PCクラスタを用いた大規模空間構造のリアルワールドシミュレーションシステムの開発

リアルワールドシミュレーションシステムを実現する方法として、本研究では、グリッドコンピューティング技術に注目した。これは、多数の計算資源を統合することで、非常に大きな計算能力を有する仮想超並列コンピュータを構築する試みである。高精度かつ大規模な数値解析においては、常により高い計算能力が求められている。これを受け、コンピューティンググリッドを代表とするグリッドシステムは、HPC(ハイパフォーマンスコンピューティング)の1つの手法として注目を集め、様々な大規模システムが開発されている。一方で、一般の研究者や技術者においては、問題規模の差こそあれ数値計算の重要性は変わらないはずであるが、その計算環境は十分でない場合が多い。そこで本研究では、構造工学分野の問題解決を目指して「誰でも使えるグリッド」を実現するために、次のような具体的な前提条件を設定し、開発を進めた。1:1CD-Linuxを用いたグリッドの有効性の検証既存のPC群をCD起動により転用するグリッドが、どれだけの計算能力を持つか、構造解析を対象に確認する。2:構造最適化問題における全数解析の可能性高い計算能力を有効利用して、構造最適化問題において所定の設計変数の組合せに対して、全数を計算する全数解析の効果を確認する。これらの条件は、開発の目標を明確にするために設けたが、グリッド技術を誰もが利用できるようにすることを目指した、本研究の立脚点であると言える。グリッドの効果を検証した結果、基本性能の検証では128台で55倍、実用構造計算の検証で120台では115倍のスループットの向上を確認できた。専用のハードウエアを購入することなく、PCを1CD-Linuxで転用したグリッドにおいても、有用な計算資源となるとこが実証できた。

リアルワールドシミュレーションシステムを実現する方法として、本研究では、グリッドコンピューティング技術に注目した。これは、多数の計算資源を統合することで、非常に大きな計算能力を有する仮想超並列コンピュータを構築する試みである。高精度かつ大規模な数値解析においては、常により高い計算能力が求められている。これを受け、コンピューティンググリッドを代表とするグリッドシステムは、HPC(ハイパフォーマンスコンピューティング)の1つの手法として注目を集め、様々な大規模システムが開発されている。一方で、一般の研究者や技術者においては、問題規模の差こそあれ数値計算の重要性は変わらないはずであるが、その計算環境は十分でない場合が多い。そこで本研究では、構造工学分野の問題解決を目指して「誰でも使えるグリッド」を実現するために、次のような具体的な前提条件を設定し、開発を進めた。1:1CD-Linuxを用いたグリッドの有効性の検証既存のPC群をCD起動により転用するグリッドが、どれだけの計算能力を持つか、構造解析を対象に確認する。2:構造最適化問題における全数解析の可能性高い計算能力を有効利用して、構造最適化問題において所定の設計変数の組合せに対して、全数を計算する全数解析の効果を確認する。これらの条件は、開発の目標を明確にするために設けたが、グリッド技術を誰もが利用できるようにすることを目指した、本研究の立脚点であると言える。グリッドの効果を検証した結果、基本性能の検証では128台で55倍、実用構造計算の検証で120台では115倍のスループットの向上を確認できた。専用のハードウエアを購入することなく、PCを1CD-Linuxで転用したグリッドにおいても、有用な計算資源となるとこが実証できた。