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素粒子・原子核・宇宙分野のための大規模線形計算手法の開発

Publicly Offered Research

Project AreaResearch on the Emergence of Hierarchical Structure of Matter by Bridging Particle, Nuclear and Astrophysics in Computational Science
Project/Area Number 21105502
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

櫻井 鉄也  筑波大学, 大学院・システム情報工学研究科, 教授 (60187086)

Project Period (FY) 2009 – 2010
Project Status Completed (Fiscal Year 2010)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2010: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2009: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywordsシミュレーション / 数値アルゴリズム / 並列固有値解法 / 基盤ソフトウェア / 大規模線形計算
Research Abstract

本研究では、素粒子・原子核・宇宙分野で現れる大規模な線形方程式や固有値問題を対象として、各分野で現れる解くべき問題の性質に応じてKrylov部分空間の特性を活かしたアルゴリズムの開発を行い、分野をまたがって共通性の高い数理的手法の構築を目指す。平成22年度は、平成21年度に行った研究をさらに発展させるとともに、そこで開発した手法を別の分野の問題にも適用し、適用範囲の拡大を図った。(1)前年度に開発した複数右辺ベクトルをもつ方程式に対するブロック型の高性能解法を、格子QCD計算の物理量計算に適用し、従来法に比べて高い性能が得られることを確認した。この解法は格子QCD計算以外でも複数右辺ベクトルが現れる問題であれば適用可能で、汎用性が高い。周回積分を用いた固有値解法においても複数右辺ベクトルが現れ、ここでも性能改善ができることが確認された。(2)格子QCD計算のall-to-all伝搬関数計算を対象として開発したシフト方程式解法を、原子核分野の殻モデル計算で現れる大規模固有値計算に適用した。この方法は従来広く用いられてきたLanczos法と比べて数値的な安定性が高く、とくに高いエネルギー状態で効率的に計算が行えることがわかった。(3)大規模な線形加速器設計で現れる非線形固有値問題に対して、高い並列性を持つ固有値解法を適用し、2048コアまでの性能評価を行った。また、超新星爆発のシミュレーションで現れる行列の性質を解析し、そこで現れる線形方程式の解法の検討を進めた。素粒子・原子核・宇宙分野で現れる各種の問題に対して、応用分野の研究者と協力して解法の開発を行い、各種の新規手法の開発を行うことができた。ここで得られた新規手法を基盤的なソフトウェアとして整備するためには、今後の継続的な開発と応用分野の研究者との密接な協力が不可欠である。

Report

(2 results)
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (69 results)

All 2011 2010 2009

All Journal Article (17 results) (of which Peer Reviewed: 17 results) Presentation (52 results)

  • [Journal Article] Parallel stochastic estimation method of eigenvalue distribution2010

    • Author(s)
      Y.Futamura, H.Tadano, T.Sakurai
    • Journal Title

      JSIAM Letters

      Volume: 2 Pages: 127-130

    • NAID

      130000433722

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      T.Mizusaki, K.Kaneko, M.Honma, T.Sakurai
    • Journal Title

      Phys.Rev.C

      Volume: 82(Online)

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    • Author(s)
      H.Ohno, Y.Kuramashi, H.Tadano, T.Sakurai
    • Journal Title

      JSIAM Letters

      Volume: 2 Pages: 115-118

    • NAID

      130000433719

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    • Author(s)
      I.Yamazaki, M.Okada, H.Tadano, T.Sakurai, K.Teranishi
    • Journal Title

      JSIAM Letters

      Volume: 2 Pages: 41-44

    • NAID

      130000257640

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    • Author(s)
      T.Sakurai, H.Tadano, Y.Kuramashi
    • Journal Title

      Comput.Phys.Commun.

      Volume: 181 Pages: 113-117

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      H.Umeda, Y.Inadomi, T.Watanabe, T.Uagi, T.Ishimoto, T.Ikegami, H.Tadano, T.Sakurai, U.Nagashima
    • Journal Title

      J.Comput.Chem.

      Volume: 31 Pages: 2381-2388

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    • Journal Title

      Japan J.Indust.Appl.Math.

      Volume: 27 Pages: 73-90

    • NAID

      10027314545

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      H.Tadano, Y.Kuramashi, T.Sakurai
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      Comput.Phys.Commun.

      Volume: 181 Pages: 883-886

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      T.Ikegami, T.Sakurai, U.Nagashima
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      J.Comput.Appl.Math.

      Volume: 233 Pages: 1927-1936

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      H.Tadano, Y.Kuramashi, T.Sakurai
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      Comput.Phys.Commun. Vol.181

      Pages: 883-886

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      T.Ikegami, T.Sakurai, U.Nagashima
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      J.Comput.Appl.Math. Vol.233

      Pages: 1927-1936

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  • [Journal Article] Application of block Krylov subspace algorithms to the Wilson-Dirac equation with multiple right-hand sides in lattice QCD2010

    • Author(s)
      T.Sakurai, H.Tadano, Y.Kuramashi
    • Journal Title

      Comput.Phys.Commun. Vol.181, No.1

      Pages: 113-117

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  • [Journal Article] Error analysis for a matrix pencil of Hankel matrices with perturbed complex moments2009

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      T.Sakurai, J.Asakura, H.Tadano, T.Ikegami
    • Journal Title

      JSIAM Letters Vol.1

      Pages: 76-79

    • NAID

      130000150332

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  • [Journal Article] A method for finding zeros of polynomial equations using a contour integral based eigensolver2009

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      T.Sakurai, J.Asakura, H.Tadano, T.Ikegami, K.Kimura
    • Journal Title

      Proc.Symbolic Numeric Computations SNC2009

      Pages: 143-147

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  • [Journal Article] A numerical method for nonlinear eigenvalue problems using contour in tegrals2009

    • Author(s)
      J.Asakura, T.Sakurai, H.Tadano, T.Ikegami, K.Kimura
    • Journal Title

      JSIAM Letters Vol.1

      Pages: 52-55

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  • [Journal Article] Block BiCGGR : A new block Krylov subspace method for computing high accuracy solutions2009

    • Author(s)
      H.Tadano, T.Sakurai, Y.Kuramashi
    • Journal Title

      JSIAM Letters Vol.1

      Pages: 44-47

    • NAID

      130000133081

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      2009 Annual Research Report
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  • [Journal Article] 周回積分法に対する Block Krylov 部分空間反復法の適用と分子軌道計算への応用2009

    • Author(s)
      多田野寛人, 櫻井鉄也
    • Journal Title

      情報処理学会論文誌 コンピューティングシステム Vol.2, No.2

      Pages: 10-18

    • NAID

      110007990227

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      二村保徳, 櫻井鉄也
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      日本応用数理学会平成23年研究部会連合発表会
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      電気通信大学
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    • Author(s)
      多田野寛人, 櫻井鉄也
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      日本応用数理学会平成23年研究部会連合発表会
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      電気通信大学
    • Year and Date
      2011-03-07
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  • [Presentation] 周回積分を用いた固有値解法の耐障害性について2011

    • Author(s)
      白砂渓, 櫻井鉄也
    • Organizer
      日本応用数理学会平成23年研究部会連合発表会
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      電気通信大学
    • Year and Date
      2011-03-07
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      山本和磨, 櫻井鉄也
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      日本応用数理学会平成23年研究部会連合発表会
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      電気通信大学
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      2011-03-07
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      T.Sakurai, H.Tadano, T.Ikegami, I.Yamazaki
    • Organizer
      2011 SIAM Conference on Computational Science and Engineering
    • Place of Presentation
      Reno, USA
    • Year and Date
      2011-03-04
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      前田恭行, 二村保徳, 櫻井鉄也
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      国立情報学研究所
    • Year and Date
      2010-11-24
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  • [Presentation] 複数右辺ベクトルに対するIDR(s)法での解法2010

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      内藤理大, 多田野寛人, 櫻井鉄也
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      国立情報学研究所
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      2010-11-24
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  • [Presentation] 大規模疎行列に対する補間型固有値解法2010

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      櫻井鉄也, 多田野寛人, 池上努
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      科学技術計算アルゴリズムの数理的基盤と展開
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      京都大学数理解析研究所
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  • [Presentation] 高精度近似解を生成するBlock積型Krylov部分空間法2010

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      多田野寛人, 櫻井鉄也
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      京都大学数理解析研究所RIMS研究集会「科学技術計算アルゴリズムの数理的基盤と展開」
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      京都大学数理解析研究所
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      2010-10-19
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  • [Presentation] 非対称行列における複素平面上での大域的固有値分布推定2010

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      前田恭行, 二村保徳, 櫻井鉄也
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      日本応用数理学会2010年度年会
    • Place of Presentation
      明治大学駿河台キャンパス
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      山本和磨, 櫻井鉄也
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      明治大学駿河台キャンパス
    • Year and Date
      2010-09-07
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      多田野寛人, 櫻井鉄也
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      日本応用数理学会2010年度年会
    • Place of Presentation
      明治大学駿河台キャンパス
    • Year and Date
      2010-09-06
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      山崎育朗, 多田野寛人, 櫻井鉄也, 寺西慶太
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      日本応用数理学会2010年度年会
    • Place of Presentation
      明治大学駿河台キャンパス
    • Year and Date
      2010-09-06
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      二村保徳, 多田野寛人, 櫻井鉄也, 岩田潤一
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      日本応用数理学会2010年度年会
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      明治大学駿河台キャンパス
    • Year and Date
      2010-09-06
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  • [Presentation] 周回積分の反復適用による固有値解法2010

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      白砂渓, 櫻井鉄也
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      日本応用数理学会2010年度年会
    • Place of Presentation
      明治大学駿河台キャンパス
    • Year and Date
      2010-09-06
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  • [Presentation] 遅延微分方程式から現れる非線形固有値問題の数値解法2010

    • Author(s)
      古庄茉紀, 櫻井鉄也
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      日本応用数理学会2010年度年会
    • Place of Presentation
      明治大学駿河台キャンパス
    • Year and Date
      2010-09-06
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  • [Presentation] 直線上の積分を用いた固有値解法による格子QCDのall-to-all propagator計算2010

    • Author(s)
      大野浩史, 藏増嘉伸, 櫻井鉄也, 多田野寛人
    • Organizer
      並列/分散/協調処理に関するサマー・ワークショップ
    • Place of Presentation
      金沢市文化ホール
    • Year and Date
      2010-08-05
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    • Author(s)
      二村保徳, 多田野寛人, 櫻井鉄也, 岩田潤一
    • Organizer
      並列/分散/協調処理に関するサマー・ワークショップ
    • Place of Presentation
      金沢市文化ホール
    • Year and Date
      2010-08-05
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    • Author(s)
      T.Sakurai, H.Tadano, T.Ikegami
    • Organizer
      6th International Workshop on Parallel Matrix Algorithms and Applications
    • Place of Presentation
      Basel, Switzerland
    • Year and Date
      2010-07-01
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  • [Presentation] Parallel stochastic estimation method for matrix eigenvalue distribution2010

    • Author(s)
      Y.Futamura, H.Tadano, T.Sakurai, J.Iwata
    • Organizer
      6th International Workshop on Parallel Matrix Algorithms and Applications
    • Place of Presentation
      Basel, Switzerland
    • Year and Date
      2010-07-01
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      I.Yamazaki, H.Tadano, T.Sakurai, K.Teranishi
    • Organizer
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    • Place of Presentation
      Basel, Switzerland
    • Year and Date
      2010-06-30
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  • [Presentation] A hierarchical parallel eigenvalue solver for nonlinear eigenvalue problems2010

    • Author(s)
      櫻井鉄也
    • Organizer
      2nd International Workshops on Advances in Computational Mechanics
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      パシフィコ横浜
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      2010-03-08
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      二村保徳, 多田野寛人, 櫻井鉄也, 岩田潤一
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      T.Sakurai, H.Tadano, T.Ikegami, I.Yamazaki
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      Parallel Processing for Scientific Computing
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      Seattle, U.S.A.
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      2010-02-25
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      2009-12-08
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      東京大学弥生講堂一条ホール
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      2009-12-07
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  • [Presentation] A Hierarchical Parallel Eigensolver for Large-Scale Scientific Computing2009

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      櫻井鉄也, 多田野寛人, 池上努, 渡邊寿雄, 梅田宏明, 長嶋雲兵
    • Organizer
      International Symposium of Electronic Structure Calculations
    • Place of Presentation
      東京大学弥生講堂一条ホール
    • Year and Date
      2009-12-07
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Scalable Parallel Algorithm for Electronic Structure Calculations by Band Localization2009

    • Author(s)
      二村保徳, 多田野寛人, 櫻井殊也, 岩田潤一
    • Organizer
      International Symposium of Electronic Structure Calculations
    • Place of Presentation
      東京大学弥生講堂一条ホール
    • Year and Date
      2009-12-07
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Cutoff 付きブロック近似逆行列前処理の性能評価2009

    • Author(s)
      山崎育朗, 多田野寛人, 櫻井鉄也, 寺西慶太
    • Organizer
      日本応用数理学会「行列・固有値問題の解法とその応用」研究部会 第8回研究会
    • Place of Presentation
      国立情報学研究所12F1208
    • Year and Date
      2009-11-26
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 格子QCDに対する多倍長精度 Krylov 部分空間反復法の適用2009

    • Author(s)
      片岡弘幸, 櫻井鉄也, 多田野寛人, 荻田武史, 藏増嘉伸
    • Organizer
      日本応用数理学会「行列・固有値問題の解法とその応用」研究部会 第8回研究会
    • Place of Presentation
      国立情報学研究所12F1208
    • Year and Date
      2009-11-26
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] バンド局所化による電子状態計算の高性能並列アルゴリズム2009

    • Author(s)
      二村保徳
    • Organizer
      特異値・固有値合同ワークショップ
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
    • Year and Date
      2009-11-21
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 大規模分子軌道計算のための並列対角化手法2009

    • Author(s)
      飯塚直之
    • Organizer
      特異値・固有値合同ワークショップ
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
    • Year and Date
      2009-11-21
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Cutoff 付きブロック近似逆行列前処理の性能評価2009

    • Author(s)
      山崎育朗
    • Organizer
      特異値・固有値合同ワークショップ
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
    • Year and Date
      2009-11-21
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Block BiCGGR法の適用による周回積分固有値解法の精度向上2009

    • Author(s)
      多田野寛人
    • Organizer
      特異値・固有値合同ワークショップ
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
    • Year and Date
      2009-11-21
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 格子QCDに対する前処理付き多倍長精度 Krylov 部分空間反復法の適用と性能評価2009

    • Author(s)
      片岡弘幸
    • Organizer
      特異値・固有値合同ワークショップ
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
    • Year and Date
      2009-11-21
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 周回積分固有値解法を用いた格子QCDの all to all propagator 計算2009

    • Author(s)
      大野浩史
    • Organizer
      特異値・固有値合同ワークショップ
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
    • Year and Date
      2009-11-21
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Spectral Projector に基づく非線形固有値問題の解法2009

    • Author(s)
      櫻井鉄也
    • Organizer
      特異値・固有値合同ワークショップ
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
    • Year and Date
      2009-11-21
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] A Hierarchical Parallel Method for Solving Nonlinear Eigenvalue Problems2009

    • Author(s)
      櫻井鉄也, 朝倉順子, 多田野寛人, 池上努, 木村欣司
    • Organizer
      SIAM Conference on Applied Linear Algebra 2009
    • Place of Presentation
      Monterey, U.S.A.
    • Year and Date
      2009-10-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Spectral Projector に基づく非線形固有値問題の解法2009

    • Author(s)
      櫻井鉄也, 朝倉順子, 多田野寛人, 池上努, 木村欣司
    • Organizer
      日本応用数理学会2009年度年会
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス
    • Year and Date
      2009-09-30
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Block BiCGGR法の適用による周回積分固有値解法の精度向上2009

    • Author(s)
      多田野寛人, 櫻井鉄也
    • Organizer
      日本応用数理学会2009年度年会
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス
    • Year and Date
      2009-09-29
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 周回積分固有値解法を用いた格子QCDの all to all propagator 計算2009

    • Author(s)
      大野浩史, 藏増嘉伸, 櫻井鉄也, 多田野寛人
    • Organizer
      日本応用数理学会2009年度年会
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス
    • Year and Date
      2009-09-29
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] バンド局所化による電子状態計算の高性能並列アルゴリズム2009

    • Author(s)
      二村保徳, 多田野寛人, 櫻井鉄也, 岩田潤一
    • Organizer
      日本応用数理学会2009年度年会
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス
    • Year and Date
      2009-09-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 格子QCDに対する前処理付き多倍長精度 Krylov 部分空間反復法の適用と性能評価2009

    • Author(s)
      片岡弘幸, 櫻井鉄也, 多田野寛人, 荻田武史, 藏増嘉伸
    • Organizer
      日本応用数理学会2009年度年会
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス
    • Year and Date
      2009-09-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 大規模分子軌道計算のための並列対角化手法2009

    • Author(s)
      飯塚直之, 渡邊寿雄, 梅田宏明, 稲富雄一, 多田野寛人, 池上努, 櫻井鉄也, 長嶋雲兵
    • Organizer
      日本応用数理学会2009年度年会
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス
    • Year and Date
      2009-09-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Cutoff 付きブロック近似逆行列前処理の性能評価2009

    • Author(s)
      山崎育朗, 岡田真幸, 多田野寛人, 櫻井鉄也, 寺西慶太
    • Organizer
      日本応用数理学会2009年度年会
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス
    • Year and Date
      2009-09-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] A Block Approximate Inverse With Cutoff Preconditioner For Semi-Sparse Linear Systems2009

    • Author(s)
      山崎育朗, 岡田真幸, 多田野寛人, 櫻井鉄也, 寺西慶太
    • Organizer
      International Conference On Preconditioning Techniques For Scientific and Industrial Applications
    • Place of Presentation
      Hong Kong, China
    • Year and Date
      2009-08-25
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] A method for finding zeros of polynomial equations using a contour integral based eigensolver2009

    • Author(s)
      櫻井鉄也, 朝倉順子, 多田野寛人, 池上努, 木村欣司
    • Organizer
      Symbolic Numeric Computation 2009
    • Place of Presentation
      コリプイン京都
    • Year and Date
      2009-08-04
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 大規模計算における数値アルゴリズムの貢献2009

    • Author(s)
      櫻井鉄也, 多田野寛人
    • Organizer
      第58回理論応用力学講演会
    • Place of Presentation
      日本学術会議
    • Year and Date
      2009-06-09
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 周回積分法で現れる連立一次方程式に対する Block Krylov 部分空間反復法の適用と性能評価2009

    • Author(s)
      多田野寛人, 櫻井鉄也
    • Organizer
      第14回計算工学講演会
    • Place of Presentation
      東京大学生産技術研究所
    • Year and Date
      2009-05-13
    • Related Report
      2009 Annual Research Report

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Published: 2009-04-01   Modified: 2018-03-28  

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