| 研究課題/領域番号 |
15K17816
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
河東田 道夫 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究機構, 特別研究員 (60390671)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 物理化学 / 計算化学 / 電子状態計算 / 励起状態 / スピン-軌道相互作用 / 相対論的量子化学 / 超並列アルゴリズム / 線形応答結合クラスター理論 |
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| 研究実績の概要 |
平成29年度には、平成28年度に実施したスピン-軌道相互作用を露わに考慮した線形応答結合クラスター理論「SO-LR-CC2法」のGeneralized unrestricted Hartree-Fock法に基づいた2成分スピノールに基づいた定式化をもとに、基底状態エネルギーおよび励起エネルギーと遷移モーメント計算を行うプログラム開発を行った。本プログラムの開発にあたっては定式化した理論・計算手法の検証を第一目標とするため、シリアル版の開発を行った。
本プログラムの開発においては、シリアル版プログラム開発後に予定している並列版プログラムへの拡張と大規模分子の計算への適用を視野に入れ、計算のボトルネックとなる4中心分子積分計算の高速化と省メモリ化を達成するために、積分のResolution-of-Identity (RI) 近似を適用した「RI-CC2法」を計算手法として用いた実装を行った。RI近似による4中心分子積分計算は多重ループ内で密行列の行列-行列積演算で処理することが可能なため、システムに対して最適化されたBLAS ZGEMMを計算カーネルとして用いる実装とし、CPU利用効率の向上を図っている。
開発した並列版プログラムのテストを標準的な構成のIntel Xeon CPU (SandyBridge) を搭載した計算サーバで実施し、CPU実行効率を測定したところ、理論ピーク性能比約43%と比較的良好な実行性能を達成することが確認できた。さらに、SPARCアーキテクチャである京コンピュータでも、理論ピーク性能比約37%と比較的良好な実行性能を達成することが確認できた。
さらに、平成29年度の研究開始時に計画を見直したLR-CC法のMPI/OpenMPハイブリット並列計算アルゴリズムのプログラムのSPARCアーキテクチャへの移植も実施した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
当初の研究計画では平成29年度中に「SO-LR-CC2法」のMPI/OpenMPハイブリット並列計算プログラムの開発が完了する予定であったが、シリアル版プログラムの開発が完了するに留まったため、研究進捗が遅れている。
さらに、LR-CC法のMPI/OpenMPプログラムのSPARCアーキテクチャへの移植自体は完了したが、「京」コンピュータや名古屋大学FX100で実行性能評価を実施するまでには至らなかったため、研究進捗が遅れている。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度の研究計画の遅れを出来るだけ取り戻すために、研究期間を1年延長し研究を継続して行うことにした。来年度は本年度に開発したSO-LR-CC法のMPI/OpenMPハイブリット並列計算プログラムの開発を最優先で進める。計算環境としては、超並列計算環境でのテストが容易な「京」コンピュータや名古屋大学FX100などのSPARCアーキテクチャの計算機を対象に実装を行う。実装が完了したら、開発が完了しているLR-CC法のMPI/OpenMPプログラムと併せて「京」コンピュータにて実行性能および並列性能の性能評価テストを実施し、開発したアルゴリズムとプログラムの妥当性を検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
LR-CC法とSO-LR-CC法ののMPI/OpenMPプログラムの開発が遅れたため、名古屋大学FX100や東京工業大学のTsubame 3.0などを利用した性能評価と応用計算の実施を見送ったため、そのために必要な大型計算システム利用料を支出しなかったため。
本性能評価と応用計算の実施を平成30年度に移行し実施するため、残額については名古屋大学FX100や東京工業大学のTsubame 3.0などの大型計算システムに利用する計画である。
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