2017 Fiscal Year Annual Research Report
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17H01084
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
佐々木 節 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 計算科学センター, 教授 (50259983)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村上 晃一 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 計算科学センター, 研究機関講師 (10353369)
藏重 久弥 神戸大学, 先端融合研究環, 教授 (20205181)
岡田 勝吾 神戸大学, 先端融合研究環, 助教 (40731732) [Withdrawn]
山下 智弘 神戸大学, 医学研究科, 医学研究員 (20567086)
大町 千尋 名古屋市立大学, 大学院医学研究科, 研究員 (20588967)
阿蘇 司 富山高等専門学校, その他部局等, 准教授 (30290737)
歳藤 利行 名古屋市立大学, 大学院医学研究科, 研究員 (30377965)
田中 覚 立命館大学, 情報理工学部, 教授 (60251980)
木村 彰徳 足利工業大学, 工学部, 教授 (60373099)
尾崎 正伸 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (90300699)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 放射線シミュレーション / GPU / CUDA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
放射線と物質の相互作用は、物理法則に則った確率過程であり、定量的な見積もりは、モンテカルロ法による方法に依らざるを得ない。近年、細胞レベルにおける放射線の影響を精度よく見積もることが求められているが、膨大な計算量を可能な限り短時間で処理することが課題となっている。電子計算機は、元々中性子の物質中での相互作用をシミュレーションするために開発され、並列化技法も研究されてきた。より多数の粒子を扱うために、超並列化し、計算時間を短縮することが重要な課題である。GPUという超並列計算機を容易に入手することが可能となったため、最も普及している放射線シミュレータであるGeant4 の開発の経験を活かし、GPUを利用するためのシミュレーション体系を新たに構築する。
物体の形状をボクセルにより記述し、物質中の電磁相互作用を扱うためのソフトウエアツールキットであるMPEXSの開発を2013年度-2016年度に実施した基盤研究(A)「次世代放射線シミュレーション基盤」において行った。MPEXSは、SLACおよびStanford大学との共同研究により開発を行った。このMPEXSの性能改善の努力を続けている。細胞レベルの相互作用を扱うためにどう研究で開発を行ったMPEXS-DNAに関しては、元となったGeant4-DNAの開発と同期し、最新の状況を維持している。両者の比較を行い、結果が矛盾無いことを確認した。これらの結果は、国際会議や国内の学会で発表した他、Geant4の応用例として論文でも結果を発表している。
MPEXSをさらに多くの事例に適用するため、ハドロン相互作用の実装に着手した。C++で記述されたGeant4から、必要なアルゴリズムとデータを抽出し、CUDA言語によりGPU向けに再実装を行っている。
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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
開発を続けているMPEXSに対し、順調にハドロン相互作用を扱うために必要な拡張を進めており、平成30年度には、いくつかの応用例に関する結果を学会などで発表する予定となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ハドロン相互作用の実装を推進し、陽子線治療のシミュレーションに応用するために必要な研究と開発を行う。Geant4および測定値との比較を行い、新たに開発したCUDA版であるMPEXS-hの結果との矛盾がないか十分な検証を行う予定である。その上で、計算時間を短縮するための方策を講じる予定としている。
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