研究紹介 - Research

このページでは、計算基盤研究室の研究内容を紹介します。ご興味をお持ちの方は、ぜひ遊びに来てください。


横川グループの研究内容

スーパーコンピューティング技術は、今日の科学技術、産業を支える基盤技術です。

当研究室では、スーパーコンピュータを用いた大規模並列計算機シミュレーション、アプリケーションソフトウェアの高度化、及びスーパーコンピュータ利用技術の高度化に関する研究を行っています。

  1. 大規模並列計算機シミュレーション
    • 高レイノルズ数の乱流の性質を解明するための大規模直接数値シミュレーション(Direct Numerical Simulation; DNS)コードの開発、及び世界最大規模DNS(122883)実現に向けた研究
    • ビル内火災によって生じる煙から非難するための火災シミュレーションに関する研究
  2. アプリケーションソフトウェアの高度化
    • 並列言語XcalableMPによるシミュレーションコードの並列化、およびその適用性評価に関する研究
    • アプリケーションコードの高並列化と評価技術に関する研究
  3. スーパーコンピュータ利用技術の高度化
    • アプリケーションコードをビジュアルに把握するためのプログラム静的解析ツールK-scopeに関する研究

谷口グループの研究内容

  1. 離散力学理論 「デジタル世界の物理学」
  2. 通常,物理シミュレーションを行う場合には,現象を記述する方程式を物理学などを用いて導き,それをコンピュータで扱うために離散化するという手順をとります.ですが,このようにして作成されたプログラムでシミュレーションを行うと,エネルギー保存則をはじめとする様々な物理法則が失われてしまうことが知られています.

    これに対して,最近,そもそも世界が離散的だった場合の物理学を構築することで,物理法則を保ったシミュレーションを可能にしようという研究が盛んになっています.これは,現実世界という「アナログ世界」のための物理学に対応する,シミュレーションのためにコンピュータの中に仮想的につくられた「デジタル世界」のための物理学を再構築しようという試みです.

    実際,電磁気学におけるFDTD法など,既存の優れた計算方法がこの枠組みから導かれることが分かってきています.当研究室では,様々な数理的アプローチを用いて,この分野における最先端の研究を行っています.

    また,最近,このような方法が音波や楽器のシミュレーションに活用されつつあります.そこで,当研究室でも開発した方法をそのようなシミュレーションに活用していく研究も始めています.

  3. 数理工学「理学的アプローチによる工学」
  4. 数理的な考え方は問題を選ばず,工学の幅広い問題に応用ができます(工学へのこのようなアプローチは数理工学と呼ばれます).そのため,当研究室では,計算科学の基礎を成す数値解析や数値計算・並列計算アルゴリズムの他,最適化,制御,確率・統計,符号・暗号理論,信号処理,金融工学など工学のあらゆる分野の研究にも取り組むことができます.

    さらに,解析学・幾何学などを基礎とした純粋・応用数学についても研究しています.