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演算順の非決定性に対する信頼性解析のための並列計算状態の数理モデルの構築

研究課題

研究課題/領域番号 18K18719
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分12:解析学、応用数学およびその関連分野
研究機関京都大学

研究代表者

藤原 宏志  京都大学, 情報学研究科, 准教授 (00362583)

研究分担者 吉川 仁  京都大学, 情報学研究科, 准教授 (90359836)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2018年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワード数値解析学 / 並列計算 / 信頼性 / 科学・技術数値計算 / 数値解析 / ハイパフォーマンスコンピューティング
研究成果の概要

大規模連立一次方程式の反復数値解法を例に,その並列計算の信頼性を論じた.数値解法の中には,逐次計算を念頭においたアルゴリズムも多く,逐次計算で収束する場合も並列制御なく並列計算をおこなうと結果が正しいとは限らない.このような問題点に対し,Gauss-Seidel法の場合に,理論的な視点から(1)並列数値計算の実行過程の数理モデル化,(2)並列計算が収束する十分条件の証明,(3)逐次計算では収束するが分散処理を明示せず並列計算を行った場合に解に収束しない例の構成をおこなった.また具体的な輻射輸送方程式の並列計算に適用し,得られた十分条件の実用性を確認した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

数値計算は,現代社会を支える基盤技術であり,その理論的な信頼性の担保は必須である.従来,このような分野は理論数値解析学で扱われてきたが,昨今の急速な計算機ハードウエアの高性能化,特に並列計算環境の進歩との乖離も否めない.特に処理速度のみに着目して無秩序な並列化がおこなわれると,従来理論・手法では信頼性があったものが正しく動かず,数値計算が支える生活や技術開発の停滞が危惧される.この点に対し,本研究では数値計算の「正しさ」の枠組みを再考するとともに,大学学部教育での問題意識の提示,実用性,昨今のデータ科学における「再現性」との共通点など,多様な話題を包含する研究テーマである.

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 4件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 7件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Numerical Reconstruction of Radiative Sources in an Absorbing and Nondiffusing Scattering Medium in Two Dimensions2020

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara Hiroshi、Sadiq Kamran、Tamasan Alexandru
    • 雑誌名

      SIAM Journal on Imaging Sciences

      巻: 13 号: 1 ページ: 535-555

    • DOI

      10.1137/19m1282921

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A Fourier approach to the inverse source problem in an absorbing and anisotropic scattering medium2019

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara Hiroshi、Sadiq Kamran、Tamasan Alexandru
    • 雑誌名

      Inverse Problems

      巻: 36 号: 1 ページ: 015005-015005

    • DOI

      10.1088/1361-6420/ab4d98

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Numerical Realization of a New Generation Tomography Algorithm Based on the Cauchy-type Integral Formula2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fujiwara, Alexandru Tamasan
    • 雑誌名

      Advances in Mathematical Sciences and Applications

      巻: 28 ページ: 413-424

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Cauchy 型積分によるメッシュレス X 線計算機断層撮影法2019

    • 著者名/発表者名
      藤原宏志,Alexandru Tamasan
    • 雑誌名

      計算数理工学論文集

      巻: 19 ページ: 1-6

    • NAID

      40022338115

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Design and implementation of multiple-precision arithmetic environment in MATLAB for reliable numerical computations2019

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara Hiroshi
    • 雑誌名

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics

      巻: 36 号: 3 ページ: 1089-1100

    • DOI

      10.1007/s13160-019-00385-z

    • NAID

      210000182436

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical experiments on analyticity of solutions to fractional differential equations2018

    • 著者名/発表者名
      H. Fujiwara, N. Higashimori, and H. Imai
    • 雑誌名

      Advances in Mathematical Sciences and Applications

      巻: 27 ページ: 169-180

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 連立一次方程式に対する定常反復法の並列計算に関する一考察2018

    • 著者名/発表者名
      藤原宏志
    • 雑誌名

      数理解析研究所講究録

      巻: 2094 ページ: 122-130

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] Numerical realizations of X-ray computerized tomography by Cauchy-type boundary integration2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fujiwara, Tamasan Alexandru
    • 学会等名
      RIMS 共同研究 (公開型)「偏微分方程式による逆問題解析とその周辺」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cauchy 型積分によるメッシュレス X 線計算機断層撮影法2019

    • 著者名/発表者名
      藤原宏志, TAMASAN, Alexandru
    • 学会等名
      日本計算数理工学会シンポジウム2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 超音波スピーカーにより生成される局所可聴音場再現のための数値解析2019

    • 著者名/発表者名
      若原孝浩, 吉川仁
    • 学会等名
      第22回応用力学シンポジウム, 第65回理論応用力学講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Large Scale Traffic Noise Simulation by Time-Domain FMBEM2019

    • 著者名/発表者名
      Makoto Shoji, Hitoshi Yoshikawa, Kazuo Kashiyama
    • 学会等名
      The 7th Asian Pacific Congress on Computational Mechanics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical Computation of the 2D Stationary Radiative Transport Equation on Graded Meshes2018

    • 著者名/発表者名
      H.Fujiwara
    • 学会等名
      Japan-Taiwan Joint Workshop on Scientific Computing and Related Topics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 多倍長計算環境exflibの最新計算環境への対応と普及2018

    • 著者名/発表者名
      藤原宏志
    • 学会等名
      日本応用数理学会年会2018年度 年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Multiple-Precision Arithmetic on MATLAB and Related Software for Reliable Computations2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fujiwara
    • 学会等名
      China-Japan-Korea Conference 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Finite Volume Method for Photon Propagation in Biomedical Tissue2018

    • 著者名/発表者名
      H. Fujiwara
    • 学会等名
      CoMFoS18
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 多角形メッシュによる生体内の近赤外伝播の効率的な数値計算法2018

    • 著者名/発表者名
      藤原宏志
    • 学会等名
      第25回医用近赤外線分光法研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Advantageous of the Finite Volume Method in Numerical Computation for Light Propagation in Biological Tissue2018

    • 著者名/発表者名
      H.Fujiwara
    • 学会等名
      International Conference on Complex Medial Engineering 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多角形要素をもちいる不連続Galerkin法の収束性の検証2018

    • 著者名/発表者名
      藤原宏志
    • 学会等名
      ODE-JP 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Numerical Computation of the Radiative Transport Equation on Nonconformal Meshes2018

    • 著者名/発表者名
      H. Fujiwara
    • 学会等名
      East Asia Section of SIAM, 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超音波スピーカーにより作り出される局所的な可聴音場の再現に関する数値解析2018

    • 著者名/発表者名
      若原孝浩, 吉川仁
    • 学会等名
      日本機会学会第31回計算力学講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ハイブリッド並列を用いた時間域多重極境界要素法による大規模音場解析2018

    • 著者名/発表者名
      高木 貴弘, 吉川 仁, 高橋 徹, 樫山 和男
    • 学会等名
      第21回応用力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] extend precision floating-point arithmetic library

    • URL

      http://www-an.acs.i.kyoto-u.ac.jp/~fujiwara/exflib

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2018-07-25   更新日: 2021-02-19  

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