先進的手法を用いた宇宙流体シミュレーションの高速化

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K13786
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 富田 賢吾 大阪大学, 理学研究科, 招へい教員 (70772367)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 宇宙物理学 / シミュレーション / 磁気流体力学 / 偏微分方程式

研究成果の概要

本研究では研究代表者が米国Princeton大学と共同で開発しているAthena++コードの高速化と、自己重力ソルバなど新しい物理過程の実装に取り組んだ。動的スケジューリングによる新しい並列化や、現代的なハードウェアに合わせた最適化を行い、50万スレッド以上の非常に大規模な並列計算であっても高い絶対性能と並列性能を両立することに成功した。またFull Multigrid法に基づく自己重力ソルバを実装し、高速な大規模並列自己重力流体力学計算を可能にした。開発したコードやドキュメントはインターネット上で公開し、これを用いた講習会やユーザーズミーティングも行っている。

自由記述の分野

シミュレーション宇宙物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

Athena++は輻射磁気流体シミュレーションコードであり、インターネット上で広く一般に公開している。自己重力ソルバを始めとしてAthena++は宇宙物理学の幅広い問題に共通する基礎物理過程を幅広くサポートしており、コードを公開することでコミュニティに貢献している。また本コードを用いた講習会やユーザーズミーティングも開催しており、若手研究者の育成にも重要な役割を果たしている。また優れたシミュレーションコードは現在の宇宙物理学研究のインフラストラクチャと言えるものであり、国際的な共同研究の基盤ともなる。