ヘテロコンピューティングと超高詳細モデルによる地震・津波外力想定高度化手法の開発

• 研究課題/領域番号: 26249066
• 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: 構造工学・地震工学・維持管理工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 市村 強 東京大学, 地震研究所, 准教授 (20333833)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 43,160千円 (直接経費: 33,200千円、間接経費: 9,960千円); 2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2016年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2014年度: 36,140千円 (直接経費: 27,800千円、間接経費: 8,340千円)
• キーワード: ヘテロコンピューティング / 地震・津波 / 高詳細モデル / 解析手法 / 超高詳細モデル

研究成果の概要

地震・津波外力想定の信頼性をさらに向上させることが出来ると期待される高詳細モデルを用いた解析は，領域が大きく，かつ，必要とされる分解能が高いため，解析コストが莫大となり，その実現が難しいとされていた．本研究課題では，大規模有限要素モデル構築手法の開発とともに，可変前処理や精度混合演算や解空間の疎密を活用した新しい大規模有限要素解析用アルゴリズムを開発し，CPU－GPUからなるヘテロコンピューティング環境上でこれを実装することにより，この解析コストの削減を図った．開発した手法によるいくつかの適用例により，高詳細モデルを用いた解析の有効性を示した．

研究成果

• [雑誌論文] Implicit Low-Order Unstructured Finite-Element Multiple Simulation Enhanced by Dense Computation Using OpenACC (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Takuma、Fujita Kohei、Ichimura Tsuyoshi、Hori Muneo、Lalith Maddegedara、Nakajima Kengo
  • 雑誌名: Accelerator Programming Using Directives (WACCPD 2017), Lecture Notes in Computer Science 巻: 10732 ページ: 42-59
  • DOI: 10.1007/978-3-319-74896-2_3
  • ISBN: 9783319748955, 9783319748962
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An adjoint-based simultaneous estimation method of the asthenosphere's viscosity and afterslip using a fast and scalable finite-element adjoint solver (2017)
  • 著者名/発表者名: Agata Ryoichiro、Ichimura Tsuyoshi、Hori Takane、Hirahara Kazuro、Hashimoto Chihiro、Hori Muneo
  • 雑誌名: Geophysical Journal International 巻: 213 号: 1 ページ: 461-474
  • DOI: 10.1093/gji/ggx561
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tsunami Analysis Method with High-Fidelity Crustal Structure and Geometry Model (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Ichimura, Ryoichiro Agata, Takane Hori, Kenji Satake, Kazuto Ando, Toshitaka Baba, Mueno Hori
  • 雑誌名: Journal of Earthquake and Tsunami 巻: 11 号: 05 ページ: 1750018-1750018
  • DOI: 10.1142/s179343111750018x
  • NAID: 120006959748
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fast crustal deformation computing method for multiple computations accelerated by a graphics processing unit cluster (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Takuma、Ichimura Tsuyoshi、Yagi Yuji、Agata Ryoichiro、Hori Takane、Hori Muneo
  • 雑誌名: Geophysical Journal International 巻: 210 号: 2 ページ: 787-800
  • DOI: 10.1093/gji/ggx203
  • NAID: 120007134842
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fast Finite Element Analysis Method Using Multiple GPUs for Crustal Deformation and its Application to Stochastic Inversion Analysis with Geometry Uncertainty (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Takuma、Fujita Kohei、Ichimura Tsuyoshi、Hori Takane、Hori Muneo、Wijerathne Lalith
  • 雑誌名: Procedia Computer Science (International Conference on Computational Science, ICCS 2017) 巻: 108 ページ: 765-775
  • DOI: 10.1016/j.procs.2017.05.223
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] GPUクラスタを用いたモンテカルロ地殻変動想定手法の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山口 拓真、縣 亮一郎、市村 強、堀 宗朗
  • 雑誌名: 土木学会論文集A1（構造・地震工学） 巻: 73 号: 4 ページ: I_310-I_320
  • DOI: 10.2208/jscejseee.73.I_310
  • NAID: 130006088690
  • ISSN: 2185-4653
  • 査読あり
• [雑誌論文] An elastic/viscoelastic finite element analysis method for crustal deformation using a 3-D island-scale high-fidelity model (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Ichimura, Ryoichiro Agata, Takane Hori, Kazuro Hirahara, Chihiro Hashimoto, Muneo Hori, Yukitoshi Fukahata
  • 雑誌名: Geophysical Journal International 巻: 206 号: 1 ページ: 114-129
  • DOI: 10.1093/gji/ggw123
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Acceleration of element-by-element kernel in unstructured implicit low-order finite-element earthquake simulation using OpenACC on pascal GPUs (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohei Fujita, Takuma Yamaguchi, Tsuyoshi Ichimura, Muneo Hori, Lalith Maddegedara
  • 雑誌名: Proceedings of the Third International Workshop on Accelerator Programming Using Directives 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] GPUクラスタにおける多数回地殻変動解析のための高速ソルバーの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口拓真, 縣亮一郎, 市村強, 堀宗朗, Lalith Wijerathne
  • 雑誌名: 第19回応用力学シンポジウム概要集 巻: -
• [雑誌論文] Crustal deformation analysis using heterogeneous computing (2016)
  • 著者名/発表者名: Takuma Yamaguchi, Ryoichiro Agata, Tsuyoshi Ichimura, Muneo Hori, Lalith Wijerathne
  • 雑誌名: proceeding of the 12th World Conference on Computational Mechanics 巻: -
• [雑誌論文] GPUクラスタを用いたモンテカルロシミュレーションによる地殻変動被害予測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口拓真, 縣亮一郎, 市村強, 堀宗朗, Lalith Wijerathne
  • 雑誌名: 土木学会第71回年次学術講演会概要集 巻: -
• [雑誌論文] GPUクラスタを用いたモンテカルロ地殻変動想定手法の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口拓真, 縣亮一郎, 市村強, 堀宗朗, Lalith Wijerathne
  • 雑誌名: 第36回地震工学研究発表会概要集 巻: -
  • NAID: 130006088690
• [雑誌論文] Implicit Nonlinear Wave Simulation with 1.08T DOF and 0.270T Unstructured Finite Elements to Enhance Comprehensive Earthquake Simulation (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Ichimura, Kohei Fujita, Pher Errol Balde Quinay, Lalith Maddegedara, Muneo Hori, Seizo Tanaka, Yoshihisa Shizawa, Hiroshi Kobayashi and Kazuo Minami
  • 雑誌名: SC15: International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis 巻: 2015 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1145/2807591.2807674
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Scalable many-case urban earthquake simulation method for stochastic earthquake disaster estimation (2015)
  • 著者名/発表者名: Kohei Fujita, Tsuyoshi Ichimura, Muneo Hori, Lalith Maddegedara, Seizo Tanaka
  • 雑誌名: Procedia Computer Science 巻: 51 ページ: 1483-1493
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical verification criteria for coseismic and postseismic crustal deformation analysis with large-scale high-fidelity model (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryoichiro Agata, Tsuyoshi Ichimura, Kazuro Hirahara, Mamoru Hyodo, Takane Hori, Chihiro Hashimoto, Muneo Hori
  • 雑誌名: Procedia Computer Science 巻: 51 ページ: 1534-1544
  • NAID: 120006323771
  • 査読あり
• [雑誌論文] A quick earthquake disaster estimation system with fast urban earthquake simulation and interactive visualization (2014)
  • 著者名/発表者名: Kohei Fujita, Tsuyoshi Ichimura, Muneo Hori, M. L. L. Wijerathne and Seizo Tanaka
  • 雑誌名: Procedia Computer Science 巻: 29 ページ: 866-876
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A physics-based Monte Carlo earthquake disaster simulation accounting for uncertainty in building structure parameters (2014)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Homma, Kohei Fujita, Tsuyoshi Ichimura, Muneo Hori, Seckin Citak and Takane Hori
  • 雑誌名: Procedia Computer Science 巻: 29
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Several hundred finite element analyses of an inversion of earthquake fault slip distribution using a high-fidelity model of the crustal structure (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryoichiro Agata, Tsuyoshi Ichimura, Kazuro Hirahara, Mamoru Hyodo, Takane Hori and Muneo Hori
  • 雑誌名: Procedia Computer Science 巻: 29 ページ: 877-887
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tsuyoshi Ichimura, Kohei Fujita, Seizo Tanaka, Muneo Hori, Maddegedara Lalith, Yoshihisa Shizawa, and Hiroshi Kobayashi, Physics-based urban earthquake simulation enhanced by 10.7 BlnDOF x 30 K time-step unstructured FE non-linear seismic wave simulation (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Ichimura, Kohei Fujita, Seizo Tanaka, Muneo Hori, Maddegedara Lalith, Yoshihisa Shizawa, and Hiroshi Kobayashi
  • 雑誌名: SC14: International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis 巻: 1 ページ: 15-26
  • 査読あり