諸天体の磁場配置における無衝突プラズマ現象のシミュレーション

各种天体磁场配置中无碰撞等离子体现象的模拟

基本信息

批准号：
09J01926
负责人：
村主崇行
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J01926/
关键词：
粒子加速原始惑星系円盤ダストプラズマ雷 GPU

项目摘要

私の研究計画の主眼は、ソフト的には「物理的自由度、ないし計算資源」の適切な分配の実現、ハード的には価格性能比が良い汎用GPU型並列計算機の利用によりシミュレーション宇宙物理学で独創的な研究を実現することであった。DC2採択までに行った準備的研究の結果、当初の研究計画にあった無衝突粒子加速現象に加えて、当初の計画では、GPU化が困難と考えていた流体計算についても、GPU化できるという目途が立った。そこで、2009年4月から8月にかけては、無衝突加速現象の数値実験を行い、統計データをためる一方で、原始惑星系円盤における氷粒子の表面帯電と電荷分離の素過程の研究を行った。2009年10月にはこれに関する論文[1]を提出し、受理された。つぎに、2009年9月には、並列GPU計算機向けの3次元流体シミュレータを作成し、2009年11月より東京工業大学のTSUBAMEグリッドクラスタ、つづいて長崎大学のDEGIMA GPUクラスターコンピュータにて、本格的な規模のGPUを利用した研究を開始した。宇宙物理学の未解決問題として、星間物質の熱的不安定性によって引き起こされる3次元乱流の研究を選んだ。その結果、前人未到の高解像度の計算を実現し、幅広い応用〓をもつもののGPU化は困難とされていた流体計算がGPU計算に適していることを実証した。この結果を論文にまとめ、投稿している。私は自分自身の研究を進めつつ、共同研究、講習会を主催・参加してGPUのメリットを分かちあってきた。すると、GPUやより将来の計算機を使う上での障害も見えて来、研究計画にあった「アルゴリズムの記述を元に、設計の異なる計算機に対してコードを自動生成・変換する」手法の重要性がますます明確となってきた。そこで、長期的視点に立ったコード生成手法の研究開発を主眼とし、京都大学の次世代研究者育成センターの職員に応募したところ採用され、2010年4月より特定助教として、宇宙物理学および情報学、さらには学問一般を見据えた研究に邁進している。

我的研究计划的主要重点是实现软件中“物理自由度或计算资源”的适当分布，并通过使用具有良好价格和性能比率的通用GPU型平行计算机来实现模拟天体物理学的原始研究。除了在采用DC2之前进行的准备研究，除了原始研究计划中的无碰撞粒子加速现象外，还可以将流体计算（被认为难以转化为GPU）的前景转换为GPU。因此，从2009年4月到2009年8月，我们就无碰撞加速现象进行了数值实验，以收集统计数据，并研究了原动性磁盘中冰颗粒的表面充电和电荷分离的基本过程。 2009年10月，提交并接受了有关此文件的论文。接下来，2009年9月，为平行的GPU计算机创建了一个3D流体模拟器，并于2009年11月开始使用Tokyo Tokentute Institute of Tokyo Technology使用全尺度GPU的研究，然后使用Tsubame网格群集，然后使用Nagasaki University的Degima GPU群集计算机进行研究。作为天体物理学中未解决的问题，我们选择研究由星际物质中的热不稳定性引起的三维湍流。结果，它已经实现了前所未有的高分辨率计算，并证明，尽管使用了广泛的应用，但被认为很难用作GPU的流体计算适用于GPU计算。这些结果总结在论文中并提交。当我从事自己的研究工作时，我组织并参加了联合研究和研讨会，分享了GPU的好处。这导致了使用GPU和更多未来计算机的障碍，以及“根据算法描述自动生成和转换代码为具有不同设计的计算机的方法的重要性”在研究计划中发现的情况变得越来越清楚。因此，他着重于对长期观点的代码生成方法的研究和开发，他向京都大学下一代研究人员开发中心的一名工作人员申请，并被录用。自2010年4月以来，他一直在研究专注于天体物理学和信息学以及一般学术领域的研究。