震災軽減のためのヘテロ最適化による地殻イメージング手法の開発

本研究は，震災軽減へ向けて従来よりも高精度な地殻内部状態イメージング手法を開発することを目的としており，その研究項目は，順解析である「ヘテロコンピューティングをベースとした大規模波動場解析手法」の開発と「順解析を多数回実施し最適化を行う最適化手法」の開発に大別される．「ヘテロコンピューティングをベースとした大規模波動場解析手法」の開発では，与えられたパラメータによって定められる地殻構造の有限要素モデルを高速にCPUにより構築するモデリングと構築された地殻の有限要素モデル内での波動場を高速にCPU-GPUによるヘテロコンピューティングにより解析する手法の開発を行う．また，「順解析を多数回実施し最適化を行う最適化手法」の開発では，順解析によって得られた解析結果と真値の差をもとに地殻構造のパラメータの更新をすすめる最適化プロセスの開発を行う．上記のうち，本年度はCPU-GPUによるヘテロコンピューティングにより有限要素地殻モデル内の波動場解析を高速に行う手法の開発のための基礎検討を行った．まず，GPU（V-100）計算ノード2台をスレイブ機としCPUベースのマスター機と組み合わせ，小規模なCPUGPUヘテロコンピューティング環境を構築した．ヘテロコンピューティング環境上でV-100の精度混合演算性能の向上等の性質を考慮しながら，大規模波動場解析を高速に実行可能な手法の開発をすすめた．CPUGPUヘテロコンピューティング用の新規アルゴリズム開発が軌道に乗り，当初想定以上の性能をえることが出来た．

本研究は，震災軽減へ向けて従来よりも高精度な地殻内部状態イメージング手法を開発することを目的としており，その研究項目は，順解析である「ヘテロコンピューティングをベースとした大規模波動場解析手法」の開発と「順解析を多数回実施し最適化を行う最適化手法」の開発に大別される．「ヘテロコンピューティングをベースとした大規模波動場解析手法」の開発では，与えられたパラメータによって定められる地殻構造の有限要素モデルを高速にCPUにより構築するモデリングと構築された地殻の有限要素モデル内での波動場を高速にCPU-GPUによるヘテロコンピューティングにより解析する手法の開発を行う．また，「順解析を多数回実施し最適化を行う最適化手法」の開発では，順解析によって得られた解析結果と真値の差をもとに地殻構造のパラメータの更新をすすめる最適化プロセスの開発を行う．上記のうち，本年度はCPU-GPUによるヘテロコンピューティングにより有限要素地殻モデル内の波動場解析を高速に行う手法の開発のための基礎検討を行った．まず，GPU（V-100）計算ノード2台をスレイブ機としCPUベースのマスター機と組み合わせ，小規模なCPUGPUヘテロコンピューティング環境を構築した．ヘテロコンピューティング環境上でV-100の精度混合演算性能の向上等の性質を考慮しながら，大規模波動場解析を高速に実行可能な手法の開発をすすめた．CPUGPUヘテロコンピューティング用の新規アルゴリズム開発が軌道に乗り，当初想定以上の性能をえることが出来た．