2016 Fiscal Year Annual Research Report
電子状態計算への応用を指向した行列計算ライブラリの機能拡張とメニーコア向け最適化
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26286087
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
山本 有作 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (20362288)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横川 三津夫 神戸大学, その他の研究科, 教授 (70358307)
星 健夫 鳥取大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80272384)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 固有値計算 / 連立1次方程式解法 / 並列化 / 電子状態計算 / 有機高分子系 / 前処理付き反復法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は次の4つのテーマについて研究を行った。
(1) 量子電子波ダイナミクス計算（時間依存シュレディンガー型有効方程式の実時間発展計算）の数値解法を試行し，有機高分子系および有機高分子集合体系でのテスト計算を行った。固有値ソルバを使った手法が有用であるとの知見を得たが，多数回の固有値計算を行う必要があり，さらなる高速化を検討する余地があると考えている。
(2) 100ナノメートルスケール（世界最大)系の現実的（非理想構造）有機高分子集合体の量子計算（電子状態計算）を，京全体までを用いて行った。量子計算にはクリロフ部分空間をもちいた独自ソルバを利用しており，高い並列効率が得られる事が昨年度までに分かっていた。しかし，本年度，プロファイラをもちいた詳細な性能調査により，大規模ジョブ（3万ノード～全ノード）では量子計算以外の部分に非効率的となるルーチンがみつかり，これを改善した。ポスト京などの次世代機での実用的計算で有用となる。
(3) 高分子系の電子状態計算に現われる連立一次方程式のソルバへの適用に向けて，one-way dissectionオーダリングによる並列解法の性能評価を行い，計算時間のモデル式と実測値の比較を行った。この結果，領域数，スレッド数にトレードオフの関係があり，適切な並列数の選択が必要であることが分かった。
(4) 地盤とその上の構造物に対する地震動応答解析に現われる連立一次方程式に対し，前処理付き反復法の適用を検討した。前処理をスレッド並列化するにあたり，計算式の依存関係を無くすカラーリング法として，reverseCuthill-McKEE法を改良した案を提案し，いくつかの疎行列に対して評価を行った結果，有効であることを示した。
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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
本研究では，電子状態計算を中心とする計算物理分野のための固有値・特異値計算手法と連立1次方程式直接解法の開発を主要な課題としている。両テーマについて，研究そのものはおおむね順調に進展している。ただし，平成28年度に予定していた，共同研究者のザルツブルグ大学 Marian Vajtersic 教授の研究室への短期滞在については，同教授との相談により，平成29年度に延期することになった。それに伴い，補助事業期間を1年延長した。平成29年度の短期滞在においては，特異値計算ライブラリの公開に向けた作業項目を検討するとともに，学会発表および論文執筆について打合せを行う。
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| Strategy for Future Research Activity |
補助事業期間の1年延長により，平成29年度も引き続き研究を行う。主な目標は，本研究で開発してきた特異値計算手法のライブラリ化であり，マニュアル作成など必要な項目を検討するとともに，これまでの研究成果について学会発表と論文執筆を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
H28年度に予定していた共同研究者のザルツブルグ大学 Marian Vajtersic教授の研究室への訪問を，同教授との相談によりH29年度に延期したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
H29年度にVajtersic教授の研究室に短期滞在を行うための旅費として用いる。また，短期滞在での共同研究成果に基づく学会発表の旅費及び論文投稿料として使用する。
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Research Products
(14 results)
