2019 Fiscal Year Annual Research Report
High performance linear solver for advanced computational electromagnetics
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19H04122
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
岩下 武史 北海道大学, 情報基盤センター, 教授 (30324685)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊田 明弘 東京大学, 情報基盤センター, 特任准教授 (80742121)
塙 敏博 東京大学, 情報基盤センター, 准教授 (30308283)
美舩 健 京都大学, 工学研究科, 講師 (20362460)
高橋 康人 同志社大学, 理工学部, 准教授 (90434290)
深谷 猛 北海道大学, 情報基盤センター, 助教 (30633846)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 線形反復法 / 電磁場解析 / 並列処理 / 階層型行列 / 非線形解析 / 非定常解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
① 非定常，非線形電磁場解析における反復法の収束性改善に関する研究に取り組んでいる．本研究では，同一または類似の係数行列を有する連立一次方程式の求解において，過去の求解過程から取得した情報を用いる手法について研究している．2019年度において，本手法を電磁場有限要素解析を含む多様な応用において簡便に利用可能とする実装方式を考案した．考案した実装方式に基づき，C言語を利用して，過去の求解情報を利用する線形ソルバのプロトタイプ実装を行った．② 階層型行列・ベクトル積の高速化のために，混合精度演算の導入を行う手法を考案し，性能評価を行った．階層型行列の葉行列の一部を単精度化する方法や葉行列のデータ構造を変化させ，さらに葉行列内において混合精度を用いる方法を提案し，境界要素電磁場解析上でその性能を評価した．本研究の成果について，国際会議論文として発表を行った．③ ICCG法（不完全コレスキー分解前処理付き共役勾配法）の高性能なマルチスレッド並列処理のために，高い収束性とSIMDベクトル処理の両方を実現する手法を新たに考案した．本手法では，収束性と並列性の両面に優れるブロック多色順序付け法において，同手法の長所を維持しながら，再順序付けによってSIMDベクトル演算の導入を可能とする．④ 電気機器の解析に用いられる多相周期境界条件を有する有限要素電磁場解析において時間方向並列処理を行う手法を提案し，その性能を評価した．本成果について，国際学術論文誌において報告した．
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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
本研究では，計算電磁気学の深化に必要となる高性能な線形ソルバについて，計算機科学的側面と数理的側面の両面から，研究開発することを目的としている．計算機科学的側面では，次世代計算機の性能を電磁場解析において最大限に活用するソルバ技術として，(a) 時空間並列処理技術の高度化 (b) 線形反復ソルバの前処理におけるSIMD命令活用技術の開発 (c) 電磁場解析向け線形ソルバのアクセラレータ実装方式の研究 (d) 低精度（混合精度）演算の活用による線形ソルバ，階層型（H:Hierarchical）行列法の高性能化 に取り組んでいる．数理的側面では，電磁場解析において未解決問題となっている，線形反復法の収束性悪化問題への対策について研究開発している．これらの具体的な各研究テーマにおいて，上記の研究実績の概要で示した通り，当初想定している成果が得られている．特に，時間並列処理技術や階層型行列に関する研究では，既に学術論文や国際会議論文として成果を発表している．
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| Strategy for Future Research Activity |
現在のところ，研究分担者，研究協力者と密に連絡を取り，各研究課題は順調に推移している．従って，2020年度の交付申請書に記載した内容について，現状通り研究を進めていく．ただし，2020年4月現在，新型コロナウィルスの世界的な蔓延に伴い，研究者間の情報交換や国際会議発表に支障をきたしている．本状況が続くようであれば，研究成果の国際的な周知展開について新たな方策を検討する必要性があると認識している．
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Research Products
(7 results)
