SS研HPCフォーラム2010 　　 [実施済] [アンケート結果]

Scientific applications require an ecosystem of computational infrastructure that can allow distributed collaboration and computation, large-scale simulation and analysis and appropriate consideration of data driven science. The ecosystem requires the integration of high-performance computing, in some cases to the exascale, cloud computing, databases, high bandwidth networks and the software and people infrastructure that enables the effective use of the components.
In this presentation we will consider some of the challenges and constraints that drive the development of the computational infrastructure and its components - including computational models, energy and knowhow; and the opportunities that are presented, in terms of new science applications and new algorithmic approaches. We will make the issue of energy efficiency a particular focus.

複雑な現象の高精度予測のために、時空間観測・計測データの解析と数値シミュレーション計算を統合することにより、シミュレーションの初期値や境界値、パラメータ等を実際の現象をなるべく再現するように決め、時にはシミュレーションモデル自体にも手を加える（リモデリング）一連の計算作業がデータ同化と呼ばれるものである。データ同化は逐次型と非逐次型に大別されるが、我々データ同化研究グループはアンサンブルベースの逐次型の研究に力を注いでいる。大規模なデータ同化の実現においても、計算効率を高めるためにHPCのハード特性を最初から意識した手法の開発が肝要となる。本講演では、データ同化の概念と基本的なアルゴリズムを概説するとともに、次世代スーパーコンピュータ等のHPCの階層性とネットワーク構造を十分意識した逐次データ同化の研究開発の現況を紹介する。

次世代スーパーコンピュータは来年度から部分的に稼働が始まり、再来年度には全システムの稼働が予定されている。この稼働に合わせて、生命科学分野でのグランドチャレンジが2006年秋から理研を中心にして行われている。次世代生命体統合シミュレーション研究開発プロジェクト（ISLiM）と名付けられたこの挑戦はいよいよ佳境に入る。このプロジェクトはペタスケールのシミュレーション技術によって、ライフサイエンスの定量的解明にブレークスルーをもたらす仮説-検証型の新たな研究手段を提供し、計算科学により生命現象を定量的かつ統合的に理解・予測・解明することを目指すと共に、創薬・ヘルスサイエンスサイエンスへの貢献、新規医療技術の実用化を図るものである。この実現のため、分子・細胞・臓器全身という 3つの階層に分かれた研究チームと、大量の実験データから法則に迫るデータ解析融合チーム、更に脳神経系チーム、全てのチームを支えるHPCチームの 6チームで取り組んでいる。これらのチームで現在開発中のソフトウェアは量子化学や分子動力学から構造流体連成計算、脳の局所回路モデル、可視化ソフトウェア、並列化のためのミドルウェアなど、合計34本にのぼる。これまでの開発で、並列化に関して 1,024を超えるところまでテストが終わったものが18本、8,000並列までのテストが終わったものは 9本という状況である。今後は次世代スーパーコンピュータでの実効性能と実行時間の予測を行い、どの程度のモデルでどのくらいの計算をするかを検討してゆく予定である。

次世代スパコンの稼働が近づき、これまでにない"現実の系"の計算ができる時代が到来しつつある。次世代ナノ統合拠点では、次世代スパコンの性能を最大限に引き出し、これらの"現実の系"に応用できる、計算科学理論・方法論の確立と、それらに基づくソフトウェアの開発を行ってきた。とくに、3つのグランドチャレンジ課題（次世代ナノ情報機能・材料、次世代ナノ生体物質、次世代エネルギー）を達成するべく、6つの中核アプリケーション（実空間第一原理ナノ物質シミュレーター、動的密度行列繰り込み群法、大規模並列量子モンテカルロ法、高並列汎用分子動力学シミュレーションソフト、RISM/3D-RISM、高速量子化学計算ソフト）を設定し、理論・計算科学と計算機科学の連携のもと、次世代スパコンにおける高並列化、高効率化を行ってきた。本講演では、中核アプリケーションの一つであるRISM/3D-RISMの開発を例に、理論・計算科学と計算機科学の連携によるアプリケーションの高度化の現状と、いくつかの応用例を紹介する。

富士通のHPCへの取り組みとして、PCクラスタへの取り組みと、理化学研究所殿と共同開発している次世代スーパーコンピュータについて紹介する。

お飲み物とおつまみの簡易パーティです。お気軽にご参加下さい。