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大規模アンサンブル計算における統計量のリアルタイムIn-Situ可視化

Research Project

Project/Area Number 23K11130
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 60090:High performance computing-related
Research InstitutionJapan Atomic Energy Agency

Principal Investigator

河村 拓馬  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, システム計算科学センター, 研究副主幹 (90718248)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 長谷川 雄太  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, システム計算科学センター, 研究職 (10851016)
小野寺 直幸  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, システム計算科学センター, 研究職 (50614484)
Project Period (FY) 2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
KeywordsGPUスーパーコンピュータ / アンサンブルシミュレーション / 統計量可視化 / 粒子ベース可視化 / In-Situ可視化
Outline of Research at the Start

データ同化シミュレーションで使用されるアンサンブルデータは、その集約が大域通信とメモリ圧迫を発生させるため、大規模計算の統計量可視化が困難である。本研究では、可視化用の粒子データを利用して統計量を可視化する技術(アンサンブルPBVR)を開発し、大域通信とメモリ圧迫の問題を解決する。この技術をGPUスーパーコンピュータ上のアンサンブル計算に適用し、実時間のIn-Situ統計量可視化を実現する。

Outline of Annual Research Achievements

シミュレーションによる予測能力を高めるために、初期値にランダム誤差を加えて計算した複数シミュレーションのデータ(アンサンブルデータ)を利用したデータ同化が着目されており、アンサンブルデータの統計量を可視化する技術が必要とされている。また、大規模シミュレーションの可視化には、I/Oボトルネックを避けシミュレーションと同時に可視化を行うIn-Situ可視化が重視されている。しかし、アンサンブルデータの集約が大域通信とメモリ圧迫を発生させるため、大規模なアンサンブル計算の統計量可視化が困難である。
本研究の目的は、大規模なアンサンブルデータの代わりに圧縮された可視化用データを利用して統計量の計算・可視化が可能な手法(アンサンブルPBVR)を開発することである。
粒子ベースの可視化手法PBVRは計算結果のボリュームデータをモンテカルロ法で可視化用の粒子データに変換して、それを画面に投影して画像生成する。PBVRは投影処理を繰り返して平均処理しピクセル値を計算する。アンサンブルPBVRはこの処理をアンサンブル向けに拡張する。
アンサンブルPBVRを利用して、コストの高いノード間通信やメモリ圧迫のないIn-Situアンサンブル可視化フレームワークを構築することである。開発したフレームワークを汚染物質拡散解析のための都市風況解析コードに適用する。そしてGPUスパコン上でシミュレーション及び可視化処理の全体性能を計測し、リアルタイム可視化が実現できることを明らかにする。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

昨年度は研究実施計画の研究項目1:「アンサンブルPBVRの開発」を実施した。目標であるアンサンブルデータを可視化データで統計情報を計算する技術に関して、粒子をノード間でシフトする技術により実現できたため、進捗は順調に進展していると判断できる。

Strategy for Future Research Activity

次年度は、研究項目2:「アンサンブルPBVRのIn-Situ化」を推進し、GPUスパコン上でアンサンブル流体計算に適用する予定である。

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (2 results)

All 2023

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (1 results)

  • [Journal Article] Interactive steering on in situ particle-based volume rendering framework2023

    • Author(s)
      Kawamura Takuma、Hasegawa Yuta、Idomura Yasuhiro
    • Journal Title

      Journal of Visualization

      Volume: 27 Issue: 1 Pages: 89-107

    • DOI

      10.1007/s12650-023-00945-z

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 粒子ベースレンダリングによる大規模アンサンブルデータの効率的な統計量可視化2023

    • Author(s)
      河村 拓馬、井戸村 泰宏
    • Organizer
      第51回可視化情報シンポジウム
    • Related Report
      2023 Research-status Report

URL: 

Published: 2023-04-13   Modified: 2024-12-25  

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