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

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11694127
• 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) ; 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、4千万個の粒子シミュレーションまで行なるようになった。今後この研究を長足の進歩を研げている、Uhiquitous Computing用のチップを使ったクラスターへ拡張していく予定である。

Research Products

• [Publications] 蔡東生: "Topological magnetic field structures related to reconnections in the near-Earth magnetotail with southward IMF studied by three-dimensional electromagnetic particle code"Geophy Lett., 2001 (発表予定) www.is.tsukuba.ac.jp/cai/publication.html. (1999)
• [Publications] 蔡東生: "Parallel PIC Code using Java on PC Cluster"Proc.HPC Asia 2000. 495-500 (2000)
• [Publications] 宮崎佳典 ほか: "Mathieu微分方程式の逆固有値問題"応用数理、1998. 8. 199-222 (1999)
• [Publications] N.Asai, et.al: "Matrix methods for the Numerical solution of zJ'v(z)+HJv(z)=0"Electronics and Communications in Japan. Vol.80,7. 44-54 (1997)
• [Publications] Y.Ikebe, et al.: "The Eigenvalue Problem for Infinite complex symmetric Tridiagonal Matrices with Application"Linear Algebra and Its Applications. 241. 599-618 (1996)
• [Publications] 浅井信吉 ほか: "行列算法によるzJ'v(z)+HJv(z)=0の数値解法"電子情報通信学会論文誌. J79-A. 1256-1265 (1996)