2013 Fiscal Year Research-status Report
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25400406
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
岡部 豊 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (60125515)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | モンテカルロ法 / クラスターフリップ法 / GPU / 並列計算 / イジングモデル / ポッツモデル / XYモデル |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、GPU を用いた高速計算により、スピン系のモンテカルロ法を中心とする統計力学的研究を行うことにある。クラスターモンテカルロ法を複数GPU で実行することにより、従来よりも大きなサイズ、より複雑な系のシミュレーションを実現することができる。
25年度は、これまで我々が提案してきたGPU用のクラスターモンテカルロ法の方法を整理した論文を公表し[Comp. Phys. Commun., 185 (2014) 1038-1043]、プログラムライブラリーとして公開をした。Comp. Phys. Commun. Program Library で一般公開しているので、広く世界中の研究者の世界中の研究者の利用に供している。具体的に、２次元、３次元のイジングモデル、ポッツモデル、XYモデルの Swenden-Wang タイプのクラスターモンテカルロアルゴリズムのCUDAプログラムを整理し、その原理を説明し、その性能評価を行った。この高速プログラムを用いて、３次元XYモデルの高精度の計算を実行し、２次相転移温度の精度の高い決定を行った。
また、クラスターアルゴリズムと相補的な関係にある拡張アンサンブル法の代表的な方法であるWang-Landau法について、連続自由度系の場合にエネルギー状態密度を計算するエネルギー間隔を自動的に最適に調整する方法を提案した。また同時に、繰り返し計算で収束させる際に導入する修正因子も自動的に調整する。２次元XYモデルの場合に我々の提案する方法を適用し、従来のWang-Landau法に比べて、収束が速いことを示した。
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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
研究論文として、"CUDA programs for the GPU computing of the Swendsen-Wang multi-cluster spin flip algorithm: 2D and 3D Ising, Potts, and XY models", [Comp. Phys. Commun., 185 (2014) 1038-1043] を公表したが、この論文と共に、Comp. Phys. Commun. Program Library にプログラムを公開し [http://cpc.cs.qub.ac.uk/summaries/AERM_v1_0.html] 広く世界中の研究者の利用に供している。
大規模計算として、東工大学術国際情報センターのTSUBAME2.5のシステムを利用し、複数GPUによる計算を実行した。
また、学内で、ミニ研究環「超並列計算による計算科学の新展開の検索」というプログラムに代表者として応募して、採択され、電気電子工学、情報工学の研究者と共に、研究分野を超えたネットワークを組織し、ワークショップで東工大学術国際情報センター副センター長の青木尊之教授を招くなど、学内外との連携を深めた。
さらに、我々の研究は世界から広く関心を得て、インドの名門大学、インド工科大学 Kharagpur 校の学部学生を2ヶ月間インターシップ生として受け入れ、GPUの科学計算への応用を指導した。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、GPUを用いたスピン系を中心とする高速計算を実行する。東工大学術国際情報センターのTSUBAME2.5のシステムにも申請をして、大規模計算を実行する。
イスラエルの Ben Gurion 大学の Meir教授より、弱い乱れのある2次元超伝導体におけるパーコレーション描像の問題の共同研究の申し出があり、我々のアルゴリズムを用いた計算を開始している。乱れのある超伝導体ではKT転移点でvortexが増加して超伝導体秩序を壊す一方、超伝導領域が相分離して転移点でパーコレーションが失われるという描像もある。古典XYモデルを用いて、乱れのある2次元超伝導体の相転移を議論する。既に、予備的な結果が出て、論文にまとめる相談をしている。
学内のミニ研究環「超並列計算による計算科学の新展開の検索」というプログラムが引き続き採択されたので、電気電子工学、情報工学の研究者との連携を一層深める。さらに、計算化学の研究者との研究交流も進める。
26年度も海外の学生から関心をもたれ、インド工科大学 Bhubaneswar 校の学部学生を2ヶ月間インターシップ生として受け入れる予定で、GPUの科学計算への応用を指導する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
25年度に購入予定であった研究室内で使用するＢＴＯパソコン（GPUシステム）については、マシンの進展が著しく、購入時期として適当な時期を吟味していた。他の経費で購入したＢＴＯパソコンシステムが稼動していることあり、購入を次年度に延ばした。
25年度に購入予定だったＢＴＯパソコン（GPUシステム）を26年度に購入する。他の経費については、当初計画通りである。
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