モービルオブジェクトを使ったタスク・データ並列型粒子メッシュコードに関する研究-HPGJavaによるより柔軟で斬新な新しいオブジェクト指向並列プログラミングパラダイムを中心に

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11694127
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 蔡 東生 筑波大学, 電子・情報工学系, 助教授 (70202075)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): ジェームズ B コール 筑波大学, 電子情報工学系, 助教授 (20280901) ; 伊藤 利明 徳島大学, 総合科学学部, 助教授 (60201927) ; 池辺 八洲彦 会津大学, コンピュータ理工学部, 教授 (10114034) ; 李 頡 筑波大学, 電子情報工学系, 助教授 (50251046) ; 亀田 壽夫 筑波大学, 電子情報工学系, 教授 (10011660)
• Keywords: Space Weather / 粒子シミュレーション / HPF / 宇宙環境 / 宇宙基地 / 宇宙環境模擬実験 / 並列計算 / Java

Research Abstract

米国が核実験禁止条約に調印時、現クリントン政権は核実験を禁止する替わりに、核の維持管理のために一つの興味深いプロジェクトを立ち上げた.これは、AdvancedStrategic Computing Initiative(ASCI)とよばれる計画で、実際の核実験のかわりに数千テラFlopsの並列計算機を開発して数値模擬核実験を行おうというものである.現在、日本で行われている、地球フロンティア計画でも、同様に、従来では考えられなかった、大規模な地球温暖化の数値模擬シミュレーションを大規模並列計算機の開発と併せて行っている.本研究では、従来のシミュレーションでは考えられなかった、現実により即した並列Space Weatherシミュレータをシステムも含めて開発しようという野心的な研究である.本研究のシミュレーション規模は従来のシミュレーション規模とは本質的に目標としている規模が異なる.ASCI程度の規模をねらい、HREの発生メカニズム、ISSと宇宙環境の関係、宇宙気象予報への応用を考える.従って、本研究は特定の電子計測機器等を想定としてシミュレーション研究ではなく、並列計算機の力をかり、現実的な宇宙環境模擬実験を行えるようなシミュレーションコードを開発し、現実の宇宙環境、気象をSEDA/APなどの計測結果とともに明らかにする.また、現実的なCADデータにより、宇宙基地をモデル化する.このとき、Octree Adaptive Gridをつかう.特定の形状の計測機器は、Adaptive Gridにより、全体としてモデル化する.高精度FDTD法をもちい、電磁場をとく.Octree Adaptive GridはNSGFDTD法と矛盾無く併用できる.また、Perfect Matching Boundary Layerは上記の方法とまったく矛盾なく併用できる.有限要素法グリッドなどを用いた、特定の計測機器を想定したシミュレーションは全体の問題を無視しており、あまり意味がない.また、粒子法に適応した場合、その手法は数値的にまだ未知数である.また、ASCIレベルを想定した模擬実験は粒子法でまだかって行われたことはない.現在本研究では、Javaをつかった、モービルオブジェクトによる並列シミュレーションにより、24億個の粒子シミュレーションまで行なるようになった。

Research Products

• [Publications] Li Y.T., Cai D.S.: "Simulator help for Spacecraft Designing and Controlling"Proceeding of the 19^<th> ISAS energy Symposium. (in press).
• [Publications] Li Y.T., Cai D.S.., Lu Q.M.: "3D EM PIC code using High Performance Fortran"Proceeding of ISAS PLAIN center symposium. (in press).
• [Publications] Li Y.T., Cai D.S.., Lu Q.M.: "PIC code using High Performance Fortran"Proceeding of 4th Computing Workshop of STEL. 69-73 (1999)
• [Publications] Cai D.S., Lu Q.M., Li Y.T.: "Scabability in Particle-in-Cell Code Using Both PVM and OpenMP on PC cluster"Proceeding of The Third International Workshop on Advanced Parallel Processing Technologies. 41-45 (1998)
• [Publications] Li Y.T., Cai D.S.: "Parallization of TRISTAN Code on Networked PC Cluster"Proceeding of 1998 Simulation/Modeling Workshop.