研究成果事例をピックアップして紹介します。
※「京」、ポスト「京」関連の研究成果については、理研以外の研究機関による成果も含まれます。
※成果の最新情報については、新着情報もあわせてご覧ください。
2016年11月18日更新
シミュレーションの高速化は、研究の成果や内容に大きな影響を与える重要な技術です。 現在、計算量やデータ使用量を大幅に削減できる「適合格子細分化法」という手法が有効ですが、大規模なスーパーコンピュータで用いるには、データの移動を効率よく行う最適化が必要なことなど、様々な技術的課題がありました。
今回、共同研究チームが開発した新しいソフトウェア技術は、「適合格子細分化法」での並列化や最適化のプログラミングを自動化することから、大規模スパコン向けシミュレーションソフトの開発コストの大幅削減や、現在プログラミングに手間の掛かるアクセラレータを用いたスパコンへの活用の拡大も期待されます。
2016年11月18日更新
スパコンで必要なプログラムは、ときに数十万行に及びます。作成やチューニングには、シミュレーションに加え、コンピュータの深い知識が必要なため、研究者にとって負担の大きな作業でした。そこで、共同研究グループは、方程式がプログラムに変換されるまでの一連の段階に対し数学的な定義を作ることで、方程式から、スパコンに適切な計算を割り振り、協調して動作させるプログラムを自動生成する新プログラミング言語「Formura」を世界で初めて開発しました。
「Formura」を使えば、例えば3万行以上のプログラムを4万通り以上自動生成するときでも、元のプログラムはたった20行程度です。また、その中から最も高速なプログラムを自動選択する機能もあり、今後、シミュレーションによる研究（規則格子を用いる分野）を加速できると大きな期待が寄せられています。
2016年11月18日更新
ハイ・パフォーマンス・コンピューティング（高性能計算技術）に関する世界最高峰の国際会議であるSC16で、「京」を使った研究成果のポスターが最優秀ポスター賞を受賞しました。全世界から参加した112件のポスターの中から選ばれ、11月17日（現地時間）、受賞式が行われました。
受賞の対象となった成果は、次世代地震被害予測システムのコア技術として期待されているシミュレーション手法に関する研究成果です。「京」全体（82,944計算ノード）で開発した手法を使うことで、従来の205倍の規模となる地殻変動問題（2兆自由度）が解けるようになりました。これにより地震を引き起こす地殻変動を従来より精緻に分析できるようになると期待されます。
2016年10月26日更新
都市ではどんな地震によって、どのような被害が起こるのか。これまでの経験則に基づいた被害想定ではなく、科学的に被害を予測するための大規模シミュレーションが行われています。東京大学を中心とした研究グループは、「京」を使って東京の山手線内ほぼ全域にあたる約10キロ四方における地盤および建物の揺れについて、大規模なシミュレーションを行いました。都市の広範囲を対象としたシミュレーションを行うことで、建物への被害予測のほか、これまでは難しかった地盤のひずみ解析を行うことができるようになり、ガス・水道・交通などライフラインネットワークへの被害予測も可能となりました。地震災害の統合的な予測システムの確立を目指し、研究が続けられています。
2016年08月30日更新
火星への有人探査が現実味を帯びつつある近年、火星天気予報に向けた火星気象の研究が始まっています。注目は、ダストデビル。いわゆる塵を巻き上げるつむじ風のことです。火星の場合はダストデビルが大きな砂嵐につながる場合もあり、気象の変動と密接に関わっているため、その性質や大気の運動との関わりを明らかにすることが重要です。 研究グループは「京」で火星大気の大規模なシミュレーションを実施、これまで曖昧だったダストデビルの水平半径、最大風速、気圧低下、渦の強さなどの性質やパターンを明らかにすることに成功しました。本研究を皮切りに、火星気象予測の研究が進むことで、新たな火星探査への道が開かれると期待されます。
2016年08月16日更新
いつの間にかすっかり定着した「ゲリラ豪雨」という言葉。予測困難な、局地的に起こる急な大雨のことで、大きな被害がもたらされることでも知られています。今回、理研と情報通信研究機構、大阪大学らの国際共同研究グループは、「京」と最新鋭気象レーダを活かした「ゲリラ豪雨予測手法」を開発しました。天気予報の根幹は、シミュレーションと実測データを組み合わせる「データ同化」と呼ばれる手法です。研究グループは「京」を用いて、次世代の高精細シミュレーションと、最新鋭のフェーズドアレイ気象レーダの双方から得られる高速かつ膨大なデータを組み合わせる革新的技術を開発。従来とは桁違いのデータを扱う「ビッグデータ同化」を実現し、実際のゲリラ豪雨の動きを詳細に再現することに初めて成功しました。これは今まで想像もつかなかったような超高精細天気予報の可能性を示す、いわば天気予報の革命です。この技術を発展させることで、将来「ゲリラ豪雨」という言葉も無くなるかもしれません？！
2016年07月14日更新
スーパーコンピュータの心臓部であるCPUに、計算を実行する「コア」を数十個～数百個を載せた「メニーコアプロセッサ」が、近年のスーパーコンピュータの主流になりつつあります。メニーコアプロセッサを用いることで、複雑な計算を多数のタスク（計算処理）で並列に実行可能になり、より高速な処理が実現できます。しかしながら、従来の並列計算の実行モデルでは、タスク間のデータ交換が効率的でない、メモリを多く消費するといった問題がありました。
今回開発された「PVAS・ピーヴァス」技術により、データ交換を高速に、同時にメモリ消費を少なく並列計算の実行が可能になります。このため、PVASを用いることで、スパコンで計算する気象予測、災害予測、ビッグデータ処理などを効率化するための基盤技術として期待されています。
2016年06月14日更新
大気中を漂う小さな塵、エアロゾルは大気汚染や気候変動の重要な要因です。中でも「すす（黒色炭素）」は氷の上に降り積もって融けやすくさせるなど、気候変動への影響が大きいと考えられています。しかし輸送量などの正確な推定は困難で、気候変動予測における不確かさの一因でもあります。
今回「京」で従来にない高解像度のシミュレーションを行い、これまで捉えきれなかった低気圧や前線の微細な構造が、「すす」の輸送に大きな役割を果たしていることがわかりました。今後、より高性能なスーパーコンピュータを最大限駆使しエアロゾルの輸送メカニズムを明らかにできれば、より不確実性を減らした気候変動予測が可能になると期待できます。
2015年12月28日更新
今後のタイヤ開発には、「進む、曲がる、止まるなどの安全性」、少ない燃料で遠くまで走ることのできる「低燃費性」、さらに、長期間使用することで環境にも配慮した「耐摩耗性」が求められます。これらの背反する性能を高次元で実現するためには、タイヤのゴム材料の内部構造を分子レベルから理解し、コントロールする必要があります。
今回、住友ゴム工業が、大型放射光施設「SPring−8」と大強度陽子加速器施設「J-PARC」で得られたゴムの高精細な内部構造や分子の運動を「京」で再現・シミュレーションを行い、ゴム内部の破壊や発熱のしくみを明らかにしました。これによって、タイヤにかかるストレスの原因を特定しコントロールする新技術が完成、開発されたタイヤが東京モーターショーにて発表されました。
2015年09月10日更新
生命活動を担う数百種類の細胞。細胞の働きを分子レベルから知ることができれば、私たちは生命の不思議を解き明かすカギを手に入れ、難病の原因究明や新薬の開発などにも応用していくことができます。しかし細胞の中のタンパク質分子の動き全部を計算するには、1秒間に1京回計算する「京」の性能でもまだ足りないという、途方もなく大規模な計算が必要です。
超並列分子動力学計算ソフトウェア「GENESIS（ジェネシス）」は、必要に応じて計算の条件を変えたり、計算を効率的に行う仕組みを取り入れたりするなど、数々の工夫を盛り込むことで、細胞内の環境を想定した1億個の原子が集まっている分子システムに対しても、高速なシミュレーションを可能としました。GENESISによって、今後の生命科学への応用に向けたさまざまな知見がもたらされることが期待されています。