ペタスケールシミュレーションのための高性能な並列線形ソルバ

• 研究課題/領域番号: 21680003
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 計算機システム・ネットワーク
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 岩下 武史 京都大学, 学術情報メディアセンター, 准教授 (30324685)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円); 2011年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2010年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2009年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: ハイパフォーマンスコンピューティング / 線形反復法 / ハイパフォーマンス・コンピューティング / 計算機システム / シミュレーション工学 / 応用数学 / マルチグリッド法 / 有限要素法 / 数値解析

研究概要

ペタスケールシミュレーションに向けた線形ソルバのために、大規模問題を含む悪条件問題に対する対応技術、高い並列性能を実現する並列化技術に関する研究を行った。悪条件問題に対する処置として、陰的マルチグリッド法やEEC/IEC法と呼ばれる誤差修正法を活用し、多様なマルチグリッドソルバを簡便に構築する技術の開発や具体的な応用分野(計算電磁気学)における収束性の改善法を提案した。また、開発した並列化線形ソルバの性能評価試験として、大規模高周波電磁場解析において生ずる8億自由度の問題を1024コアにより250秒以内で求解することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Parallel Time-Periodic Finite-Element Method for Steady-State Analysis of Rotating Machines (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Takahashi, T.Iwashita, H.Nakashima, T.Tokumasu, M.Fujita, S.Wakao, K.Fujiwara, Y.Ishihara
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Magnetics 巻: 48 号: 2 ページ: 1019-1022
  • DOI: 10.1109/tmag.2011.2171923
  • 査読あり
• [雑誌論文] Convergence Acceleration in Steady State Analysis of Synchronous Machines Using Time-Periodic Explicit Error Correction Method (2011)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Mifune, Soichi Moriguchi, Takeshi Iwashita and Masaaki ShimasakiY. Takahashi, H. Kaimori, A. Kameari, T. Tokumasu, M. Fujita, S. Wakao, T. Iwashita, K. Fujiwara and Y. Ishihara
  • 雑誌名: IEEE Trans. Magn. 巻: Vol.47, No.5 ページ: 1422-1425
  • 査読あり
• [雑誌論文] Folded IC Preconditioning in Quasi-Static Field Analysis Taking Account of Both Tree-Cotree and phi=0 Gauge Conditions (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasuhito Takahashi, Takeshi Mifune, Takeshi Iwashita, Koji Fujiwara and Yoshiyuki Ishihara
  • 雑誌名: IEEE Trans. Magn. 巻: Vol.47, No.5 ページ: 1342-1345
  • 査読あり
• [雑誌論文] Convergence Acceleration in Steady State Analysis of Synchronous Machines Using Time-Periodic Explicit Error Correction Method (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Takahashi, H.Kaimori, A.Kameari, T.Tokumasu, M.Fujita, S.Wakao, T.Iwashita, K.Fujiwara, Y.Ishihara
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Magnetics 巻: 47 号: 5 ページ: 1422-1425
  • DOI: 10.1109/tmag.2010.2091947
  • 査読あり
• [雑誌論文] Folded IC Preconditioning in Quasi-Static Field Analysis Taking Account of Both Tree-Cotree and φ=0 Gauge Conditions (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Takahashi, T.Mifune, T.Iwashita, K.Fujiwara, Y.Ishihara
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Magnetics 巻: 47 号: 5 ページ: 1342-1345
  • DOI: 10.1109/tmag.2010.2082509
  • 査読あり
• [雑誌論文] マルチコアプロセッサシステムによる高速有限要素電磁界解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 美舩健, 廣谷迪, 岩下武史, 村山敏夫, 大谷秀樹
  • 雑誌名: 情報処理学会論文誌:コンピューティングシステム(ACS) 巻: Vol3, No.3 ページ: 189-198
  • NAID: 110007990319
  • 査読あり
• [雑誌論文] 並列幾何マルチグリッド法による大規模高周波電磁場有限要素解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 廣谷迪, 美舩健, 岩下武史, 村山敏夫, 大谷秀樹
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌B 巻: Vol. J93-B, No9 ページ: 1331-1341
  • NAID: 110007730977
  • 査読あり
• [雑誌論文] Convergence Acceleration of Time-Periodic Electromagnetic Field Analysis by Singularity Decomposition-Explicit Error Correction Method (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Takahashi, T. Tokumasu, A. Kameari, H. Kaimori, M. Fujita, T. Iwashita, and S. Wakao
  • 雑誌名: IEEE Trans. Magn. 巻: Vol.46, No.8 ページ: 2947-2950
  • 査読あり
• [雑誌論文] New Preconditioning Technique to Avoid Convergence Deterioration due to the Zero-Tree Gauge Condition in Magnetostatic Analysis (2010)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Mifune, Yasuhito Takahashi, and Takeshi Iwashita
  • 雑誌名: IEEE Trans. Magn. 巻: Vol.46, No.7 ページ: 2579-2584
  • 査読あり
• [雑誌論文] 有限要素電磁場解析における反復法とその周辺技術 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岩下武史, 美舩健, 高橋康人
  • 雑誌名: 応用数理 巻: Vol.20, No.1 ページ: 12-24
  • NAID: 110007580760
  • 査読あり
• [雑誌論文] New Preconditioning Technique to Avoid Convergence Deterioration due to the Zero-Tree Gauge Condition in Magnetostatic Analysis (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Mifune, Y.Takahashi, T.Iwashita
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Magnetics 巻: 46 ページ: 2579-2584
  • 査読あり
• [雑誌論文] マルチコアプロセッサシステムによる高速有限要素電磁界解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 美舩健, 廣谷迪, 岩下武史, 村山敏夫, 大谷秀樹
  • 雑誌名: 情報処理学会論文誌:コンピューティングシステム 巻: 3 ページ: 189-198
  • NAID: 110007990319
  • 査読あり
• [雑誌論文] 有限要素電磁場解析における反復法とその周辺技術 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岩下武史, 美舩健, 高橋康人
  • 雑誌名: 応用数理 20 ページ: 12-24
  • NAID: 110007580760
  • 査読あり
• [雑誌論文] 時間周期有限要素法とEEC法に基づく非線形過渡電磁場解析における時間積分の収束性改善 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋康人, 徳増正, 藤田真史, 若尾真治, 岩下武史, 金澤正憲
  • 雑誌名: 電気学会論文誌 巻: Vol.129-B, No.6 ページ: 791-798
  • NAID: 10024774132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Folded Preconditioner : a New Class of Preconditioners for Krylov Subspace Methods to Solve Redundancy-Reduced Linear Systems of Equations (2009)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Mifune, Yasuhito Takahashi and Takeshi Iwashita
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Magnetics 巻: Vol.45, No.5 ページ: 2068-2075
  • NAID: 120002086034
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physical Meaning of the Advantage of A-phi Method in Convergence (2009)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Iwashita, Takeshi Mifune, Soichi Moriguchi and Masaaki Shimasaki
  • 雑誌名: IEEE Transaction on Magnetics 巻: Vol.45, No.3 ページ: 1424-1427
  • 査読あり
• [雑誌論文] Convergence Acceleration of Iterative Solvers for the Finite Element Analysis Using the Implicit and Explicit Error Correction Methods (2009)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Mifune, Soichi Moriguchi, Takeshi Iwashita and Masaaki Shimasaki
  • 雑誌名: IEEE Transaction on Magnetics 巻: Vol.45, No.3 ページ: 1104-1107
  • NAID: 120006653879
  • 査読あり
• [雑誌論文] Folded Preconditioner : a New Class of Preconditioners for Krylov Subspace Methods to Solve Redundancy-Reduced Linear Systems of Equations (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Mifune, Y.Takahashi, T.Iwashita
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Magnetics 45 ページ: 2068-2075
  • NAID: 120002086034
  • 査読あり
• [雑誌論文] 時間周期有限要素法とEEC法に基づく非線形過渡電磁場解析における時間積分の収束性改善 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋康人, 徳増正, 藤田真史, 若尾真治, 岩下武史, 金澤正憲
  • 雑誌名: 電気学会論文誌(B) 129-B ページ: 791-798
  • NAID: 10024774132
  • 査読あり
• [学会発表] Algebraic blockmulti-color ordering method for parallelmulti-threaded sparse triangular solver in ICCG method (2012)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Iwashita
  • 学会等名: 26th IEEE International Parallel & Distributed Processing Symposium(IPDPS 2012)
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 2012-05-25
• [学会発表] ブロック化赤-黒順序付け法に基づく並列マルチグリッドポアソンソルバ (2012)
  • 著者名/発表者名: 河合直聡
  • 学会等名: ハイパフォーマンスコンピューティングと計算科学シンポジウム(HPCS2012)
  • 発表場所: 名古屋大
  • 年月日: 2012-01-26
• [学会発表] 時間領域並列化有限要素法を用いた誘導機の高速電磁界解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋康人
  • 学会等名: 平成24年電気学会静止器・回転機合同研究会
  • 発表場所: 関西大
  • 年月日: 2012-01-26
• [学会発表] ブロック化赤-黒順序付け法に基づく並列マルチグリッドポアソンソルバ (2012)
  • 著者名/発表者名: 河合直聡, 岩下武史, 中島浩
  • 学会等名: ハイパフォーマンスコンピューティングと計算科学シンポジウム(HPCS2012)
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2012-01-26
• [学会発表] A Use of Classical Algebraic Multigrid Method in Finite Edge-Element Analysis (2011)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Namba
  • 学会等名: The 20th MAGDA Conference in Pacific Asia(MAGDA2011)
  • 発表場所: Kaohsiung, Taiwan
  • 年月日: 2011-11-15
• [学会発表] Parallel Geometric Multigrid Solver for Fast Electromagnetic Wave Analysis (2011)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Iwashita
  • 学会等名: International Workshop on application of iterative methods to engineering and its mathematical element
  • 発表場所: Kyoto Japan
  • 年月日: 2011-10-24
• [学会発表] Automatic Determination of Acceleration Factor in Shifted ICCG Method for Edge-Based Finite Element Analysis (2011)
  • 著者名/発表者名: Junji Kitao
  • 学会等名: International Symposium on Applied Electromagnetics and Mechanics
  • 発表場所: Italy
  • 年月日: 2011-09-09
• [学会発表] 並列マルチグリッド法による高速電磁場解析の実現 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岩下武史
  • 学会等名: 大規模計算コロキウム
  • 発表場所: 岐阜市文化産業交流センター(岐阜県)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-09
• [学会発表] 残差および汎関数に着目したshifted ICCG法における加速係数の自動決定法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 北尾純士
  • 学会等名: 平成23年電気学会静止器・回転機合同研究会
  • 発表場所: 新潟大
  • 年月日: 2011-08-25
• [学会発表] A法による辺要素磁界解析への代数マルチグリッド法の応用に関する一検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 美舩健
  • 学会等名: 平成23年電気学会静止器・回転機合同研究会
  • 発表場所: 新潟大
  • 年月日: 2011-08-25
• [学会発表] A法による辺要素磁界解析への代数マルチグリッド法の応用に関する一検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 美舩健, 難波亮介, 岩下武史, 松尾哲司
  • 学会等名: 電気学会静止器・回転機合同研究会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2011-08-25
• [学会発表] Parallel Multigrid Poisson Solver based on Block Red-Black Ordering (2011)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Kawai
  • 学会等名: The 7th International Congress on Industrial and Applied Mathematics(ICIAM2011)
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 年月日: 2011-07-20
• [学会発表] Parallel Time-Periodic Finite-Element Method for Steady-State Analysis of Rotating Machines (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasuhito Takahashi
  • 学会等名: the 18th International Conference on the Computation of Electromagnetic Fields(COMPUMAG 2011)
  • 発表場所: Sydney, Australia
  • 年月日: 2011-07-12
• [学会発表] ブロック化赤-黒順序付け法による並列マルチグリッドポアソンソルバの開発とその評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 河合直聡
  • 学会等名: 先進的計算基盤システムシンポジウム(SACSIS2011)
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2011-05-26
• [学会発表] 辺要素有限要素法を用いた磁界解析に対する自動加速機能付ICCG法の有効性検証 (2011)
  • 著者名/発表者名: 北尾純士
  • 学会等名: 第14回環瀬戸内応用数理研究部会シンポジウム
  • 発表場所: 岡山理科大学
  • 年月日: 2011-01-23
• [学会発表] 並列化時間周期有限要素法を用いた回転機の磁界解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋康人
  • 学会等名: 第14回環瀬戸内応用数理研究部会シンポジウム
  • 発表場所: 岡山理科大学
  • 年月日: 2011-01-23
• [学会発表] 静磁界辺要素解析における折畳み前処理のOpen MPによる並列化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤翔士
  • 学会等名: 第19回MAGDAコンファレンス
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2010-11-23
• [学会発表] 静磁場解析における折畳み前処理の並列化に関する検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤翔士
  • 学会等名: 平成22年電気関係学会関平成23年電気学会静止器・回転機合同研究会,西支部連合大会
  • 発表場所: 立命館大学
  • 年月日: 2010-11-14
• [学会発表] 静磁場解析における折畳み前処理の並列化に関する検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤翔士, 美舩健, 高橋康人, 岩下武史
  • 学会等名: 平成22年電気関係学会関西支部連合大会
  • 発表場所: 立命館大学(滋賀県草津市)
  • 年月日: 2010-11-14
• [学会発表] マルチコアプロセッサシステムによる高速有限要素電磁界解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 美舩健
  • 学会等名: 先進的計算基盤システムシンポジウム(SACSIS2010)
  • 発表場所: 奈良市
  • 年月日: 2010-05-28
• [学会発表] Convergence Acceleration in Transient Analysis of Rotating Machines Using Time-Periodic Explicit Error Correction Method (2010)
  • 著者名/発表者名: Yasuhito Takahashi
  • 学会等名: The 14th Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation(IEEE-CEFC2010)
  • 発表場所: Chicago, USA
  • 年月日: 2010-05-12
• [学会発表] Algebraic Block Multi-Color Ordering Method for Parallel ICCG Solver in Unstructured Mesh Analyses (2010)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Iwashita
  • 学会等名: 2nd International Workshops on Advances in Computational Mechanics(IWACOM-II)
  • 発表場所: Computational Mechanics
  • 年月日: 2010-03-30
• [学会発表] Performance Evaluation of Parallel ICCG Solver Based on Algebraic Block Multi-Color Ordering Method (2010)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Iwashita
  • 学会等名: 2nd International Kyoto-Forum on Krylov Subspace method
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2010-03-25
• [学会発表] Performance Evaluation of Additive Schwarz Type Folded IC Preconditioner in Electromagnetic Field Computation Using Edge-Based FEM (2010)
  • 著者名/発表者名: Yasuhito Takahashi
  • 学会等名: 2nd International Kyoto-Forum on Krylov Subspace method
  • 発表場所: Kyoto Japan
  • 年月日: 2010-03-25
• [学会発表] 簡易多相交流TP-EEC法による回転機の過渡解析における収束性改善 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋康人
  • 学会等名: 平成22年電気学会全国大会
  • 発表場所: 明治大
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] AC-AT block IC前処理による辺要素静磁界解析の高速化に関する検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 難波亮介
  • 学会等名: 平成22年電気学会全国大会
  • 発表場所: 明治大
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] Parallel Incomplete Factorization Preconditioning based on Algebraic Block Multi-Color Ordering Method (2010)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Iwashita
  • 学会等名: SIAM Conference on Parallel Processing for Scientific Computing
  • 発表場所: Seattle, USA
  • 年月日: 2010-02-25
• [学会発表] 静磁場・渦電流場解析におけるAdditive Schwarz型Folded IC前処理の有効性に関する検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋康人
  • 学会等名: 平成22年電気学会マグネティックス・静止器・回転機合同研究会
  • 発表場所: 豊田市
  • 年月日: 2010-01-28
• [学会発表] 大規模高周波電磁場問題に対する幾何マルチグリッド法を用いた並列有限要素解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 廣谷迪
  • 学会等名: 平成22年電気学会マグネティックス・静止器・回転機合同研究会
  • 発表場所: 豊田市
  • 年月日: 2010-01-28
• [学会発表] 幾何マルチグリッド法を用いた有限要素電磁波解析の並列化に関する検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 廣谷迪
  • 学会等名: 平成21年電気関係学会関西支部連合大会
  • 発表場所: 大阪大
  • 年月日: 2009-11-07
• [学会発表] Localized IC分解と多色順序付けを併用したハイブリッド型並列ICCG法に関する検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 福原敏行
  • 学会等名: 情報処理学会第122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: 東京都
  • 年月日: 2009-10-09
• [学会発表] Localized IC分解と多色順序付けを併用したハイブリッド型並列ICCG法に関する検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 福原敏行, 高橋康人, 岩下武史, 中島浩
  • 学会等名: 情報処理学会HPC研究会
  • 発表場所: 筑波大学東京キャンパス
  • 年月日: 2009-10-09
• [学会発表] 回転機の電磁界解析における並列化時間周期有限要素法の有効性に関する検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋康人
  • 学会等名: 平成21年電気学会静止器・回転機合同研究会
  • 発表場所: 北見工業大学
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] A New Preconditioning Technique for Linear Equations Derived from the Elimination of Redundant Unknowns in Singular Systems (2009)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Mifune
  • 学会等名: International Conference on Preconditioning Techniques for Scientific and Industrial Applications(Preconditioning 2009)
  • 発表場所: China
  • 年月日: 2009-08-24
• [学会発表] 代数ブロック化多色順序付け法による並列化ICCGソルバの性能評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岩下武史
  • 学会等名: 2009年並列/分散/協調処理に関する『仙台』サマー・ワークショップ
  • 発表場所: 仙台市
  • 年月日: 2009-08-04