2014 Fiscal Year Research-status Report
高速・高精度な放射線シミュレーションのためのGPUによる適応的四面体モデルの構築
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26400296
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| Research Institution | Ashikaga Institute of Technology |
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Principal Investigator |
木村 彰徳 足利工業大学, 工学部, 准教授 (60373099)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 測定器シミュレーション / GPGPU / 三次元形状モデリング / 適応的四面体 / ボリュームデータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
コンピュータのハードウェアとソフトウェア技術の発展によって性能が向上し，様々な分野でコンピュータシミュレーションが利用されるようになっている．例えば、医療，宇宙科学，物理学などの分野では，遠隔医療のための基礎研究，治療精度の向上，装置の開発や最適化，新粒子探索などを支援する放射線シミュレーションである．一方で，計算精度の向上のためにより複雑なシミュレーションが必要になり，結果的にさらなる計算速度の向上が必要となっている．
計算精度を向上させる一つの手法として，人体や測定器等のより詳細な構造をモデリングする適応的四面体格子が用いられている．
これまでに，PCクラスタなどの並列計算環境でMPI（Message Passing Interface）による実装で実行できる，ボリュームデータから適応的四面体格子モデルの生成や領域抽出に関する研究を行っている．この経験を生かし，本研究では，GPU（Graphics Processor Unit）を利用した高次の並列処理によって，高速で高精度を実現するシミュレーションで利用する三次元形状の適応的四面体格子の生成，領域抽出及び隣接セル検索を行うためのアルゴリズムに関する研究を行う．
GPUだけでは行えない高精度で大規模なシミュレーションに対して，GPUが担当できる処理領域を増やすことができ，CPUによる処理とGPUの 協調処理でより高速なシミュレーションの実現に寄与できると考えている．
本研究の成果として，応用ソフトウェアを開発し公開することも目的としている．
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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
平成26年度は，ボリューデータの高速な適応的四面体格子を用いたモデリングのためのアルゴリズムをGPUに実装するための開発とその実験を行うとしていた．
現状は以下の通りである．
・性能評価のために，CPUで実行できる適応的四面体格子を生成するソフトウェアの開発を進め，７割程度の完成度である．
・適応的四面体格子が正しく生成されているかやその性能評価のためのボリュームレンダリングをする可視化ソフトウェアの開発を進め，８割程度の完成度である．
・その可視化ソフトウェアのベースとなるソフトウェアに関する論文を投稿し，採録が決定された．
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| Strategy for Future Research Activity |
CPUで実行できる適応的四面体格子を生成するソフトウェアの開発を完成させ，GPUで実行するためのアルゴリズム開発及び実装を開始する．アルゴリズムの実装は，NVIDIA社のGPUに最適化したものになる．最新のGPUを搭載したビデオカードを購入し，開発環境とする．また，昨年度にNVIDIA社のソフトウェア開発者と面談することができているので，実装を進める中で技術的な助言を得ることを考えている．
ボリュームレンダリングをする可視化ソフトウェアの開発を完成させ，性能評価ができるようにする．
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| Causes of Carryover |
少額の残額となったため次年度使用額とした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度予算と合わせて、最新のアーキテクチャのGPUを搭載したビデオカードの購入に充てる。
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