化画像が出力されるため、興味ある現象を確認するまでに多くの手間と時間がかかっている。本研究では、計算される数値データに対して、時間・空間・変数に関する3つの指標を使って状態変化を自動的に評価することで、可視化すべき時空間領域を効率よく特定し、再現される現象を科学的に分析し解釈するために重要な変数間の影響度を考慮した可視化を行う。そして、In-situ可視化における画像化時間の短縮だけでなく、数値データからの科学的知見を獲得するまでの時間をも短縮可能なスマートIn-situ可視化を実現する。

Outline of Final Research Achievements

An smart in-situ visualisation system was constructed by developing an autonomous camera functions that can automatically visualize important state changes that lead to knowledge acquisition from large-scale numerical simulation dataset. In this research, an adaptive time step estimation method that can automatically calculate the time domain in which state changes are occurring, an optimal camera movement path estimation method that can estimate the viewpoint and its movement path that can visualise important phenomena, and a focus point estimation method that can estimate and visualize the spatial domain to focus on were developed, by adaptively combining these methods, an autonomous camera for smart in-situ visualisation was successfully developed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

大規模数値シミュレーション向け可視化の欠点を補う手法として、シミュレー ション計算と同時に可視化まで行うIn-situ可視化が注目されている。本研究では、シミュレーション結果から知見獲得につながる重要な現象を自動で可視化することができる自律カメラの開発によって、これまでの画像生成時間の短縮から、知見獲得時間の短縮へとin-situ可視化研究の目的を変えた。現在、in-situ可視化研究は、処理の自動化への開発が加速化しており、情報エントロピーを代表とする情報技術の活用にって機械学習技術との融合によるさらなる高度化への可能性を示すことができた。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (73 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (15 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 15 results,  Open Access: 11 results) Presentation (55 results) (of which Int'l Joint Research: 11 results,  Invited: 6 results)

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    • Author(s)
      Naohisa Sakamoto
    • Organizer
      The 4th China-Japan Join Visualization Workshop
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      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 効率的な知見獲得を目指した大規模数値計算向けスマートIn-situ可視化2021

    • Author(s)
      坂本 尚久
    • Organizer
      プラズマシミュレーションシンポジウム2021
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    • Invited
  • [Presentation] 多次元時系列データの視覚的解析2021

    • Author(s)
      坂本 尚久
    • Organizer
      総合工学委員会・科学的知見の創出に資する可視化分科会・ICT時代の文理融合研究を創出する可視化小委員会 (第25期・第3回)
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    • Invited
  • [Presentation] 粒子ベースレンダリングによる数値シミュレーションデータ向け遠隔VR可視化システム2021

    • Author(s)
      河村 拓馬, 坂本 尚久
    • Organizer
      可視化情報学会 第49回 可視化情報シンポジウム
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 探索的in-situ可視化向け多視点レンダリング基盤の開発2021

    • Author(s)
      酒匂 太輝, 坂本 尚久, 野中 丈士
    • Organizer
      可視化情報学会 第49回 可視化情報シンポジウム, オンライン
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Evaluation of CNN-based Denoising Methods for Particle-based Rendering2021

    • Author(s)
      Amirul Haziq bin Azman, Naohisa Sakamoto
    • Organizer
      先進的描画技術を用いた可視化情報の研究会(VR2021)
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] アンサンブルメンバー比較のためのエッジ束化平行座標プロット2021

    • Author(s)
      渡辺敬太, 田村剛, 坂本尚久, 野中丈士, 前島康光
    • Organizer
      先進的描画技術を用いた可視化情報の研究会(VR2021)
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 情報エントロピーに基づくIn-situ可視化向け最適視点推2021

    • Author(s)
      岩田憲, 坂本尚久, 野中丈士
    • Organizer
      先進的描画技術を用いた可視化情報の研究会(VR2021)
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] A Framework for Assisting Large Data Visualization on Fugaku Environment2021

    • Author(s)
      Jorji Nonaka, Naohisa Sakamoto
    • Organizer
      ISC2021 Research Poster
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 無回転球殻対流系における鏡像非対称な定常対流解2021

    • Author(s)
      陰山 聡, 大野暢亮
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会(オンライン)
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  • [Presentation] 無回転球殻対流系における鏡像非対称な定常対流解2021

    • Author(s)
      陰山 聡, 大野暢亮
    • Organizer
      プラズマシミュレータシンポジウム
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  • [Presentation] 探索的in-situ可視化向け多視点レンダリング基盤の開発2021

    • Author(s)
      酒匂太輝, 坂本尚久
    • Organizer
      日本バーチャルリアリティ学会 第43回テレイマージョン技術研究会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 動的モード分解を用いた数値シミュレーションデータ向け視覚的モード探索2021

    • Author(s)
      宮崎 陽祐, 坂本 尚久
    • Organizer
      日本バーチャルリアリティ学会 第43回テレイマージョン技術研究会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Large Data Visualization Environment on the K Pre-Post Cloud Testbed2021

    • Author(s)
      Jorji Nonaka, Naohisa Sakamoto, Go Tamura, and Masaaki Terai
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      The 3rd R-CCS International Symposium
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      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Probabilistic Isosurface based Visual Analytics System for Time-Varying Ensemble Weather Simulation Data2021

    • Author(s)
      Go Tamura, Naohisa Sakamoto, Yasumitsu Maejima, and Jorji Nonaka
    • Organizer
      The 3rd R-CCS International Symposium
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  • [Presentation] 確率的等値面を使った気象アンサンブルデータ向け視覚的分析2020

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      田村 剛, 坂本 尚久, 前島 康光, 野中 丈士
    • Organizer
      可視化情報学会 第48回可視化情報シンポジウム
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 動的モード分解を使った時系列データ向け視覚的分析手法の検討2020

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      宮崎 陽祐, 坂本 尚久
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      先進的描画技術を用いた可視化情報の研究会(VR2020)
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  • [Presentation] In-situ可視化向け適応的時空間サンプリング手法の検討2020

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      酒匂 太輝, 坂本 尚久
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      先進的描画技術を用いた可視化情報の研究会(VR2020)
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 確率的等値面技術をもとにした時系列気象アンサンブルデータ向け視覚的分析2020

    • Author(s)
      田村 剛, 坂本 尚久, 前島 康光, 野中 丈士
    • Organizer
      日本流体力学会 第34回数値流体力学シンポジウム
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] アンビエントオクルージョン効果付き粒子レンダリング向け輪郭強調2020

    • Author(s)
      藤田 泰之, 坂本 尚久
    • Organizer
      日本流体力学会 第34回数値流体力学シンポジウム
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] In-situ可視化向け適応的視点選択2020

    • Author(s)
      山岡 義明, 坂本 尚久, 野中 丈士, 吉永 司, 野崎 一徳
    • Organizer
      日本流体力学会 第34回数値流体力学シンポジウム
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Lessons Learned from Large Data Visualization Software Development for the K computer2020

    • Author(s)
      Jorji Nonaka, Naohisa Sakamoto
    • Organizer
      The Gap between Visualization Research and Visualization Software (VisGap)
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      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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