2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of crust imaging enhanced by hetero-computing for reducing earthquake disaster
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18H05239
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
市村 強 東京大学, 地震研究所, 教授 (20333833)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀 高峰 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(地震津波予測研究開発センター), センター長 (00359176)
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| Project Period (FY) |
2018-06-11 – 2023-03-31
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| Keywords | 地殻イメージング / 大規模有限要素解析 / ヘテロコンピューティング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，最先端の計算科学と計測の融合により震災軽減のための地殻イメージング（地殻構造最適化と震源状態推定）の高度化を目指す．地震・地殻変動観測の高度化（海溝型巨大地震震源域直上の海域での観測等）に伴い，より高分解能・高精度な地殻構造の最適化・震源状態推定の可能性が高まりつつあるが，そのためにはより高分解能・高精度な解析手法が必要とされる．大規模有限要素法はこのような地殻応答解析に適しているものの，大規模有限要素モデル構築及びこれを用いた地殻応答解析の解析コストは膨大であり，最適な地殻構造推定・地殻応答解析を行うことは容易ではない．本研究では，大規模有限要素法モデルの高速自動構築手法・これを用いた高速応答解析手法・これらを用いた地殻構造最適化をヘテロコンピューティング的アプローチにより実現することを目指す．また，開発した手法と実観測データを用いて，海陸で観測される地殻変動データと，すべりの時空間変化のモデルを整合させる手法の改善を行う．高詳細３次元不均質地殻構造モデルを観測方程式に取り入れることで，すべりの時空間変化と地殻変動観測データとの整合性評価をより現実的なものに改良する．本年度は，市村グループはヘテロコンピューティングに基づく大規模有限要素法モデル構築・解析手法開発の基礎検討を行い，これらを組み合わせた最適化のための解析アルゴリズム構築を，小規模問題を対象として行い，有効性を確認した．堀グループは最適化前の３次元不均質地殻構造モデル及び実観測データを用いたすべりの時空間変化推定のひな型の構築を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究課題では，最先端の計算科学・計算機科学を創成・活用しつつ，「①超大規模・超高速有限要素モデル構築・解析手法の開発」及び「②地殻構造等改良のための最適化手法開発」を行い，最先端の計測・最新の固体地球科学の知見を踏まえつつ，「③地殻イメージングのひな型となるモデルの妥当性検証」と「④地殻イメージングのひな型となるモデルの予測性能の検討」を行っており，総じて，「当初の計画以上に進展している」．以下では，今年度特に進展した①に絞って説明する．解析手法の高度化を目指す①では，更なる解析手法の向上のため，従来型のmatrix solverの枠に留まらないデータサイエンスとの融合による新たな解析手法の検討を進めている．その結果，人工知能と変動精度を活用した高速solverの開発（A Fast Scalable Implicit Solver for Nonlinear Time-Evolution Earthquake City Problem on Low-Ordered Unstructured Finite Elements with Artificial Intelligence and Transprecision Computing，本年度のSupercomputing ConferenceにてGordon Bell Prizeのfinalistに選出）に成功し，この手法の展開を進めることで大幅な解析性能の向上が実現された．この解析能力の向上を踏まえることで②～④の検討がさらに進むと期待される．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初想定の研究計画通りに研究は進捗しており，本年度得られた想定以上の解析手法の性能向上も踏まえつつ，今後も計画に従い研究をすすめていく予定である．
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[Presentation] The 2016 off southeast Mie Prefecture earthquake (Mw=5.9) as an indicator of preparatory, processes of the next Nankai Trough megathrust earthquake2018
Author(s)
Masaru Nakano, Mamoru Hyodo, Ayako Nakanishi, Mikiya Yamashita, Takane Hori, Shin-ichiro, Kamiya, Kensuke Suzuki, Takashi Tonegawa, Shuichi Kodaira, Narumi Takahashi and Yoshiyuki, Kaneda
Organizer
The 2nd Asia-Pacific Workshop on Lithosphere and Mantle Dynamics
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