| 研究課題/領域番号 |
21K03663
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分17020:大気水圏科学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 (2022-2024)
神戸大学 (2021) |
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研究代表者 |
山浦 剛 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 技師 (00632978)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 数値気象モデル / 演算精度 / 演算加速器 / FPGA / 数値誤差 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
気象モデルによる数値計算は、数値誤差を抑えるために高精度演算を用いることが一般的である。高精度演算は多大な計算コストを要するが、これまでは誤差の影響を低減するために演算コストを浪費してでも高精度演算を行うしかなかった。今後の気象モデルは、必要な演算部分に適切な精度を適用した演算を行うように工夫する必要がある。
本研究課題は演算精度低下に伴う数値誤差理論を用いて、気象モデルにおいて演算精度と演算コストを最適化する計算手法を明らかにし、同時に現在の技術水準で最も演算精度・コストに優れた気象モデルを構築、実証することを目的とする。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、低精度浮動小数点演算による丸め誤差をアンサンブル予報に活用し、計算効率と予測精度の両立を目指した。ソフトウェアエミュレータを用いて、モデル計算中に精度を下げる「モデルアンサンブル法」が、初期値のみに誤差を与える手法よりも有効であることを確認した。さらに、従来手法と組み合わせることで予報精度が向上することを示した。FPGAによる実装も試みたが、十分な高速化には至らず、今後の技術的支援が課題である。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、数値気象予報における計算資源の制約という現実的課題に対し、低精度演算による丸め誤差を有効活用するという新しい視点を提示した点で学術的意義がある。また、予測精度を損なわずに計算コストを削減できる可能性は、気象庁や防災機関における実運用や、気候変動リスクへの迅速対応といった社会的課題の解決にも貢献しうる。さらに、将来的な省電力型計算インフラ（FPGA等）の活用にも道を開く成果である。
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