2020 年度研究成果報告書

放射線シミュレータの革新

研究課題

PDF

研究課題/領域番号	17H01084
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	計算科学
研究機関	大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
研究代表者	佐々木節大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 計算科学センター, 教授 (50259983)
研究分担者	村上晃一大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 計算科学センター, 准教授 (10353369) 藏重久弥神戸大学, 先端融合研究環, 教授 (20205181) 山下智弘神戸大学, 医学研究科, 医学研究員 (20567086) 大町千尋名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 研究員 (20588967) 阿蘇司富山高等専門学校, その他部局等, 教授 (30290737) 歳藤利行名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 研究員 (30377965) 岡田勝吾大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 計算科学センター, 助教 (40731732) 田中覚立命館大学, 情報理工学部, 教授 (60251980) 木村彰徳足利大学, 工学部, 教授 (60373099) 小井辰巳中部大学, 工学部, 准教授 (60831774) 尾崎正伸国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (90300699)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード	放射線シミュレーション / 超並列 / GPGPU
研究成果の概要	既存の放射線シミュレータは、放射線を扱う全ての分野に於いて、放射線の影響を定量的に評価するために用いられているが、実行時間が長大なことが問題である。計算時間の大幅な短縮を図るためにMPEXSと名付けたGPUを用いるソフトウエアツールキットの開発を継続して行ってきた。本研究においては、がんの陽子線治療のシミュレーションをMPEXSを用いて実装し、CPU200コア分以上の性能をGPU１基で得ることが出来た。放射線と細胞の影響を見積もるためにMPEXS-DNAを開発し、CPU9000コア相当の性能をGPU1基で実現することが出来、より複雑な生体系に対する放射線の影響を見積もることが可能となった。
自由記述の分野	計算科学
研究成果の学術的意義や社会的意義	放射線シミュレーションを超並列化し、高速化する試みは過去に何度も試されてきたが、実用化されたものはない。MPEXSは、GPUを用いて超並列計算を行うため、安価に超並列計算に必要な計算機環境の導入が行える。セキュリティなどの理由でクラウド環境が利用できず、オンプレミスで高速に放射線シミュレーションを利用する必要がある病院での利用が期待されており、実用的に利用される最初の超並列放射線シミュレータとなる。一方、GPUスパコンを用いることで、これまで不可能であった放射線と生体の影響に関する精緻な定量的な議論が行えるようになり、新しい科学の分野の開拓が期待される。