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特殊関数における高可搬で高精度かつ高信頼な高速計算手法の複素変数への拡張

研究課題

研究課題/領域番号 16K16060
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 高性能計算
研究機関明星大学

研究代表者

山中 脩也  明星大学, 情報学部, 准教授 (90548877)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード高精度計算 / 誤差解析 / 精度保証付き数値計算 / 数値解析 / 高性能計算 / 精度保証
研究成果の概要

丸め誤差や打ち切り誤差などの全ての誤差を考慮した上で,数学的に正い結果を数値計算によって導く計算法を精度保証付き数値計算と呼ぶ。本研究では,ガンマ関数・第二種修正ベッセル関数・正弦積分に対して,高可搬で高精度かつ高信頼な高速計算アルゴリズムの設計法を複素数にまで拡張し提案した.また,多くの特殊関数の精度保証付き数値計算で必須となる高階微分計算法の研究を推進し,さらに多くの関数でその拡張が進められる基盤を構築した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

複素変数に対する特殊関数の計算について,倍精度数だけを利用して(高可搬)、倍精度数のより高精度な精度を(高精度)、精度保証付きで達成する(高信頼)、既存手法より実行時間が早い(高速)、計算アルゴリズムの設計法を構築したことにより,現在使っている計算機環境のまま、僅かなソフトウエアの変更で、従来の精度の倍の結果を精度保証付きで得られ、誤りの無い解が計算できる高速なアルゴリズム(4H-Algorithm)に基づいた「安心・安全な数値結果」を利用することができるようになった.

報告書

(6件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 13件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Hyper-dual numbersを用いたOgden型超弾性モデルの定式化とその性能評価2020

    • 著者名/発表者名
      藤川 正毅, 田中 真人, 井元 佑介, 三目 直登, 浦本 武雄, 山中 脩也
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 86 号: 881 ページ: 19-00256-19-00256

    • DOI

      10.1299/transjsme.19-00256

    • NAID

      130007790526

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Verified High Order Differentiation Algorithm Based on Hyper-dual Numbers2019

    • 著者名/発表者名
      Naoya Yamanaka
    • 学会等名
      2019 Mini-Workshop on Computational Science (MWCS2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 数値積分の誤差項についての一考察 ー精度を保証したいという視点からー2019

    • 著者名/発表者名
      山中 脩也
    • 学会等名
      数学と現象 in 那須
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Verified Algorithm for High Order Differentiation Based on Hyper-dual Numbers2019

    • 著者名/発表者名
      Naoya Yamanaka
    • 学会等名
      2019 SIAM Conference on Computational Science and Engineering
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hyper Dual Numbersの行列表示を用いた微分計算手法の基礎理論整備2019

    • 著者名/発表者名
      井元 佑介
    • 学会等名
      第15回 研究部会連合発表会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Verified Algorithm of Hyperfunction Method for Numerical Integration2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Yamanaka
    • 学会等名
      2018 Workshop on recent Results of Mathematical Science and Computer Assisted Proofs
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Traps in numerical calculation and techniques of verified numerical computation2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Yamanaka
    • 学会等名
      6th TWSIAM Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hyper-dual numbers を用いた数値微分の研究2018

    • 著者名/発表者名
      井元 佑介
    • 学会等名
      数学と現象 in 長瀞
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Verified Algorithm for the sine integral2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Yamanaka
    • 学会等名
      The 18th International Symposium on Scientific Computing, Computer Arithmetic, and Verified Numerical Computations (SCAN2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Verified Algorithm of Hyperfunction Method for Numerical Integration2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Yamanaka
    • 学会等名
      The 37th JSST Annual International Conference on Simulation Technology (JSST2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Verified Algorithm for the sine integral2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Yamanaka
    • 学会等名
      The 37th JSST Annual International Conference on Simulation Technology (JSST2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hyper Dual Number の性質を用いた高階微分の精度保証付き数値計算法2018

    • 著者名/発表者名
      山中 脩也
    • 学会等名
      第2回 精度保証付き数値計算の実問題への応用研究集会 (NVR 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Verified Algorithm of High Order Differential using Hyper Dual Numbers2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Yamanaka
    • 学会等名
      2018 Workshop on Recent views of Nonlinear Analysis
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 乗除算の数値計算誤差を愉しむ2018

    • 著者名/発表者名
      山中 脩也
    • 学会等名
      数学と現象 in 清里
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 数値計算に潜む罠と精度保証2018

    • 著者名/発表者名
      山中 脩也
    • 学会等名
      応用数理 学生・若手研究者のための研究交流会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 半無限積分における精度保証付き数値計算法と高精度計算2017

    • 著者名/発表者名
      山中 脩也
    • 学会等名
      第5回 大規模並列数値計算技術に関する研究集会
    • 発表場所
      兵庫県神戸市
    • 年月日
      2017-03-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Verified Algorithm for the Gamma Function using Double Exponential Formula2017

    • 著者名/発表者名
      Naoya Yamanaka, Tomoaki Okayama, Shin'ichi Oishi
    • 学会等名
      The 53rd ANZIAM Conference
    • 発表場所
      Adelaide, Australia
    • 年月日
      2017-02-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 数値計算に潜む罠と精度保証2017

    • 著者名/発表者名
      山中 脩也
    • 学会等名
      数学と現象 in 清里
    • 発表場所
      山梨県北杜市
    • 年月日
      2017-01-31
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Verified Algorithm for Gamma Function using Double Exponential Formula and Its Applications2017

    • 著者名/発表者名
      Naoya Yamanaka, Tomoaki Okayama, Shin'ichi Oishi
    • 学会等名
      The 36th JSST Annual International Conference on Simulation Technology (JSST2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 大規模並列計算機における連立1次方程式の精度保証付き数値計算に対する性能評価2016

    • 著者名/発表者名
      森倉悠介,椋木大地,深谷猛,山中脩也,大石進一
    • 学会等名
      第157回ハイパフォーマンスコンピューティング研究発表会
    • 発表場所
      沖縄県那覇市
    • 年月日
      2016-12-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 精度保証における高精度数値計算2016

    • 著者名/発表者名
      山中 脩也
    • 学会等名
      非線形問題の解法に関する研究会「第1回非線形・可視化 部門研究会」
    • 発表場所
      岐阜県土岐市
    • 年月日
      2016-08-01
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 半無限区間の精度保証付き数値積分法2016

    • 著者名/発表者名
      山中 脩也
    • 学会等名
      数学と現象 in 奥多摩
    • 発表場所
      東京都西多摩郡
    • 年月日
      2016-07-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Performance Evaluation of Verified Computation for Linear System on Supercomputer2016

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Morikura, Daichi Mukunoki, Takeshi Fukaya, Naoya Yamanaka
    • 学会等名
      The 11th East Asia SIAM Conference
    • 発表場所
      University of Macau
    • 年月日
      2016-06-20
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Verified Algorithm for the Modified Bessel Function of the Second Kind2016

    • 著者名/発表者名
      Naoya Yamanaka, Tomoaki Okayama, Shin’ichi Oishi
    • 学会等名
      5th European Seminar on Computing
    • 発表場所
      Pilsen, Czech Republic
    • 年月日
      2016-06-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] 精度保証付き数値計算の基礎2018

    • 著者名/発表者名
      大石 進一 (著, 編集), 荻田 武史 (著), 柏木 雅英 (著), 劉 雪峰 (著), 尾崎 克久 (著), 山中 脩也 (著), 高安 亮紀 (著), 関根 晃太 (著), 木村 拓馬 (著), 市原 一裕 (著), 正井 秀俊 (著), 森倉 悠介 (著), Siegfried M. Rump (著)
    • 総ページ数
      311
    • 出版者
      コロナ社
    • ISBN
      4339028878
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-01-27  

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