2022 Fiscal Year Annual Research Report
Innovative Methods for Scientific Computing in the Exascale Era by Integrations of (Simulation+Data+Learning)
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19H05662
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
中島 研吾 東京大学, 情報基盤センター, 教授 (20376528)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荻田 武史 東京女子大学, 現代教養学部, 教授 (00339615)
岩下 武史 北海道大学, 情報基盤センター, 客員教授 (30324685)
片桐 孝洋 名古屋大学, 情報基盤センター, 教授 (40345434)
下川辺 隆史 東京大学, 情報基盤センター, 准教授 (40636049)
長尾 大道 東京大学, 地震研究所, 准教授 (80435833)
八代 尚 国立研究開発法人国立環境研究所, 地球システム領域, 主任研究員 (80451508)
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| Project Period (FY) |
2019-06-26 – 2024-03-31
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| Keywords | スーパーコンピューティング / 計算科学 / データ同化 / 機械学習 / 低精度・混合精度・変動精度演算 / ヘテロジニアスコンピューテイング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2022年度は（計算＋データ＋学習）融合を実現する革新的ソフトウェア基盤「h3-Open-BDEC」の2021年5月に運用開始したWisteria/BDEC-01（東京大学情報基盤センター）への移植をほぼ完了し，リアルタイムデータ同化・三次元強震動融合シミュレーション，全球雲物理・機械学習融合シミュレーションなどの実問題への適用実施した。「変動精度演算に基づく新計算原理」層では，低精度・混合精度・変動精度演算手法の研究開発を進め，最適精度の自動選択手法に関する検討を実施した。「（計算＋データ＋学習）融合」層では，多重格子法，時空間並列化手法，4次元変分法データ同化手法，階層型データ駆動アプローチの研究開発を継続して実施した。「統合・通信・ユーティリティ」層については，2異機種間通信ライブラリ「h3-Open-SYS/WaitIO」，多機能カプラー「h3-Open-UTIL/MP」のWisteria/BDEC-01への移植が完了し，講習会開催の他，更なるソフトウェアの改良を実施した。h3-Open-SYS/WaitIO，h3-Open-UTIL/MPの研究成果に関する論文が国際会議PDCAT2022でBest Paper Awardを受賞した他，中島（研究代表者）がSCA (Supercomputing Asia) HPC Pioneer & Achievement Award (Japan)を受賞した。論文発表26件（査読付き：15，国際共著：1），学会発表57件（招待講演：16，国際学会：18）があった。本研究の活動は国際的にも注目されており，招待講演が2021年度に比較して倍増した。CEA（フランス），JSC（ドイツ）等の海外研究機関との協力も開始し，HPC分野の最高峰の国際会議であるSC22でHeterogenous Computingに関するBoFを共同企画した。
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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
2022年度までに「h3-Open-BDEC」のWisteria/BDEC-01への移植をほぼ完了し，全般的に予定通り研究開発，環境整備が進んでおりWisteria/BDEC-01上での（計算＋データ＋学習）融合実現に向けた準備は整った。また，高性能数値アルゴリズム，省電力手法，精度保証，自動チューニング，データ解析・データ同化手法，階層型データ駆動アプローチ，統合実行環境等の基礎的な研究開発を実施し，成果を国際会議等で発表し，国際的にも高い評価を得ている。また，CEA，JSC等を含め，国際協力も進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度までにハードウェア，ソフトウェア環境の整備をほぼ終了し，2023年度は当初の予定であった「低精度演算，計算・データ・学習融合により精度を保ちつつ計算量を10分の1程度に減少させる」の達成に取り組む。h3-Open-BDECに関する講習会を積極的に開催しソフトウェアを普及する他，東大情報基盤センターのWisteria/BDEC-01利用者を中心に，国内外の様々な研究機関と協力を深め，（計算＋データ＋学習）融合の事例を更に拡大していく。また，高性能数値アルゴリズム，省電力手法，精度保証，自動チューニング，データ解析・データ同化手法，階層型データ駆動アプローチ，統合実行環境等の基礎的な研究開発を継続して実施する。
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Research Products
(88 results)
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[Journal Article] High resolution simulation of cardiac electrophysiology on realistic whole-heart geometries on Wisteria/BDEC-01 (Aquarius),2022
Author(s)
Naruse, A., Trotter, J.D., Langguth, J., Cai, X., Nakajima, K.
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Journal Title
情報処理学会研究報告第187回HPC研究会
Volume: 2022-HPC-187
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[Presentation] Global Cloud-Resolving Simulations with NICAM on the Supercomputer Fugaku2023
Author(s)
Kodama C., H. Yashiro, T. Suematsu, D. Takasuka, Y. Takano, Y. Yamada, R. Masunaga, S. Matsugishi, T. Arakawa, T. Seiki, M. Nakano, H. Miura, M. Satoh, T. Ohno, A. Noda, W. Roh, T. Nasuno, T. Miyakawa
Organizer
SIAM Conference on Computational Science and Engineering (CSE23)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Heterogeneous system for exascale using h3-Open-SYS/WaitIO2023
Author(s)
Sumimoto, S., Arakawa, T., Sakaguchi, Y., Matuba, H., Yashiro, H., Hanawa, T., Nakajima, K.
Organizer
HPC Challenges for New Extreme Scale Applications
Int'l Joint Research
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[Presentation] h3-Open-BDEC: Innovative Software Infrastructure for Scientific Computing in the Exascale Era by Integrations of (Simulation + Data + Learning)2022
Author(s)
Nakajima, K., Iwashita, T., Yashiro, H., Nagao, H., Shimokawabe, T., Matsuba, H., Ogita, T., Katagiri, T.
Organizer
The 31st International Toki Conference on Plasma and Fusion Research (ITC31)
Int'l Joint Research / Invited
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