コストパフォーマンスの優れた大規模計算用の汎用理論計算システムの構築

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09554035
• 研究機関: 三重大学
• 研究代表者: 富岡 秀雄 三重大学, 工学部, 教授 (20024599)
• 研究分担者: 梅山 伸二 サイエンティスツパラダイス社, 技術顧問 ; 小関 史朗 三重大学, 工学部, 助教授 (80252328)
• キーワード: パラレル化 / MPI / PVM / TCGMSG / 量子化学計算 / GAMESS / Gaussian / 大規模有機分子

研究概要

近年計算機とソフトウェアの発達によって、かなり大規模な計算が可能になりつつある。しかし、このような計算が可能なのは未だ一部の大型計算機を利用できる理論計算家に限られている。そこで本研究では大型計算機を用いることなく、安価なワークステーションを複数用い、同時に起動させることによって計算を並列に行い大規模な計算が可能なシステムを構築することを目的とした。また、高速ネットワークを経由して、異なる機種のワークステーション間でもパラレル計算ができるようなシステムについても検討する。
公式版の量子化学計算プログラムGaussian 94は、Lindaと呼ばれるパラレル化用ソフトウエアを用いて高速計算が可能である。しかしながら、Lindaを用いたパラレル化はあまり普及しておらず、ユーザを考慮した場合、最近普及しはじめた MPIを用いたパラレル化を行うのが適切である。そこで、今年度当初は、MPIに構造的に最も近いPVMを用いて予備開発を行った(梅山担当)。このPVM版Gaussianを用いたテスト結果は既にサイエンティスツパラダイス社のホームページにて公開されており、まずまずの結果が得られたと思われる。
この結果を踏まえて、MPI版Gaussianの開発を開始した。他の研究グループの情報を収集した結果、日本電気株式会社のスーパーコンピュータ部門が興味を示していることを知り、そして、イタリアの研究グループがMPI版Gaussianを開発しているといった情報が得られた。そこで、日本電気のグループと協議を行った結果、有効な開発を行うために協力してMPI版Gaussianを開発することで同意に至りつつある。また、イタリアの研究グループとコンタクトを取ることも考慮して、現在は研究開発を推し進めている(小関担当)。
一方、GAMESSもまた、既にTCGMSGを利用しパラレル化されている。GAMESSの開発グループの一員である小関は、これを取り寄せ、購入したパラレルマシンに導入し、テストを行った。その結果は小関のホームページにて公開している。
以上の研究開発によって構築した暫定のシステム(PVM版GaussianおよびTCGMSG版GAMESS)を用いて、富岡の研究グループはテスト計算および研究計算を実行し、今後の開発方針のための示唆を得ている。

研究成果

• [文献書誌] Shigeru MURATA: "Photochemical Reactions of Mesityl Azide with Tetracyanoethylene;Competitive Trapping of Singlet Nitrene and Didehydroazepine" J.Org.Chem.62. 3055-3061 (1997)
• [文献書誌] Hideo TOMIOKA: "Benzoxetene.Direct Observation and Theoretical Studies" Chem.Lett.399-400 (1997)
• [文献書誌] Shiro KOSEKI: "FOR MCSCF+MP2 Study on Reactions of Diradical Systems:o-C_6H_4(CH)_2,o-C_6H_4 CHN,and o-C_6H_4N_2" J.Phys.Chem.101. 3377-3381 (1997)
• [文献書誌] Hideo TOMIOKA: "Vesatile Reactions Undergone by Carbenes and Nitrenes in Noble-Gas Matrices at Cryogenic Temperatures" Bull.Chem.Soc.Jpn.71. (1998)
• [文献書誌] Hideo TOMIOKA: "Generation,Characterization and Reactivity of Nitrenocarbene and Dinitrene Ortho-Conjugatively Linked Across a Benzene Ring"
• [文献書誌] Azumao TOYOTA: "Structural properties of 3,10-diazadispiro[5.0.5.3]pentadeca-1,4,8,11-tetraene and its congeners:a generation of an unusually long CC single bond." J.Mol.Structure(THEOCHEM). 393. 85-91 (1997)
• [文献書誌] Shiro KOSEKI: "Energy component analysis of the pseudo-Jahn-Teller Effect in the Ground and Electronically Excited States of the Cyclic Conjugated Hydrocarbons:Cyclobutadiene,Benzene,and Cyclooctatetraene" J.Phys.Chem.101. 5712-5718 (1997)
• [文献書誌] Shiro KOSEKI: "Theoretical Investigation on the Si-N film growth:Statistical Approach" J.J.Appl.Phys.36(10). 6518-6522 (1997)
• [文献書誌] Azumao TOYOTA: "Energy Component Analysis of the Pseudo-Jahn-Teller Effect in the Ground States of the Triafulvalene Anion,Pentafulvalene Cation,and Heptafulvalene Anion Radicals" J.Phys.Chem.102. 490-495 (1998)