2020 Fiscal Year Research-status Report
Application of multigrid method to domain-wall type lattice fermion
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20K03961
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
金森 逸作 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 研究員 (60399805)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 格子QCD / マルチグリッドソルバー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度は、従来のコードの構造を見直し、新しいアルゴリズムを異なる計算機で実装しやすい形への修正を行った。
本研究課題開始時に用意していたものは汎用の格子QCD向けコードセット Bridge++ の拡張版を用いた実装で、インテルの命令セットを用いたCPU向けに特化していた。この実装はクローバー型の格子フェルミオン向けのマルチグリッドソルバーを含み、かつ十分高速に動作する。しかし、本課題の主題であるドメインウォールフェルミオン向けの拡張およびその高速な実装には必ずしも適していなかった。とくに本課題で試行錯誤を含む新しいアルゴリズムの開発・実装を行うには、不向きな状態であった。Bridge++ の開発メンバーの協力を得て行ったコードの見直しと修正によって、新しいアルゴリズムの開発の見通しが良くなり、格子フェルミオンの種類によらない統一的な枠組みが用意できた。
さらに、この修正の過程で特定の計算機に依存する部分、アルゴリズムに依存する部分を明確に分離できた。そのためインテルとは異なる命令セットを用いた計算機向けの実装が容易になった。実際に、スーパーコンピュータ富岳などの A64FX 機向け、GPU 向けへの拡張を行っている。この拡張の状況は、部分的に2021年3月の日本物理学会年次大会（オンライン）にて報告している。まだ個別の実装はチューニング途上だが、クローバーフェルミオン向けのマルチグリッドソルバーを題材に国際会議論文を準備中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新しいアルゴリズムを様々な計算機の上で試すために従来のコードの可搬性・柔軟性を検証したところ、当初の想定以上に改善の余地が見つかった。そこで直ちにドメインウォール型フェルミオン向けのソルバーの開発に取り組むのではなく、まずはコードセットの整備に時間を割く必要が生じた。とくに Covid-19禍でコードの整備に有益な Bridge++ メンバーとの対面での議論ができなくなったこと、また、開発環境の準備に時間がかかってしまったことから、当初の予定より進捗状況は遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
拡張が容易な形でコードセットの準備できたので、本題であるドメインウォール型のフェルミオンについて研究を進める。ますは叩き台となる実装と、対象となるフェルミオン行列の固有値固有ベクトルの測定する。その後、以下の手順のを繰り返すことでアルゴリズムの改良を進めたい。1) 粗い格子への射影がもとの行列のスペクトラムを適切に捉えているかの検証、2 )検証結果を踏まえたアルゴリズムの改良、3)改良版の実装。
アルゴリズムが固まったら、詳細なチューニングを施した高速な実装も用意する。実装先の計算機アーキテクチャはコミュニティーの動向を見て需要が高そうなものから取り掛かるが、A64FXもしくはインテル機になると思われる。並行して、配位生成への効率の良い組み込み方も調査する。
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| Causes of Carryover |
2020年度は、Covid-19 の影響で一切の出張が行えず、当初予定した国内旅費・国外旅費の支出がなかった。また講師を呼んで謝金を支払う機会も持てなかった。ワクチンが行き渡って出張への支障がなくなり次第、国内外の研究会・国際会議等に参加して最新の情報の収集と成果の発表に努めたい。状況が不透明なので、プログラムの開発環境やデータのバックアップ環境の強化、書籍などを通じた情報収集の強化も検討している。
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