2017 Fiscal Year Research-status Report
流体工学ワクチンによる強毒性インフルエンザパンデミック阻止に関する研究
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16K06079
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
山川 勝史 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 准教授 (90346114)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ウイルス / 流体力学 / シミュレーション工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
空気感染による強毒性鳥インフルエンザのパンデミック時の被害を最小限に抑えるため，その感染ルートの特定および予防策（ワクチン）を流体工学の観点から追及することを最終目的としている．また本研究の特徴はウイルス特有の性質，ヒトへの感染に関するパラメータおよび気流環境がウイルスへ与える影響などを流体シミュレーションへ反映させることで，他に類を見ない非常に高精度なウイルスの伝播状況（感染経路）を把握できることにある．本年度は感染シミュレーションのモジュール化に向けて，まず室内気流（マクロ的感染経路の特定）においては，昨年度完成させた空間格子の非構造化に加え，室内気流の擾乱の原因となるヒトそのものの動きをコンピュータ内で再現することに成功した．またヒト気管内での流れ（ミクロ的感染経路の特定）については，肺運動による流量制御（物体移動を伴う複雑な境界条件の設定）の個別計算を可能とし，その接続方法（境界条件を含めた肺と気管支の接続）について検討した．また同時に莫大な計算量を効率的に実施するための並列計算手法について検討を行った．具体的には共有型メモリおよび分散型メモリを有するそれそれの並列計算機に対する効率化検討に加え，当初の予定通りGPUを有する計算機を用いての倍精度計算についても検討を実施した．特に後者は著しい効果が期待できるものの，プログラミングやOSを含む計算環境において少し工夫が必要であり，より高速な単精度計算も含め来年度も検討を継続する．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の主な計画の一つは，計算の高精度化および大規模化に向けての効率化検討であり，種々の並列計算手法についての検討を行った．特にGPGPUをによる運用の可能性を得た．本結果については本年度ParallelCFD2017（UK）にて発表をおこなった．また実状に近い室内空間の流れを再現させるため，室内のヒトの移動による空気の攪拌計算を行った．この非構造格子を用いた計算については，その応用計算についての結果をICCS2017（スイス）にて発表した．もう一つの計画である計算のモジュール化については，条件をも区分した詳細な細分化までは至っておらす，計算区域毎の分断および接続までである．まとめると前者は当初の計画以上に進展しており，また新たな検討結果をも得ている．一方後者はやや遅れていると言えることがら，総合的に判断し”概ね順調に進展している”と結論付けた．
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度の計画では引き続き実用化に向けたケーススタディとデータベース化であるが，GPGPUの単精度計算による高速化検討をまず実施し，計算環境を整えた上でケーススタディを行う．また具体的な”工学ワクチン”についての効果や操作性，有効性について議論が可能になると考え，最終年度としてこれらの成果について複数の国際学会にて報告する予定である．
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| Causes of Carryover |
本年度購入予定であったPCのスペックについて検討すべき項目が発生したため，購入時期を遅らせることで，より効率的な予算の使用を考えたため．よって次年度の助成金と合わせることで適切な機器の購入を実施する．
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