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2009 年度 実績報告書

素粒子・原子核・宇宙分野のための大規模線形計算手法の開発

公募研究

研究領域素核宇宙融合による計算科学に基づいた重層的物質構造の解明
研究課題/領域番号 21105502
研究機関筑波大学

研究代表者

櫻井 鉄也  筑波大学, 大学院・システム情報工学研究科, 教授 (60187086)

キーワードシミュレーション / 大規模線形計算 / 数値アルゴリズム / 並列固有値解法 / 基盤ソフトウェア
研究概要

本研究では、素粒子・原子核・宇宙分野で現れる大規模な線形方程式や固有値問題を対象として、各分野で現れる解くべき問題の性質に応じてKrylov部分空間の特性を活かしたアルゴリズムの開発を行い、分野をまたがって共通性の高い数理的手法の構築を目指す。
平成21年度は、とくにいくつかの具体的な計算手法に焦点を絞って集中的に解決を図った。具体的には、Block Krylov部分空間法を格子QCDにおける物理量計算において現れる複数右辺ベクトルをもつWilson-Dirack方程式に適用した。ブロックの増加とともに現れる不安定性の原因を解析し、安定化する新規のアルゴリズムを提案した。実用規模の大規模問題においてその性能を評価し、高い性能が得られることを確認した。また、all-to-all伝搬関数の計算の高速化のために、Krylov部分空間のシフト不変性を用いた並列性の高い固有値解法を開発した。さらに、この解法の効率を高めるために、方法内で用いられる数値積分の積分点配置とそれに対応した積分法を開発した。これにより、従来法と比べてとくに計算時間に大きな影響を与える最小固有値付近の固有値を求める時間を削減することが可能となった。
格子QCD計算を対象として開発した各種の計算法をより幅広い分野に適用するため、原子核分野で現れる殻模型計算の特徴に合わせて改良を行い、従来法では数値的な不安定性が問題となっていた計算において、高い効果が得られることが確認できた。従来法と比べてメモリーをより多く必要とするため、この問題を改善するための手法の検討を進めている。素粒子分野のために開発した手法が原子核分野でも高い性能を発揮することが示され、本プロジェクトの効果を実証するものである。

  • 研究成果

    (39件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (31件)

  • [雑誌論文] Application of preconditioned block BiCGGR to the Wilson-Dirac equation with multiple right-hand sides in lattice QCD2010

    • 著者名/発表者名
      H.Tadano, Y.Kuramashi, T.Sakurai
    • 雑誌名

      Comput.Phys.Commun. Vol.181

      ページ: 883-886

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A filter diagonalization for generalized eigenvalue problems based on the Sakurai-Sugiura projection method2010

    • 著者名/発表者名
      T.Ikegami, T.Sakurai, U.Nagashima
    • 雑誌名

      J.Comput.Appl.Math. Vol.233

      ページ: 1927-1936

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application of block Krylov subspace algorithms to the Wilson-Dirac equation with multiple right-hand sides in lattice QCD2010

    • 著者名/発表者名
      T.Sakurai, H.Tadano, Y.Kuramashi
    • 雑誌名

      Comput.Phys.Commun. Vol.181, No.1

      ページ: 113-117

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Error analysis for a matrix pencil of Hankel matrices with perturbed complex moments2009

    • 著者名/発表者名
      T.Sakurai, J.Asakura, H.Tadano, T.Ikegami
    • 雑誌名

      JSIAM Letters Vol.1

      ページ: 76-79

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A method for finding zeros of polynomial equations using a contour integral based eigensolver2009

    • 著者名/発表者名
      T.Sakurai, J.Asakura, H.Tadano, T.Ikegami, K.Kimura
    • 雑誌名

      Proc.Symbolic Numeric Computations SNC2009

      ページ: 143-147

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A numerical method for nonlinear eigenvalue problems using contour in tegrals2009

    • 著者名/発表者名
      J.Asakura, T.Sakurai, H.Tadano, T.Ikegami, K.Kimura
    • 雑誌名

      JSIAM Letters Vol.1

      ページ: 52-55

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Block BiCGGR : A new block Krylov subspace method for computing high accuracy solutions2009

    • 著者名/発表者名
      H.Tadano, T.Sakurai, Y.Kuramashi
    • 雑誌名

      JSIAM Letters Vol.1

      ページ: 44-47

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 周回積分法に対する Block Krylov 部分空間反復法の適用と分子軌道計算への応用2009

    • 著者名/発表者名
      多田野寛人, 櫻井鉄也
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌 コンピューティングシステム Vol.2, No.2

      ページ: 10-18

    • 査読あり
  • [学会発表] A hierarchical parallel eigenvalue solver for nonlinear eigenvalue problems2010

    • 著者名/発表者名
      櫻井鉄也
    • 学会等名
      2nd International Workshops on Advances in Computational Mechanics
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2010-03-30
  • [学会発表] BiCGSTAB法における解の精度劣化の解析と精度混合演算による解の精度改善2010

    • 著者名/発表者名
      片岡弘幸, 櫻井鉄也, 多田野寛人, 荻田武史, 藏増嘉伸
    • 学会等名
      日本応用数理学会2010年連合発表会
    • 発表場所
      筑波大学計算科学研究センターワークショップ室
    • 年月日
      2010-03-08
  • [学会発表] 階層的並列計算環境における電子状態計算の高性能並列固有値解法2010

    • 著者名/発表者名
      二村保徳, 多田野寛人, 櫻井鉄也, 岩田潤一
    • 学会等名
      日本応用数理学会2010年連合発表会
    • 発表場所
      筑波大学総合研究棟B0112講義室
    • 年月日
      2010-03-08
  • [学会発表] A Comparative Study of Parallel Generalized Eigenvalue Solvers with an Application to Accelerator Cavity Design2010

    • 著者名/発表者名
      T.Sakurai, H.Tadano, T.Ikegami, I.Yamazaki
    • 学会等名
      Parallel Processing for Scientific Computing
    • 発表場所
      Seattle, U.S.A.
    • 年月日
      2010-02-25
  • [学会発表] Scalable Eigensolver for Electronic Structure Calculations on Hierarchical Parallel Computers2010

    • 著者名/発表者名
      二村保徳, 多田野寛人, 櫻井殊也, 岩田潤一
    • 学会等名
      Parallel Processing for Scientific Computing
    • 発表場所
      Seattle, U.S.A.
    • 年月日
      2010-02-25
  • [学会発表] 近似解の精度劣化を回避する Block BiCGGR法とその応用2009

    • 著者名/発表者名
      多田野寛人, 櫻井鉄也
    • 学会等名
      京都大学数理解析研究所RIMS研究集会「数値解析と数値計算アルゴリズムの最近の展開」
    • 発表場所
      京大学館
    • 年月日
      2009-12-14
  • [学会発表] A Contour Integral Bases Method for Nonlinear Eigenvalue Problems2009

    • 著者名/発表者名
      櫻井鉄也
    • 学会等名
      International Symposium of Electronic Structure Calculations
    • 発表場所
      東京大学弥生講堂一条ホール
    • 年月日
      2009-12-08
  • [学会発表] An application of an eigensolver with shifted linear systems to eigenproblems in lattice QCD2009

    • 著者名/発表者名
      H.Ohno, Y.Kuramashi, T.Sakurai, H.Tadano
    • 学会等名
      International Symposium of Electronic Structure Calculations
    • 発表場所
      東京大学弥生講堂一条ホール
    • 年月日
      2009-12-07
  • [学会発表] A Hierarchical Parallel Eigensolver for Large-Scale Scientific Computing2009

    • 著者名/発表者名
      櫻井鉄也, 多田野寛人, 池上努, 渡邊寿雄, 梅田宏明, 長嶋雲兵
    • 学会等名
      International Symposium of Electronic Structure Calculations
    • 発表場所
      東京大学弥生講堂一条ホール
    • 年月日
      2009-12-07
  • [学会発表] Scalable Parallel Algorithm for Electronic Structure Calculations by Band Localization2009

    • 著者名/発表者名
      二村保徳, 多田野寛人, 櫻井殊也, 岩田潤一
    • 学会等名
      International Symposium of Electronic Structure Calculations
    • 発表場所
      東京大学弥生講堂一条ホール
    • 年月日
      2009-12-07
  • [学会発表] Cutoff 付きブロック近似逆行列前処理の性能評価2009

    • 著者名/発表者名
      山崎育朗, 多田野寛人, 櫻井鉄也, 寺西慶太
    • 学会等名
      日本応用数理学会「行列・固有値問題の解法とその応用」研究部会 第8回研究会
    • 発表場所
      国立情報学研究所12F1208
    • 年月日
      2009-11-26
  • [学会発表] 格子QCDに対する多倍長精度 Krylov 部分空間反復法の適用2009

    • 著者名/発表者名
      片岡弘幸, 櫻井鉄也, 多田野寛人, 荻田武史, 藏増嘉伸
    • 学会等名
      日本応用数理学会「行列・固有値問題の解法とその応用」研究部会 第8回研究会
    • 発表場所
      国立情報学研究所12F1208
    • 年月日
      2009-11-26
  • [学会発表] バンド局所化による電子状態計算の高性能並列アルゴリズム2009

    • 著者名/発表者名
      二村保徳
    • 学会等名
      特異値・固有値合同ワークショップ
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2009-11-21
  • [学会発表] 大規模分子軌道計算のための並列対角化手法2009

    • 著者名/発表者名
      飯塚直之
    • 学会等名
      特異値・固有値合同ワークショップ
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2009-11-21
  • [学会発表] Cutoff 付きブロック近似逆行列前処理の性能評価2009

    • 著者名/発表者名
      山崎育朗
    • 学会等名
      特異値・固有値合同ワークショップ
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2009-11-21
  • [学会発表] Block BiCGGR法の適用による周回積分固有値解法の精度向上2009

    • 著者名/発表者名
      多田野寛人
    • 学会等名
      特異値・固有値合同ワークショップ
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2009-11-21
  • [学会発表] 格子QCDに対する前処理付き多倍長精度 Krylov 部分空間反復法の適用と性能評価2009

    • 著者名/発表者名
      片岡弘幸
    • 学会等名
      特異値・固有値合同ワークショップ
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2009-11-21
  • [学会発表] 周回積分固有値解法を用いた格子QCDの all to all propagator 計算2009

    • 著者名/発表者名
      大野浩史
    • 学会等名
      特異値・固有値合同ワークショップ
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2009-11-21
  • [学会発表] Spectral Projector に基づく非線形固有値問題の解法2009

    • 著者名/発表者名
      櫻井鉄也
    • 学会等名
      特異値・固有値合同ワークショップ
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2009-11-21
  • [学会発表] A Hierarchical Parallel Method for Solving Nonlinear Eigenvalue Problems2009

    • 著者名/発表者名
      櫻井鉄也, 朝倉順子, 多田野寛人, 池上努, 木村欣司
    • 学会等名
      SIAM Conference on Applied Linear Algebra 2009
    • 発表場所
      Monterey, U.S.A.
    • 年月日
      2009-10-28
  • [学会発表] Spectral Projector に基づく非線形固有値問題の解法2009

    • 著者名/発表者名
      櫻井鉄也, 朝倉順子, 多田野寛人, 池上努, 木村欣司
    • 学会等名
      日本応用数理学会2009年度年会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2009-09-30
  • [学会発表] Block BiCGGR法の適用による周回積分固有値解法の精度向上2009

    • 著者名/発表者名
      多田野寛人, 櫻井鉄也
    • 学会等名
      日本応用数理学会2009年度年会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2009-09-29
  • [学会発表] 周回積分固有値解法を用いた格子QCDの all to all propagator 計算2009

    • 著者名/発表者名
      大野浩史, 藏増嘉伸, 櫻井鉄也, 多田野寛人
    • 学会等名
      日本応用数理学会2009年度年会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2009-09-29
  • [学会発表] バンド局所化による電子状態計算の高性能並列アルゴリズム2009

    • 著者名/発表者名
      二村保徳, 多田野寛人, 櫻井鉄也, 岩田潤一
    • 学会等名
      日本応用数理学会2009年度年会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2009-09-28
  • [学会発表] 格子QCDに対する前処理付き多倍長精度 Krylov 部分空間反復法の適用と性能評価2009

    • 著者名/発表者名
      片岡弘幸, 櫻井鉄也, 多田野寛人, 荻田武史, 藏増嘉伸
    • 学会等名
      日本応用数理学会2009年度年会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2009-09-28
  • [学会発表] 大規模分子軌道計算のための並列対角化手法2009

    • 著者名/発表者名
      飯塚直之, 渡邊寿雄, 梅田宏明, 稲富雄一, 多田野寛人, 池上努, 櫻井鉄也, 長嶋雲兵
    • 学会等名
      日本応用数理学会2009年度年会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2009-09-28
  • [学会発表] Cutoff 付きブロック近似逆行列前処理の性能評価2009

    • 著者名/発表者名
      山崎育朗, 岡田真幸, 多田野寛人, 櫻井鉄也, 寺西慶太
    • 学会等名
      日本応用数理学会2009年度年会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2009-09-28
  • [学会発表] A Block Approximate Inverse With Cutoff Preconditioner For Semi-Sparse Linear Systems2009

    • 著者名/発表者名
      山崎育朗, 岡田真幸, 多田野寛人, 櫻井鉄也, 寺西慶太
    • 学会等名
      International Conference On Preconditioning Techniques For Scientific and Industrial Applications
    • 発表場所
      Hong Kong, China
    • 年月日
      2009-08-25
  • [学会発表] A method for finding zeros of polynomial equations using a contour integral based eigensolver2009

    • 著者名/発表者名
      櫻井鉄也, 朝倉順子, 多田野寛人, 池上努, 木村欣司
    • 学会等名
      Symbolic Numeric Computation 2009
    • 発表場所
      コリプイン京都
    • 年月日
      2009-08-04
  • [学会発表] 大規模計算における数値アルゴリズムの貢献2009

    • 著者名/発表者名
      櫻井鉄也, 多田野寛人
    • 学会等名
      第58回理論応用力学講演会
    • 発表場所
      日本学術会議
    • 年月日
      2009-06-09
  • [学会発表] 周回積分法で現れる連立一次方程式に対する Block Krylov 部分空間反復法の適用と性能評価2009

    • 著者名/発表者名
      多田野寛人, 櫻井鉄也
    • 学会等名
      第14回計算工学講演会
    • 発表場所
      東京大学生産技術研究所
    • 年月日
      2009-05-13

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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