並列分散計算環境における連成シミュレーション用ミドルウェアの開発と応用

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21500038
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 青柳 睦 九州大学, 情報基盤研究開発センター, 教授 (00260026)
• キーワード: 並列分散計算 / 連成シミュレーション / 通信ミドルウェア / 意味変換

研究概要

本年度は粒子モデルと連続体モデルを相互連成させるためのミドルウェアの応用として、フラグメント分子軌道計算プログラム(OpenFMO)と溶媒の統計力学理論に基づく分布関数解析プログラムとの連成シミュレーションに加え、粒子法による流体力学計算と音場解析との連成シミュレーション(流体音計算)を実施し、開発した連成ミドルウェアの機能と性能を評価した。
個々のシミュレーションコード自体の独立性・保守性を考慮した連成計算を実現する目的で、粒子モデルにおける粒子座標と離散モデルにおける格子点の相関を本ミドルウェア内で効率よく対応付けを行うためのデータ構造と検索アルゴリズムを提案し実装した。その結果、球内相関、近傍平均相関、最近接相関、それぞれの連成計算の特性に適した相関関係の決定と平均・内挿操作により、高効率で連成計算が実行できることを実証した。
本研究は情報理学の観点からのSemantic Transformation(物理変数の意味の変換)そして、情報科学としては分散並列環境における通信層上位ミドルウェアの構築といった複合的な課題であり、物理学会関係および情報科学関連の学術誌・学会へ成果を発信した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

課題の一つの成果として最終年前に、球内相関、近傍平均相関、最近接相関、それぞれの連成計算の特性に適した相関関係の決定と平均・内挿操作により、高効率で連成計算が実行できることを実証できたため。

今後の研究の推進方策

今後は最終年度に向け、情報理学の観点からのSemantic Transformationそして、情報科学としては分散並列環境における通信層上位ミドルウェアの構築といった複合的な課題の重要性を広く、物理学会関係および情報科学関連の学術誌・学会等へ情報発信する。

研究成果

• [雑誌論文] Numerical study on air-reed instruments with LES (2011)
  • 著者名/発表者名: Kinya Takahashi, Masataka Miyamoto, Yasunori Ito, Toshiya Takami, Taizo Kobayashi, Akira Nishida, Mutsumi Aoyagi
  • 雑誌名: ASME-JSME-KSME Fluids Engineering Conference 2011 巻: 07 ページ: AJK2011-08011
  • 査読あり
• [雑誌論文] NSIM : An Interconnection Network Simulator for Extreme-Scale Parallel Computers (2011)
  • 著者名/発表者名: Hideki Miwa, Ryutaro Susukita, Hidetomo Shibamura, Tomoya Hirao, Jun Maki, Makoto Yoshida, Takayuki Kando, Yuichiro Ajima, Ikuo Miyoshi, Toshiyuki Shimizu, Yuji Oinaga, Hisashige Ando, Yuichi Inadomi, Koji Inoue, Mutsumi Aoyagi, Kazuaki Murakami
  • 雑誌名: IEICE Transactions.01/2011 巻: 94 ページ: 2298-2308
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reproduction of Transitions among Notes on an Air-reed Musical Instrument with Compressible LES Combined with Moving Boundary Technique (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Ito, Taizo Kobayashi, Kin'ya Takahashi, Toshiya Takami, Akira Nishida, Mutsumi Aoyagi
  • 雑誌名: Proceedings of Open Source CFD International Conference 2011.01/2011 巻: 2011 ページ: S5-A1
  • 査読あり
• [学会発表] 分子動力学計算の時間方向並列化と通信パターン (2012)
  • 著者名/発表者名: 大隈強志, 高見利也, 松野哲也, 青柳睦
  • 学会等名: ハイパフォーマンスコンピューティングと計算科学シンポジウム(HPCS2012)
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 20120124-20120126
• [学会発表] 粒子法による量子ダイナミクスの定式化と数値計算 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松野哲也, 高見利也, 大隈強志, 小林泰三, 青柳睦
  • 学会等名: 第67回日本物理学会年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] 流体音に於ける移動境界問題:音源としての移動境界 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小林泰三, 伊藤泰典, 高見利也, 宮本真孝, 高橋公也, 西田晃, 青柳睦
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋の分科会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-22
• [備考]
  • URL: http://server-500.cc.kyushu-u.ac.jp/