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ものづくり流体アプリケーションのエクサスケールへの進化

研究課題

研究課題/領域番号 26240018
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 高性能計算
研究機関東京工業大学

研究代表者

青木 尊之  東京工業大学, 学術国際情報センター, 教授 (00184036)

研究分担者 高木 知弘  京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 准教授 (50294260)
滝沢 研二  早稲田大学, 高等研究所, 准教授 (60415809)
森口 周二  東北大学, 災害科学高等研究所, 准教授 (20447527)
下川辺 隆史  東京工業大学, 学術国際情報センター, 助教 (40636049)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2014年度)
配分額 *注記
10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
2014年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
キーワードTime to Solution / 流体アプリケーション / ものづくり / エクサスケール / 演算密度
研究実績の概要

エクサスケールのスパコンにおいて、ものづくりを革新的に発展させるアプリケーションを開発するためには、既存のアプリケーションから根底から作り直す必要がある。所望する計算結果を得るまでの時間「Time to Solution」を最重要視した新しい陽的時間積分に基づいた数値計算手法と計算アルゴリズムを導入する研究を進めた。
数値計算手法(離散化)に関して陰解法から陽解法、低次精度から高次精度空間離散化、非構造格子から局所的に均一な構造格子等への転換を行い、一方で計算アルゴリズムに対して、① データ移動の最小化、② 演算密度の向上、③ ノード間通信を隣接通信に限定等を行う。さらに詳細なパフォーマンス・モデルを構築し、エクサスケールの問題規模において高い実行性能を確実に達成する。手本となる流体アプリケーションの成功例を示し、ものづくり分野への大きな貢献を目的として研究に着手した。
計算アルゴリズムの検討において、完全陽解法にすることで、ペタスケールの格子系アプリケーションで導入してきた演算と通信のオーバーラップによる通信時間の隠ぺいが計算の殆どの部分で可能になることを確認した。さらに、方向分離を双曲型方程式にTemporal Blockingによる時間積分方向のデータ再利用にキャッシュの利用を促進する計算アルゴリズムを導入を検討した。
この段階で本基盤研究(A)を包含する基盤研究(S)の採択が決定し、以降の研究遂行を基盤研究(S)で行うこととした。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] GPUを用いた固体粒子を含む固気液三相流の大規模シミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      小野寺 直幸、青木 尊之
    • 雑誌名

      日本混相流学会 混相流

      巻: 27巻 5号 ページ: 607-613

    • NAID

      130004514115

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct Numerical Simulation and Large Eddy Simulation on a Turbulent Wall-Bounded Flow Using Lattice Boltzmann Method and Multiple GPUs2014

    • 著者名/発表者名
      Xian Wang,Yanqin Shangguan,Naoyuki Onodera,Hiromichi Kobayashi,Takayuki Aoki
    • 雑誌名

      Mathematical Problems in Engineering

      巻: Vol.2014, Article ID 742432 ページ: 1-10

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Peta-scale large-eddy simulation using lattice Boltzmann method on the TSUBAME supercomputer2014

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki Onodera and Takayuki Aoki
    • 学会等名
      KSME-JSME Joint Symposium on Computational Mechanics & CAE 2014 at JEJU
    • 発表場所
      JEJU, Korea
    • 年月日
      2014-05-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Large-Scale Multi-GPU Simulation of Seismic-Wave Propagation and Its Application to Analysis of the 2011 Great Tohoku-Oki Earthquake2014

    • 著者名/発表者名
      Taro Okamoto, Hiroshi Takenaka, Tatsuhiko Hara, Takeshi Nakamura, Takayuki Aoki
    • 学会等名
      The 1st International Conference on Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems
    • 発表場所
      Sendai International Center(仙台)
    • 年月日
      2014-04-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Large Scale AMR Multi-GPU Tsunami Simulation2014

    • 著者名/発表者名
      Marlon Arce Acu and Takayuki Aoki
    • 学会等名
      The 1st International Conference on Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems
    • 発表場所
      Sendai International Center(仙台)
    • 年月日
      2014-04-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Multi-GPU Computing of Weather Prediction Code Written by a High-Productivity Framework2014

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimokawabe, Takayuki Aoki, Naoyuki Onodera
    • 学会等名
      The 1st International Conference on Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems
    • 発表場所
      Sendai International Center(仙台)
    • 年月日
      2014-04-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Simulation of the Gust Factor in Highly Dense Urban Area in Tokyo2014

    • 著者名/発表者名
      Nurul Huda Ahmad, Atsushi Inagaki, Manabu Kanda, Naoyuki Onodera, Takayuki Aoki
    • 学会等名
      The 1st International Conference on Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems
    • 発表場所
      Sendai International Center(仙台)
    • 年月日
      2014-04-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2025-11-19  

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