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GPUとSSDを利用したパソコンによる高解像度円盤シミュレーション

公募研究

研究領域太陽系外惑星の新機軸:地球型惑星へ
研究課題/領域番号 24103506
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関京都大学

研究代表者

村主 崇行  京都大学, 白眉センター(基礎物理学研究所), 助教 (50599149)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2012年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード原始惑星系円盤 / 惑星形成 / 弱電離プラズマ / ダストプラズマ / 雷 / 磁気回転不安定性 / ALMA / 観測 / 天文学 / 情報学 / プログラム自動生成 / 最適化
研究概要

本研究の目的は、近い将来に原始惑星系円盤の内縁部が観測可能となることを念頭に、その降着機構としてもっとも有力視されている磁気回転不安定性(MRI)の大局的な飽和状態をシミュレーションで実現し、惑星形成過程との相互作用を解明することであった。そのような大規模計算、かつ様々な素過程を考慮した物理モデルの検討を行うため、とくに、GPUとSSDを組み合わせた計算機によりパソコン単位でそのような規模の計算を実現することをめざしていた。
そこで、東京工業大学のGPUスパコンTSUBAMEなどを利用して、GPGPUを利用したMHDシミュレーションコードの開発を進めていた。また研究室にてSSDへのアクセスを高速化するべく、SSDを多数装備し並列にアクセスできるようにしたパソコンを自作し、ディスクアクセス性能を測定したり、配列アクセスを扱えるようなライブラリを作成したりしていた。
ところが、GPU上でのMHDシミュレーションコードの開発が思ったように進まず、当初想定のような大規模計算は実現の見込みが立たなくなった。
そこで当初より注目していた素過程の一つであり、原始惑星系円盤におけるMRIの大局的な飽和状態を司る重要な素過程である円盤雷に焦点を絞った。原始惑星系円盤においては雷を引き起こしうる複数のモデルが提案されており、そのいずれが正しいかを観測的に区別することは原始惑星系円盤を物理的に理解するうえで極めて重要である。結果として、HCO+, DCO+, N2H+という三種類のイオン種について、雷モデルを考慮に入れた円盤モデルを構築し、輻射輸送計算を行い、それをもとにアタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計(ALMA)で雷モデルを検証可能な分光観測および分光画像観測を提案した。
また、原始惑星系円盤での雷現象について総合的に論じ博士論文を著した。

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 4件) 備考 (10件)

  • [雑誌論文] Lightning in Protoplanetary Disks2013

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Muranushi
    • 雑誌名

      博士論文

      巻: 1 ページ: 1-92

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interdependence of Electric Discharge and Magnetorotational Instability in Protoplanetary Disks2012

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Muranushi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 760 号: 1 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1088/0004-637x/760/1/56

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lightning in Protoplanetary Disks2012

    • 著者名/発表者名
      村主崇行
    • 雑誌名

      Dissertion for the Degree of Doctor of Phylosophy, Kyoto University

      巻: 1 ページ: 1-91

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Paraiso: an automated tuning framework for explicit solvers of partial differential equations2012

    • 著者名/発表者名
      村主崇行
    • 雑誌名

      Computational Science Discovery

      巻: 5 号: 1 ページ: 1-40

    • DOI

      10.1088/1749-4699/5/1/015003

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 原始惑星系円盤内の雷分布2013

    • 著者名/発表者名
      村主崇行(京都大学),犬塚修一郎(名古屋大学),奥住聡(東京工業大学),高橋実道(名古屋大学),冨康達也(元京大),三浦均(名古屋市立大学)
    • 学会等名
      天文学会年会
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 雷放電の3次元シミュレーション2013

    • 著者名/発表者名
      村主崇行
    • 学会等名
      惑星形成理論研究会
    • 発表場所
      香川
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 原始惑星系円盤内の雷分布2013

    • 著者名/発表者名
      村主崇行(京都大学),犬塚修一郎(名古屋大学),三浦均(名古屋市立大学),奥住聡(東京工業大学),冨康達也(元京大)
    • 学会等名
      原始惑星系円盤研究会
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 原始惑星系円盤の一生と雷現象2013

    • 著者名/発表者名
      村主崇行
    • 学会等名
      大阪大学宇宙進化セミナー
    • 発表場所
      大阪大学、大阪府
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Global, 3D, 2π simulations of MRI in protoplanetary disks2012

    • 著者名/発表者名
      村主崇行
    • 学会等名
      太陽系外惑星大研究会
    • 発表場所
      ニューフジヤホテル、静岡県
    • 年月日
      2012-04-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 偏微分方程式の陽解法のための自動チューニングフレームワーク2012

    • 著者名/発表者名
      村主崇行
    • 学会等名
      GTC Japan
    • 発表場所
      東京ミッドタウンホール&カンファレンス、東京都
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 多様な配列変数へのアクセスをまとめて書ける関数

    • URL

      https://github.com/nushio3/zipWithN

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 物理次元付き計算をチェックするためのライブラリ

    • URL

      https://github.com/goldfirere/units

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 汎用・手軽な最適化のためのライブラリ

    • URL

      https://github.com/nushio3/cmaes

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 論文の記述を支援するHaskellライブラリ

    • URL

      https://github.com/nushio3/authoring

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 偏微分方程式の陽解法の自動生成のためのライブラリ

    • URL

      http://hackage.haskell.org/package/Paraiso

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 並列プログラムの自動生成・自動チューニングフレームワーク

    • URL

      http://hackage.haskell.org/package/Paraiso

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] 物理的知識のHaskellによる表現

    • URL

      https://github.com/nushio3/physics-inhaskell

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] 汎用最適化アルゴリズムCMA-ESのHaskellラッパ

    • URL

      http://hackage.haskell.org/package/cmaes

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] Haskellにおける動的オブジェクト

    • URL

      http://hackage.haskell.org/package/dynamic-object

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] N個のコンテナ型コンストラクタに対する可変長引数関数適用の一般的な表現

    • URL

      https://github.com/nushio3/zipWithN

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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