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8.おわりに

　固体地球に関わる諸問題を、地球シミュレータ級の超並列計算機をプラットフォームとして解析するマルチフィジクス／マルチスケール問題の並列有限要素法解析プラットフォームGeoFEMの概要について説明した。

　GeoFEM/Tigerは、多目的の並列有限要素法コードであり、データ構造、並列環境下の前処理、MPPを最大限に稼動させる際のメモリ管理、非構造格子データの並列画像処理、オブジェクト指向的サブシステム構成、等における新たな技術の導入により、今後の並列有限要素法解析の基盤コードとして位置付けられることが期待される。

　GeoFEM/Snakeは現在、固体地球シミュレーションの統合化モデルの構築に向けて開発が進んでいる。それらは、

• 全地球スケール
  • 内的要因による固体地球変動（マントル・コア（図-１５[２０][２１））
  • 外的擾乱に対する固体地球応答（地震波、電磁波）
• 日本列島域スケール
  • プレート運動に伴う地震発生サイクル・動的破壊
  • 地殻活動データの解析・同化
• 局所不均質場スケール
  • 複雑断層系での地震発生過程[２２]（図-１６[２３]）
  • 地震波動伝播

等の各スケール毎のシミュレーションを目指すものである。地球シミュレータをもってしてもこれらスケール毎のシミュレーションがやっと可能となると考えられている。このプロジェクトの成果が、固体地球科学を大きく前進させると共に、ハイエンドスーパーコンピュータ利用の拡大、大規模シミュレーション技術の高度化、他分野の大規模シミュレーションの活性化に大きく寄与するものと期待される。

図-１５ マントル・コアのダイナミックス解析の要素モデルとしてコア解析モジュールを開発し GeoFEMにプラグインし、大規模問題でのコア解析の能性を実証した。

図-１６ マントルを含む不均質場の断層運動を合理的に取り扱える様に、並列粘弾性モデル、運動学的断層運動モデルを開発・拡充し、百万自由度規模の解析を実施し、大規模問題での不均質場の断層運動解析の可能性を実証した。

謝辞

　本研究は、東京大学矢川教授をリーダーとするGeoFEMプロジェクトの研究成果に基づくものである。プロジェクトメンバーに深く感謝を表します。

[参考文献]

[1]	http://www.jamstec.go.jp/jamstec-j/bio/pf6.html
[2]	http://geofem.tokyo.rist.or.jp
[3]	Hiroshi OKUDA, Large-Scale Parallel Finite Element Analysis of Solid Earth by GeoFEM, Proc. Computational Science Workshop, p.11, 2001.
[4]	Genki YAGAWA, Hiroshi OKUDA and Hisashi NAKAMURA, GeoFEM-Multi Purpose Parallel FEM for Solid Earth, Bulletin for The International Association for Computational Mechanics, July 2000, No. 9, pp.2-5, 2000.
[5]	奥田洋司, これからの計算力学, 日本機械学会第13回計算力学講演会講演論文集, No. 00-17, pp.747-748, 2000.
[6]	関田大吾，奥田洋司， 矢川元基,，中村壽， プラガブル並列有限要素法 GeoFEM/Tiger の 開発， 機会学会年次大会，Nov。 1999.
[7]	K.Nakajima and H.Okuda," Parallel Iterative Solvers with Localized ILU Preconditioning for Unstructured Grids ", IMACS Series in Computational and Applied Mathematics Vol. 5: Iterative Methods in Scientific Computation IV, 85-98, 1999.
[8]	中島研吾, 有限要素法と並列化, Journal of JSCES, Vol.5, No2, 2000.
[9]	K.Nakajima and H.Okuda, "Parallel Iterative Solvers for Simulations of Fault Zone Contact using Selective Blocking Reordering", Preconditioning 2001, Tahoe, CA, USA, 2001.
[10]	中島研吾、奥田洋司、"Parallel Iterative Solvers for Unstructured Grids on SMP Cluster Architectures "、日本計算工学会　計算工学講演会論文集、Vol.6,No.1,pp.203-204,東京、May30-Jun1,（2001）.
[11]	Kazuo Minami,Hiroshi Okuda,"Perfroamnce Optimization of GeoFEM Fluid Analysis Code on Various Computer Architecture", Abstracts of 13th Parallel Computational Fluid Dynamics(Parallel CFD2001),2001.
[12]	K.Garatani，K.Nakajima，H.Okuda，G.Yagawa，"Three-dimensional elasto-static analysis of 100 million degrees of freedom"，Journal of Advances in Engineering Software 32(7)(2001)pp.511-518.
[13]	柄谷和輝、中村壽、奥田洋司、矢川元基、並列有限要素法コードGeoFEMの性能評価,日本計算工学会論文集 Volume 2, 2000.
[14]	Kazuteru GARATANI, Hisashi NAKAMURA, Hiroshi OKUDA and Genki YAGAWA, Large-scale Parallel Wave Propagation Analysis by GeoFEM, HPCN Europe 2000 Proceedings, Mar. 2000
[15]	K.Garatani, GeoFEM requirements for dynamic load-balancing, 3rd DRAMA Steering Workshop, Sep. 1999.
[16]	関田大吾、奥田洋司、矢川元基、有限要素法向け汎用並列疎結合連成カップラー、Transactions of JSCES, Paper No.20010025.
[17]	Fujishiro, I., Azuma, T., Takeshima, Y., and Takahashi, S.:"Volume data mining using 3D field topology analysis,''IEEE Computer Graphics and Applications,Vol.20,No.5,pp.46-51, September/October 2000.
[18]	中村浩子、竹島由里子、藤代一成、奥田洋司、 大規模固体地球有限要素解析のための区間型ボリュームの詳細度制御、情報処理全国大会57回、1999.
[19]	Fujishiro, I., Takeshima, Y., Chen, L., Nakamura, H., and Suzuki, Y.:"Parallel visualization of gigabyte datasets in GeoFEM," In Proc. 2nd ACES 2000 Workshop, Hakone, October 2000, S-D-27, pp.435-440.
[20]	Hiroaki Matsui, Thermal Convection Analysis in a Rotating Shell by a Parallel FEM - Development of a Thermal-Hydraulic Subsystem of GeoFEM -, ACES 2nd WS, Hakone, Nov., 2000.
[21]	Hiroaki Matsui, Development of a simulation code for thermal convection in a rotating spherical shell using the finite element method, AGU fall meeting, San Francisco, Dec., 2000.
[22]	Mikio IIZUKA, Hiroshi OKUDA and Genki YAGAWA, Nonlinear Structual Subsystem of GeoFEM for Fault Zone Analysis, Pure and Applied Geophysics, Vol. 157, pp.2105-2124, 2000.
[23]	M.Iizuka, H.Suito, M.Hyodo, K.Hirahara,and H.Okuda, "Large-Scale Viscoelastic Analysis ", 2nd ACES Workshop Proceedings,(The APEC Cooperation for Earthquake Simulation, Hakone Japan), 413-416,2000.