サイエンティフィック・システム研究会
平成 16 年度 合同分科会 資料2004 年 10 月 28 日

特別講演

基礎科学（高エネルギー物理）とＩＴ技術
高エネルギー加速器研究機構
計算科学センター
渡瀬 芳行

1. はじめに−基礎科学と社会基礎科学の特性について考えてみたい。古代の神話の時代を経て、自然をそれ自体の内部の原理から説明しようとする自然哲学がギリシャやインドで起こった。そこには、デモクリトスの原子論、物体や天体の動き、アルキメデスの数学的な考えなどがある。しかし、それらは、中世の時代の間、無神論として無視されていた。それが近代になり、宗教的自然認識から、経験に基づき、普遍的な反応を示す現象についての学問として、最初に現れたのが物理学や天文学などである。それは、日常の生命維持に直結しないという意味で、人間のもって生まれた知的興味が原動力であったと言える。しかし、今日にまでにつながるような科学的な成果は、パスカルやニュートンが活躍し、英国の王立科学協会の成立（1662年）した 17 世紀以降である。宗教から離れて、科学が自立できるようになったのがこの時代以降である。その後、19 世紀前半までの科学研究は、科学者個人とその弟子のようなグループが、それぞれ活動していた。しかし、19 世紀末から 20 世紀になり、科学は産業の基盤となる技術と結びつき、その社会的意義が大きく変わった。科学研究を進める動機は、科学者の知的興味のみでなく、産業技術をとおして人間の福祉や経済活動の発展、軍事的なものも含むようになった。勢い、科学研究の推進は、政治的なイニシャチブの関与が大きくなった。科学と技術との関係をいうとき、科学でもその先に、技術としての応用につながっている分野と、直接的には人間の福祉に役立たない分野がある。後者を基礎科学と呼ぶことにすると、数学、天文、宇宙や素粒子物理などがそれに当る。その辺を単純にあらわすと図１にようである。
科学

技術

基礎科学

応用科学

数学

応用数学

天文学
素粒子

工学
情報

宇宙
原子核

生物学

宇宙工学
物性物理

生命科学

材料工学
遺伝子工学

図１ 科学と技術
基礎科学の研究は、科学者の好奇心に依存して、社会の構成員の支援によって行う活動である。その成果自身が直接、産業や経済に役に立つことはないため、納税者のパトロンとしての度量に拠っている。
したがって得られる成果や結果は、広く公開し、どのような追試にも耐えるものが価値をもつ。最近の研究は、多額の投資が必要であるが、その投資は科学への参加費であり、見返りは、成果を楽しむことである。社会の構成員の知的興味を満たし、その構成社会の知的レベルを計るものでもある。
基礎科学の研究を行うためには、その価値を認める社会でなければならないと同時に、研究装置や施設をつくり出す多様で高度な技術レベルが要求される。さらに、研究活動を支えるＩＴ分野の成熟も要する。常に新しい技術開発による手段をもって基礎科学を追求して、そこから出てきた技術のシーズが、一般社会での新しい応用分野を開いていくことが重要である。このような、科学と技術のサイクルは、
5 年、10 年のオーダーであろうが、このサイクルを止めてはならない。
ここでは、基礎科学の一分野としての高エネルギー物理学に焦点をあてて、その具体的な例を見て行く。

2. 基礎科学：高エネルギー物理の発展
高エネルギー物理学の目指すものは、物質のより基本的な構成要素を探ることで、ギリシャ時代から行われたと言われるが、原子の核構造の説が英国のラザフォードによる、実験で確認されたことが出発点ではないかと考えられる。物質の構成要素を次々と掘り下げていくには、それまでは、光による観測であったが、光でなく粒子をつかい、場合によっては、観測の被写体を壊して調べるのは、ラザフォー
ドの実験が最初である。文字通り、高エネルギー物理の発展は、粒子を高いエネルギーにまで加速して、より物質の微細な構造を研究するための粒子加速器の発展とともにある。1930 年代は、サイクロトロンが現れ、日本でも大阪大学や理研に作られた。しかし、終戦時に、米軍によって核関係の施設は廃棄させられた。そこですべての日本での発展が停止した。そのころ、米国では、サイクロトロンに変わり、シンクロトロンが考案され、1950 年代には、大型の加速器が次々と建設された。高エネルギー物理の黎明期と言える時代を迎えた。
加速器建設から運転に当たっては、多くの要素技術がかかせない。機械設計から、ビーム軌道の計算、精密な機械工作技術、加速空洞の材料と加工技術、大電力高周波発信器、ビームパイプ真空技術、制御技術など、多岐にわたる技術の集大成である。1950 年代では、たとえよいアイディアの加速器を作ろうとしても、ＮＣマシンがなく機械加工の限界やビーム安定性の設計のための計算機ミュレーションができなかった。その時代の技術でしかできないにしても、その時々の最高の技術を駆使して、建設されてきた。1950 年代後半になると、電子計算機が現れて、その威力は直ちに発揮された。加速器設計の計算、
特に、電磁石の 2 次元磁場計算から、ビーム粒子の軌道計算の初期的な計算がすでに行われた。
1 km
Belle 実験室

ニュートリノビーム

KEKB (e+3.5GeV x e- 8GeV)（神岡へ）

Ｂファクトリー加速器（1998 - ）12GeV 陽子シンクロトロン(1976 - )放射光実験施設(1982 - )図２ 高エネルギー加速器研究機構（ＫＥＫ）の加速器（2004）

その頃、日本もやっと戦後の回復期を迎えて、高度成長期に向かいつつあるころ、東京大学原子核研

Center of Mass Energy

究所ができ、加速器の建設がなされた。サイクロトロンと電子シンクロトロンが建設され、日本での高エネルギー物理の草創期である。これには、湯川先生の理論研究の成果も後押しとなっている。この電子シンクロトロンが契機となり、日本でも実験による高エネルギー物理がスタートした。その後、海外での相次ぐ大型加速器の建設に対応して、50GeV 陽子シンクロトンを擁する高エネルギー物理学の研究所の設立が計画された。しかし、紆余曲折の末、現高エネルギー加速器研究機構（ＫＥＫ）の前身である高エネルギー物理学研究所が 1971 年に、つくばに設立され、4 分の１のエネルギーであるが 12GeV
陽子シンクロトロンが建設された。図２参照。
より高いエネルギーを得るための開発は、世界的にも進められ、ビーム同士を正面衝突させる加速器
が、最初はロシアで試験され、その後の高エネルギーを目指す加速器は図３のように、すべてこのビー
ム衝突型である。日本でも、ＫＥＫでは、陽子シンクロトロンによる実験から 15 年を経て、電子陽電子ビーム衝突型加速器としてトリスタン（TRISTAN）が 1986 年に建設された。その 15 年後の 1998 年には、現在のＢファクトリー加速器に転換した。
こうした加速器の高エネルギー化に伴って、粒子同士の衝突により起こる反応を観測するための実験
装置も、次第に大規模となった。それとともに、実験は、国際的にオープンな国際共同研究が普通となり、参加する研究者の人数も増加した。それは、高いエネルギーになるほど、大型の実験装置となり、その建設から、実験データの収集、データの解析分析におおくの研究者の参加が必須であるためである。
研究者間の情報交換や日常作業の打ち合わせなど、さまざまな場面でのコミュニケーションが非常に大事になった。1980 年代より、ネットワークが使えるようになると、高エネルギー物理ネットワーク（HEPnet）として、世界の研究機関が相互に連携して、その発展維持に多大な経済的、人的資源を投入
して来た。
100
SSC

P-P / P-P

10

LHC

Tevatron
1 TeV

e+- e-

SppS

100
ISR
10

LEP-IILEPTRISTANPEPKEKB
PEP-II

SPEAR
1 GeV
1950

1970

1990

2010

Year

図３ ビーム衝突型加速器の発展
こうした加速器を使って、どのような物理学的成果があったのかということと、この後の物理の課題と世界の動向について、少し触れる。高エネルギー加速器といわれるものは、１GeV 以上のエネルギーであるとして、そこの研究対象は、原子核の構成要素である陽子、中性子より以上に微細な領域の研究である。これら二つは、まとめて核子とよばれている。この核子を構成しているものは何かをテーマにして、この 40 年間の研究が行われてきた。核子の励起状態や核子を破壊すると現れる多様な中間子などが 1960−80 年代にかけて発見されていく中で、それを系統的に理解するモデルが多数検討された。
そこから出てきたのが、クォークモデルである。そして、すべての素粒子現象を説明できる標準理論が見出された。物質の構成要素は、3 世代のクォークとレプトンからなり、その相互作用はゲージ理論によって定式化された標準理論である。現在の多くの高エネルギー研究は、その確認とともに、それから逸脱するような現象があるのかをめぐって、研究が進んでいる。
最近の日本の高エネルギー物理の実験関係での成果は、世界的にも先導的なものである。神岡やＫ２
Ｋでのニュートリノの研究では、その質量がゼロでないことを発見した。KEKB 加速器によるＢファク
トリーは、標準理論に基づいた小林益川理論の検証を目指している。また、ヨーロッパ連合の研究所(CERN)での超大型陽子ビーム衝突型加速器ＬＨＣ（Large Hadron Collider）は、標準理論の根幹をなす、

質量起源のメカニズムの鍵であるヒッグス粒子や標準理論を越えるような現象の発見を目指している。

3. 基礎科学におけるＩＴ技術の役割
基礎科学における研究には、今でいうＩＴ技術が研究手段の多くを占めている。とくに研究者自身が関わる作業のほとんどがＩＴ関連と言ってもよい。装置の設計、制御、データの収集とその解析、情報交換などである。
1960 年代までは、一部の特殊な研究者を除いて、計算尺、手回し計算機が主流であり、コミュニケー
ションの手段は、手紙とテレタイプであった。しかし、その後は、電子計算機が急速に発展し、その影響は図りしれないものである。研究の手段としての計算機をはじめとするＩＴ技術の利用は、ますます重要となった。それをいくつか挙げると。
加速器の設計上述したように、加速器の設計は、電磁場計算とビーム軌道の設計計算が重要である。最近は、加速器の制御と連携させて使われている。運転中のパラメータを入れたビームシミュレーションを実施し、より軌道安定性とビーム強度を得る運転状態を探し、ほぼリアルタイムで、フィードバックすることが行われている。
オンライン実験
実験でのデータ収集は、リアルタイムでのオンラインデータ収集が、今では当たり前であるが、コンピュータの使い方として、加速器からのビームに同期して、計算機で制御しつつデータを収集する方式
は 1960 年代米国ブルックヘブン研究所での導入が最初であった。リアルタイム処理は、その後、1980年代になり大規模集積回路による論理回路とマイクロプロセッサーを混在させるエレクトロニクスを使うように発展した。さらに最近では、多数の PC を使い、リアルタイムにデータの一次解析まで行う
方向にある。
データ解析
測定器からのデータは、ビーム粒子と標的粒子の衝突で起こる素粒子反応の結果、発生する各種の粒子の飛跡に沿った点座標とエネルギー、運動量、粒子の種類の同定のためのデータである。このデータ
から 3 次元空間の中で、個々の粒子飛跡の空間再構成が主要な計算処理である。事象毎に、独立な現象であるから、個々に平行して処理が可能である。現在では、PC ファームが標準的な計算機システムである。PC ファームの実用化は、1980 年代後半にはすでに、米国フェルミ研究所で始められていた。並列言語 PVM, MPI などの出る以前からである。
ネットワーク 情報交換 ＷＥＢ
1970 年代には、大型の加速器が世界の各地で稼動し、多数の共同研究が始まりつつあった。当時は、連絡の手段としては、手紙であり、テレックス程度であった。しかし、1980 年代になると、それまでメ
インフレームと端末機を結ぶ通信が主であったものが、計算機同士を結ぶネットワークへと発展して、
イーサネットがローカルエリアネットワークとして、実用化された。国際間のネットワークは、ようや
く BITnet, DECnet, INTERNET が、極く一部で利用され始めている。しかし、高エネルギー分野では、
この頃より、高エネルギー物理ネットワーク（HEPnet）として、世界的に相互接続していく体制を整備している。1980 年代は、電子メールが主要な利用形態であった。加速器のエネルギーも１TeV 近くになり、研究者グループの規模も数百人となり、相互の情報交換の必要性がますます高まっていた。1990 年に、CERN で、T. バーナースリーらによって、World Wide Web が発明された。それが数年の後には、世界の情報化社会の基盤になるとは、想像できなかった。当時は、ネットワークとワークステーション、
そしてパーソナルコンピュータの時代が開けようとしていた時期であった。同じ研究グループの研究者が世界に散らばっていても、情報を即座に共有できることの意義は、国際共同研究において、計りしれない。1992 年の世界の WＷＷサーバの分布図を下に示した１。これとほぼ、同時期に、電話回線をつかったテレビ会議システムが日常的に使われるようになり、大規模な研究グループの日常的なミーティン
グを容易にし、国際共同研究の環境が急速に改善されたことは、注目に値する。

１

Tim Barners-Lee et al. Proc. of CHEP1992, p69

図４ 1992 年当時の世界のＷＷＷサーバの分布第３の研究手法：シミュレーション
加速器による素粒子研究は、新しいエネルギーフロンテアでの実験が次々と行われている。一方、理論の研究の中で、理論自身から実験値を計算して見せることが格子ゲージ理論として提唱され、1980 年
代には、計算機による第一原理的な計算が始められた。それは、核子の大きさ数フェルミ（10-15m）く
らいの時空間を多数の格子に切り、その格子点にクォークを、その間に、力を媒介するグルーオンを配置するシミュレーション計算である。このようなクォークとグルーオンで満たした時空間の状態の多数を計算して、そこから、実験的に求められた中間子の質量とか相互作用の強さなどを純理論から計算するものである。この計算には、膨大な計算能力を必要とし、これまで世界各地のスーパーコンピュータが利用されている。ここでは、スーパーコンピュータは、実験での加速器や測定装置に相当する実験施設である。今や新しいスーパーコンピュータの開発に当り、その牽引役であったり、ベンチマーク的なアプリケーションとなっている。
Geant4 とプログラム言語
高エネルギーの世界では、CERN や SLAC(Stanford Linear Accelerator Center)が中心になって、データ解析に必要なライブラリを開発して提供していたが、1990 年代になり、このようなソフトウエア開発では、限界があり、世界中の研究者が協力していく方向が模索されていた。しかも、従来の Fortran 言語
でのライブラリの整備、維持に限界が見えてきて、オブジェクト指向言語の可能性が追求された。CERNが開発提供していた測定器シミュレーションプログラム GEANT を C++によって書き直すプロジェクト
Geant4 ２ が、日本の研究者と CERN の研究者が中心となり、世界中のプログラム開発者を募って、1994-1998 年に行われた。その成功は、高エネルギー分野での基本プログラム言語を Fortran から C++に転換させる大きなキッカケとなった。

4. 最近の活動
統合環境 HEP GRID
最近の高エネルギー分野でのＩＴ関連での活動は、データグリッドに代表される。その始まりは、2000
年イタリアパドアで開かれた CHEP2000(Computing in High Energy Physics)会議である。それまで計算機科学者の世界では、スーパーコンピュータ同士をネットワークで接続し、アーキテクチャの異なるもの
をひとつのアプリケーションで使う、メタコンピューティングとして研究が進められていた。それが、より広い応用を対象にしたグリッドコンピューティングに進化し、GGF（Global Grid Forum）が結成されるまでになった。その応用分野として、高エネルギーのような大規模データの広域分散処理をデータグリッドとして、多くの国と地域で活発な研究開発が進められることになる。
次期の高エネルギー実験の中心である CERN におけるＬＨＣ実験の膨大なデータを、世界中で共同して解析するための図５のように地域データ解析センター網の構築にグリッド技術の応用を目指している。特に、ヨーロッパ地域は、EU の開発プロジェクトとして、CERN が中心となって、Data GRID が
２

http://www.geant4.org/

2001 年より開始された。一方アメリカでも、DOE, NSF の支援をうけて、PPDG，GriPhyN プロジェクト
が 2001 年より始まった。これらは、それまで計算機科学者によるシステム開発であったものが、基礎科学への応用を目指した大規模システムの開発となった。
現在、CERN に於ける LHC 実験のための整備が、LCG(LHC Computing Grid)プロジェクト３として、実運用を目指して、テストが進行している。一方、アメリカは、それまでの開発したものを使って、Grid3として、同様のテストが進行している４。図６参照。しかし、現在進行中の大規模実験グループは、慎重にシステムを選択して実際の応用に適応しつつある。米国の BaBar, CDF, D0 実験、日本の Belle 実験
グループなどである。

図５

LHC 実験のための階層型地域解析センター網構想

これらの成果をもとに、2004 年からはつぎのステップに移行しつつある。ヨーロッパ地域では、EUの EGEE(Enabling Grids for E-science in Europe)プロジェクト５として、また、アメリカでは、Open Science
Grid６として、より広い研究分野での研究環境の基盤としての整備が強力に進められている。
デジタルデバイド
上述のような国際間の広域ネットワークによるデータグリッド網の整備につれ、東欧、南米、アジア
地域の発展途上国の研究者は、そのネットワーク環境の遅れに危機感を深めている。そこで、各国の高エネルギー研究者は、国際的な共同研究するためのネットワーク整備がその国の経済社会の発展にも貢献することを訴えて、国際的な高エネルギー物理のコミュニティと連携してデジタルデバイド解消にための活動をしている。そのため、コミュニティとして、各国でワークショップを開いたり、技術者の教育などにも協力している。
オープンソースとＬＩＮＵＸ1990 年代ＩＴの世界からオープンソース文化が立ち上がり、そのプロダクトは、基礎科学研究の分野に、非常に大きな影響を与えている。多くの有用なソフトウエアが研究者により開発され、それを 興味をもつ開発者も利用する人も皆 で、改良整備してよいものとする。この文化の果たす役割は、今や非常に大きい。現在では、研究開発の分野では、主流となりつつある。

３

http://cern.ch/lcg/
http://www.ivdgl.org/grid3/
５
http://www.eu-egee.org/
６
http://opensciencegrid.org/

４

図６ 高エネルギー分野でのデータグリッド整備プロジェクトでの構成サイトとその計算機資源などを示す。NORDUGRID は、北欧地域のプロジェクト。
そのようなオープンソースの代表として、Linux は、ビジネス分野も含めて利用される状況になった。
高エネルギーの世界でも、今や Linux が主流となり、発展途上国の研究者にとっても多くの恩恵を与えている。さらに、最近では、米国フェルミ研究所が中心となり、研究に利用する Linux ディストリービューションとして Scientific Linux７を提供し始めている。従来の RedHat から Scientific Linux に統一して行こうとする方向にある。この Scientific Linux を世界中の高エネルギー研究での標準にすることに成功
すれば、他の研究分野への影響を与え、ＩＴの世界にも、なんらかの影響があるのではと注目される。

5. 今後の発展への期待
この高エネルギーの研究分野で、ＩＴ関連の動きは、10 年毎に新しい潮流が生まれている。1960 年
はオンライン、1970 年は大型計算機によるデータ処理、1980 年はネットワーク、1990 年は WWW、2000年はデータグリッドである。それぞれの時代の技術を利用しつつ、次の方向を目指して、開発研究が行われて来た。
最近の半導体技術の進歩は、一時期の限界説を覆して、さらに高密度化、低電力化を目指して続いている。今やコストパフォーマンスの良い計算機がふんだんに利用できる状況になり、基礎科学での研究手法が大きく変わりつつある。従来のように大型システムを共用するより、個々の研究者が個別に高性能な計算機システムを占有でき、多くの市販の研究支援プログラムが利用できる。専用ゆえに、ＣＰＵ
時間で 1 週間とか 1 ヶ月などの長時間ジョブでも可能である。とくに、シミュレーションのような研究課題では、研究者に多くの自由度が与えられたと言える。
特に、スーパーコンピュータのアーキテクチャもベクターから超並列のスカラーとなり、大規模な計算も、過日に比してふんだんにできるようになった。従来は、物質、分子、原子と階層の異なる現象は、
７

https://www.scientificlinux.org/

それぞれ個別に扱って研究していたものが、複数の階層に亘る物理過程を同時に扱うことも工夫され、新しい研究分野、研究手法を生みつつある。それに伴う、異なるアーキテクチャの大規模計算システム
を協調して稼動させる技術の進展を促している。プログラム言語も Fortran に限らず、C 言語や C++なども利用する方向にある。
今や、ＩＴといえば、ワイヤレスも含めて、ネットワークなしには語れない。先にもふれたデータグ
リッドへの展開は、現在プロトタイプとしてのシステムの整備が進んでいる最中で、その行き着く先が必ずしもバラ色か否かは、ここ数年の進展を見なければならない。グリッド技術の実用化は、ＩＴ技術の進んで行く方向の一つであることは間違いないが、ミドルウエアの標準化、セキュリティの確保、サービスモデルの確立、ネットワークを含む運用のための環境整備、資源の共有のインセンティブの確立など多くの課題が残されている。これらの問題をかかえながらも、高エネルギー物理での次世代の実験研究に適用していくべく、大変な努力が世界中でなされている。それの最大のモチベーションは、基礎科学としての高エネルギー研究の学問的な意義にあると同時に、グローバルに展開した多数の地域解析センター間を 10 Gbps 級の超高速ネットワークで結び、超大規模なデータを共有し、数千人の研究者が世界中に配置した計算機資源を奪い合うようにデータの解析する大規模なシステムを実現することは、
次世代の社会インフラとしてのグリッドの作る世界のモデルであろう。
2005 年は、アインシュタインの相対性理論から、100 年目になり、世界物理年としていろいろな行事が計画されている。基礎科学の発展とＩＴ分野のみならず関連技術の発展は、深く結びついている。将来とも相互に影響し合い展開していくことに、大きな意義がある。

基礎科学とＩ
Ｔ技術（高エネルギー物理学）
サイエンティフィックシステム研究会
平成１６年１０月２８日

渡瀬芳行
高エネルギー加速器研究機構
計算科学センター

Outlinep 基礎科学と技術
p 高エネルギー物理の発展
p 高エネルギー物理とＩＴ
p 最近の活動：
データグリッドの発展
p 今後への期待

2

1

１．基礎科学と技術p

自然や事物に対する認識
n 原始時代 神話：
擬人的な 神々 の存在によるn 古代
自然哲学： 自然をそれ自体の原理から統一的、体系的に理解
ギリシャ、インド｛空間の階層性、天と地の区別、観念的｝n 中世
宗教：
無神論として退けられる
n 近代
科学：
自然には、その普遍的法則性がある｛等質の空間、真空の存在、経験的、実験｝n

現代

科学技術：人間の福祉に役立ち、経済活動の中心的な要素n

未来

総合（科学、哲学、倫理、 ?）

3

科学
p

近代科学の始まり（１６００−）n

自然は、いくつかの構成要素の因果律による振る舞いから説明できるという世界観。
等質等方の無限の空間の概念：コペルニクス、ケプラー、ガリレオ
粒子論：ギリシャの原子論の復活：ボイル R.Boyle
実験による法則の確立：トリチエ Torricelli、ニュートン I.Newton
学会や協会の成立： F. Bacon
1601 イタリア
リンチェイアカデミー
1662 英国
ロイアヤルソサイエティ
1666 フランス 王立科学アカデミーnp

身近な自然を対象に近代科学が成立していく。

産業革命 （１７６０−１８４０）np

天文、大気、流体、光

熱力学、電気、電気力学、電磁場

現代物理学へ １９００−
n
n

Ｘ線の発見
原子の変換（アルファ線、ベータ線）、電子、相対性理論、量子力学

42

基礎科学と技術
p 科学研究とその成果の技術としての

応用が近い
n 電波
n モータ
n 電子機器n 核エネルギーp 科学技術時代

文化
基礎科学

科学

n 基礎科学と応用
n 基礎科学の意義

文化としての科学の創造

技術
5

基礎科学
基礎科学の性格と社会n 真理の追究
n 成果の公開

結果は公開し、どのような追試にも耐えること
n データの共有公開

成果そのものには、コピーライトはあるが経済的価値はない。
n 投資への理解

文化的な価値を理解して社会として投資研究のための技術開発、ニーズが新たな技術の発展に有用
n 代表例：
素粒子、天文、宇宙、生物、物性

役に立たない
63

２．高エネルギー物理の発展
p

ギリシャの原子論から繋がる知的活動np

不可分な粒子から、物は構成されているより微細なものを調べる
光による観測：顕微鏡
粒子による観測：ラザフォードの実験（1911）n 量子力学では、粒子は波動性と粒子性をもつ
ドブロイ 波長 l＝h/p-15 m
100 MeV/c ˜ 2 x 10n 静的な状態の対象を破壊して調べる
nnp

高いエネルギーの粒子を使う
n

高エネルギー物理 ＞ 1GeV
p

E=mc2

核子から、p中間子(140 MeV/c2)が発生する位のエネルギー
7

粒子加速器
加速の原理
荷電粒子を電場で加速する。
（電子、陽子、イオン）加速器の形式
直線的な加速器
多数の加速電極を直線状に並べる。
電場は、荷電粒子が通過する毎に加速できる向きに設定する。
（高周波電源から供給）
円形加速器
1930年 サイクロトロン
固定磁場の中に円軌道運動させ、加速ギャップの電場で加速する。
1940年

0

e-

+1V

1 eV
電場

シンクロトロン
84

高エネルギー加速器の発展
電磁石
p 1940年代
nn

シンクロトロン

粒子のエネルギーとともに強くなる電磁石により、円軌道をつくり、加速空洞を何回も通過させて加速する。
円軌道の半径を大きくすれば、いくらでも高エネルギー加速器を作れる。

粒子軌道

p 1950年nn

ビーム収束に、強収斂方式（機能分離型）
E.D.Courant et a.
カスケード方式
T.Kitagaki

p 1960-70年代
n

加速空洞
シンクロトロン

主リング
加速器
ブースター
加速器

多くの電子、陽子シンクロトロンが作られた。
米国 6GeV CEA(Harvard/MIT), 32GeV AGS(BNL),
500GeV PS(FNAL)
カスケード方式
欧州 28GeV CPS(CERN)日本 1.3GeV ES(INS), 12GeV PS(KEK)

9高エネルギー加速器の発展
p 1970年代nn

ビーム衝突型加速器
素粒子反応には重心エネルギーが高い
こと
電子陽電子
SPEAR(SLAC), PETRA(DESY),TRISTAN(KEK),
PEP(SLAC),LEP(CERN),PEP-II(SLAC), KEKB(KEK)

n

陽子反陽子
SppS(CERN), Tevatron(FNAL)n陽子陽子
ISR(CERN), LHC(CERN)

重心エネルギー Ｅ
固定標的型 E = 2Ebm
Ebm

ビーム衝突型 E = 2 Eb
Eb

Eb

10

5

ビーム衝突型高エネルギー加速器

Center of Mass Energy

100
SSC
10

P-P / P-P

LHC

Tevatron

1 TeV

e+- eSppS100

LEP-IILEPTRISTAN
PEP
KEKB

ISR

10

1950

PEP-II

SPEAR

1 GeV

1970

1990

2010

Year

11

日本の高エネルギー加速器
p

1957年
1961年
p 1967年

東大原子核研究所ＦＦサイクロトロン
同電子シンクロトロン（0.75 ? 1.3GeV)
東北大原子核理学研究施設 電子ライナック（0.3 GeV）

p

1976 年
1982 年
p 1985年

ＫＥＫ 12GeV 陽子シンクロトロン
ＫＥＫ Photon Factory （2.5GeV放射光実験システム）
ＫＥＫ トリスタン（30 GeV e+ 30GeV e-ビーム衝突型）

1997年
p 1998年

Spring-8 (8GeV 放射光実験施設）
ＫＥＫ Ｂファクトリー（3.5GeV e+ 8GeV e- ビーム衝突型）

p

p

p

p

2007年(予定) KEK-JAERI J-PARC （３Ｇｅｖ、５０ＧｅＶ陽子シンクロトロン）

126

ＫＥＫの加速器
12GeV陽子シンクロトロン加速器（１９７６）
電子線形加速器
2.5 GeV, 3.5GeV, 8 GeV
放射光実験施設
2.5 GeV eKEKB加速器
3.5GeV e+ 8GeV eニュートリノビームライン

13

KEKB加速器

Bunch size=2.3µ x 110µ x 6mm
No. of Bunch in a ring = 1,284

KEKB加速器
3.5 GeV e+
8 GeV e-14

7

KEKB加速器は世界記録をつくる。
２００４年4月

15

粒子検出器の技術
比例計数管
p

計数検出器

p

飛跡検出器

n
n
n

ガイガーミューラ管、比例計数管
アナログ 原子核乾板、霧箱、泡箱
ディジタルp

ワイヤーチェンバー
§
§
§
§

p

スパークチェンバー
フィールドワイヤ
S. Fukui, S.Miyamoto
プロポーショナルチェンバー
G.Cｈａrｐａｋ （ＣＥＲＮ）…ノーベル賞
ドリフトチェンバー
タイムプロジェクションチェンバー（3次元チェンバー）n

ワイヤチェンバー

ストリップ、ピクセル

カロリメータn。。。。。。

半導体
§

p

陽極細線
（センスワイヤ）

NaI, Ge
鉛ガラス、ＣｓＩ

直径２〜３ｍ

２〜３ｍ

16

8

高エネルギー実験の様態
p 国際共同研究加速器施設の建設には多額の資金が必要
各国や地域の研究者のみでは、実験の遂行が困難。多数の研究者の参加が必要。
n 可能な限り、それぞれ特徴のある加速器を作り、相互に利用する。
n 研究計画について、オープンに情報交換をする。
n 研究コミュニティの組織
p International Committee for Future Accelerator(ICFA)p Asia (ACFA), Europe (ECFA), US (DOE Panel)p 日本国内：高エネルギー研究者会議（800名）、高エネルギー委員会nn17

グループ規模研究者数100000

10000

1000
研究者数
100

10

1
keV

MeV

GeV

TeV

PeV

実験の重心エネルギー
189

高エネルギー物理学の成果p

1960年代前半までに
n

核子、重粒子、中間子など多数（数百）の
粒子の発見

電荷
2/3

p

p

1964年 クォーク模型
nM.ゲルマン、G.ツバイクnnP(uud),N(udd),p+(ud),etc
c,b,tクォークの発見

np c (1974), b (1977), t (1994)
τ レプトンの発見(1975)

４っの力を媒介する粒子
n
n
n
n

強い力
弱い力
電磁力
重力

-1/3
0

-1

グルーオン(1989)
W, Z 粒子(1983)
光子
重力子
19

高エネルギー物理学の成果
p標準理論 ゲージ理論
物質粒子（クォーク、レプトン）とそれらの間に働く力を媒介する粒子（グルーオン、光子、Ｗ／Ｚボゾン）により、素粒子現象の すべて を説明する。
n 4次元空間での物理の定式化において、空間対称性を要請すると決まる。

npMaxwell方程式を包含している。

予言したグルーオン、W/Zが発見された。
LHC実験のテーマ
n 粒子質量の起源となるヒッグス粒子が未発見：
np

標準理論を越える現象の探索
n

ニュートリノの有限質量、Ｂファクトリー実験、ＬＨＣ実験
pn

超対称性粒子（ボーズ統計粒子とフェルミ統計粒子間の対称性のパートナー）の
探索：

理論研究
p
p

超対称性大統一理論 （強い力、弱い力、電磁力の統一）
超対称性ひも理論（重力もを含む理論）

20

10

3. 高エネルギー物理とＩＴ
p 実験研究は、総合的な技術が必要
pＩ
Ｔ関連技術
n 加速器の設計：
電磁場計算、シミュレーション
n 加速器の運転：
大規模システムの制御
n 実験でのオンラインデータ収集
n 実験データの解析
n シミュレーション
n コミュニケーション

21

高エネルギー物理とＩ
Ｔ

加速器の設計p

1950−60年
n電磁場の計算ppp

電動計算機による設計

2次元の電磁場分布 精度のよい計算
3次元の計算不可能

1970年 ー大型計算機、ワークステーション、ＰＣn

電磁場計算 （MAFIA)
p

n

４極電磁石

3次元の電磁場計算のみならず、ビーム粒子との相互作用もいれて計算する。

粒子シミュレーション(SAD)p

加速粒子の軌道を全軌道に亘って、シミュレー
ションすることで、詳細な設計が可能となった。

４重極電磁石22

11

高エネルギー物理とＩ
Ｔ

加速器の運転−1970年 特殊制御装置による
p 1970年ー
計算機の多用による制御
p

数万に上る機器設定パラメータの制御が可能
ビームモニターからの情報による粒子軌道制御へのフィードバック
n 逐次、モニターデータを入れた粒子軌道のシミュレーションによる最適設定パラメータの探索、設定が可能。
nnp

常に設計パラメータとの比較やこれまでの運転データとの検討を通して、性能向上に非常に有効である。 ＳＡＤ（ＫＥＫ）

運転時パラメター、データの蓄積と解析

n

数千台に上る電磁石、加速機器の電流などの運転状態の記録
モニター記録の蓄積
p 膨大なデータ量になる。
p
p

制御ソフトウエアの開発

npp

最近では、共通に使えるものがある。EPICS
オブジェクト指向の制御ソフト
23

オンライン・データ収集
p

1970年以前
nnnp

個々のエレクトロニクス機器で別々の測定していた。
アナログ機器の測定データを記録
基本的に計数システムを利用

1970年 −
n

計算機を使った、ビームに同期したデータ収集が計算機の応用により可能となった。
読み出しエレクトロニクス

事象構成器

測定器各部から

オンライン
ファーム

データ転送

トリガー回路（ビームと同期、粒子数、発生点など条件で） 24

12

オンライン・データ収集
時間

トリガー論理回路

検出器エレクトロニクス

ＡＤ変換
事象データ構成事象構成器
データ転送・記録

データ一次処理
転送記録
データ収集時間

事象発生間隔
事象発生

事象発生

25

データの解析
pp
ppp

事象のデータ：素粒子反応の結果放出される荷電粒子、ガンマー線など粒子飛跡のデータ。
基本的には点の情報から、粒子飛跡曲線を3次元空間の中で再現する。
事象に関わるすべての粒子のエネルギー、放出角度、粒子の種類に推定を行う。
事象の大まかな分類を行いデータセットを作る。
各種条件により、事象を選択して、物理的な観測量を決定する。

実験生データシミュレーション データ

空間再構成
DST

p

この後、測定シミュレーションから求めた
観測量と比較して、起こっている物理現象を解釈する。

事象選別

統計解析

26

13

データ解析
3次元空間再構成：Reconstruction

27

B-meson Reconstruction
Utilize
special Kinematics
at Y(4S)

Energy difference:∆E ≡ ∑ Ei − ECM 2
Beam-constrained mass:r
M bc = ( ECM 2)2 − ( ∑ pi )2
(ES)

28

14

測定器シミュレーション
p
p
p
p
p

物理解析のために、既知の現象から実験を再現するシミュレーションを行い、実験値と比較する。
放射粒子と測定器を構成している物質との相互作用を広い範囲のエネルギーについて、詳細にシミュレーションを行い。
実験データと同じソフトウエアで、解析して物理量を推定値を計算する。
従来、高エネルギー分野では、ＧＥＡＮＴ（CERNで開発し提供しているシミュレータ）を標準としていた。
１９９４年ー１９９８年ＧＥＡＮＴ４の開発
nn

Ｃ＋＋でのオブジェクト指向の設計、コーディングを行い、最初のリリース。 ＵＭＬ
日本、ＣＥＲＮが中心の国際共同開発グループ
p

n
n

p

日本１５、ＣＥＲＮ５、フランス２、イギリス２、アメリカ４、カナダ２、イタリア５、

Ｃ＋＋で、数十万行に上るソフトウエア
リリースの後は、新たな開発、改良、維持、ユーザサービスを共同研究グループを構成して継続している。 Geant4 Collaboration

速度のFortran版に劣らないことを示し、高エネルギー物理での従来のFortranからC++への移行を促した。
29

ATLAS Detector for LHC Experimentat CERN

30

15

31

測定器シミュレーション
p Geant4 Simulationn

複雑な構造の物質をも容易に、指定できる。

32

16

275M BB

B0 → φ K0

φKS
Nsig=139 ±14
purity 0.63

φKL
Nsig= 36 ±15
purity 0.17

pB*
includes Ks → π0πο(Nsig=13 ±5)

Similar to J/ψKL recon.
+ sophisticated continuum
suppression
33

データ解析システムp 計算機システム
n
n
n
n
n

p

事象は独立であるので、並列並行処理ができる。
3次元再構成やシミュレーションが主であるので、ＳＭＰやＰＣファームが用いられる。
１９６０−１９９０年代は、大型計算機を利用
1980年代には、すでにマイクロプロセッサーによるcomputer farmが自作され、利用され始めた。（FNAL ACP）
現在では、GbEネットワークで接続したＰＣファームが主要なシステムである。
（数百〜数千ＣＰＵ規模）

データストレージnnn

磁気テープが主要な外部記憶媒体
ＨＳＭによるファイルサービスを計算機システムに提供する。
現在は、ディスクが安くなり、中規模な実験では、テープはアーカイブとして使う。
（ディスク 数百ＴＢ、 テープ 数ＰＢ）

34

17

Network
p 1980年までは、端末とメインフレームを結ぶためのもの
p 1980年代前半

イーサネットが実用化されて、構内ネットワークが整備されるようになる。
n

国際間は、専用線の相互接続で、高エネルギー物理ネットワークを構築

p 1990年代後半

学術情報ネットワーク（ＳＩＮＥＴ）が整備され、国内外とのネッ
トワークが利用できるようになった。
p 200１年ー
スーパーSINETの運用が始まり、国内外との接続とも、ギガビット級のネットワークが利用できるようになる。
n

ネットワーク利用の質的転換

35

ネットワークによるコミュニケーション
１９８０年以前
p 1980年ーp

1990年ーp

1991年ー

手紙、テレックス
電子メール
BITnet DECnet, Internet
テレビ会議
ISDN
World Wide Web ＣＥＲＮでの発明

p

2000年ーＩ
ＰマルチメディアpCollaboration Environments on the Net
36

18

コミュニケーション
p World Wide Web
LEP,(SSC)時代を向かえ、情報の共有が大きな課題であった。
1998年ー1990年にCERN Tim Berners-Lee 着想と試作
n 1990年 発表
n 1991年 ＳＬＡＣで、サーバn 1992年 ＫＥＫに移植し、サーバ www.kek.jpを立ち上げた。

n

p
p

n
n

当初は、ラインモードのブラウザーであった。
ＮＴＴでは、外部への接続しないがWebサーバが立てられていた。

1993年 ＭＯＳＡＩ
Ｃが発表されて、急速に普及
1994年 Year of Web 10,000 Servers(2,000 .com), 10Million users

37

世界のサーバ地図1992年秋
n２０−３０サイト
38

19

www
p 最初のＫＥＫサーバn

ラインモードの画面

39

高エネルギー物理とＩ
Ｔ まとめ
p 1950年代
p 1960年代
p 1970年代
p 1980年代
p 1990年代
p 2000年代
p 2010年代

加速器設計での計算機の利用
オフラインデータ解析
オンラインデータ収集
大型システムによるデータ解析
分散システムの利用, WWW, OO
データグリッド
バーチャルラボ

40

20

4.最近の活動：データグリッドの発展
p Grid1990年代初期より、ネットワークで接続されたスーパーコンピュータを協調運用により、メタコンピューティングが研究されていた。
n Globus, Legon, AppeL, Ninf,n 1997年 ＧＲＩ
Ｄという用語が開始された。
n 米国中心にGrid Forumが多数のプロジェクトの横断的な組織としてスタート
n 2001年 Global Grid Forumが発足、技術の標準化などを目的に。
n 次世代の情報基盤技術として注目され、世界的な研究開発が進行
している。
n

41

データグリッドの発展（高エネルギー物理）
LHC（Large Hadron Collider）実験@ＣＥＲＮ
n 7TeV 陽子ビーム衝突型加速器 2007年稼動予定
n ４つの実験装置が建設中（
ATLAS, CMS, Alice, LHCb）
n 各グループとも世界からの参加研究者は、夫々2000名
n 世界に分散した研究機関で協調してデータ解析をする方策を模索していた。
p CHEP2000 Padoa会議
n これを機に、Ｇｒｉｄ技術を応用する方策が検討開始された。
p 2001 EU: DataGridプロジェクト（
CERNが主導）
US: PPDG (Particle Physics Data Grid, DOE)
GriPhyN (Grid for Physics, NSF)iVDGL (International Virtual Data Grid Lab, NSF)
各プロジェクトがファンドされた。
p

42

21

43

LHCの多階層型地域解析センタの多階層型地域解析センター網
LHC
検出器
1 TIPS = 250,000 SpecInt2k~PBytes/秒~100 MBytes/秒オンラインシステムPC (2004) = ~1000 SpecInt2k

オフラインファーム~100 TIPS

事象サイズ ~ 1 MByte/回~100 MBytes/秒

記録頻度 ~ 100回/秒

第 0階層~10Gbits/秒〜15PB/年

CERN 計算センター>100TIPS

第 1 階層地域解析センター
フランス

地域解析センター
ドイツ

地域解析センター
日本

第 2階層
第 3階層

~1 Gbits/秒

各研究機関
研究機関 研究機関~1TIPS

物理データのキャッシュ
ワークステーション群

研究機関

100 - 1000
Mbits/sec

第 4階層

地域解析センター
米国~20~20 TIPSTIPS 1~ 10 Gbits/秒

第2階層センタ
第2階層センターー
第2階層センタ
第2階層センーター
第2階層センター~1 TIPS ~1 TIPS ~1 TIPS ~1 TIPS
~5TIPS

各研究者はそれぞれの研究テーマに応じた崩壊
チャンネルを解析
各研究機関では10名程度の研究者が数種の崩壊チャンネルを解析

44

22

データグリッドの発展p2002 LCGLHCのためのグリッド環境の整備プロジェクト：LCG (LHC Computing Grid)が発足
EU DataGridをベースに
n NORDUGrid
北欧諸国が連合して、開発したＧｉ
ｒ
ｄ環境

n

p

2003 Grid2003(Grid3)np

US PPDG,GriPhyN, iVDGLが開発したものをベースに2004 LCG-2
LHC実験での４つの実験グループがデータ解析を想定した運用試験を世界的に開始した。
Data Challenge: （大量のシミュレーションデータによる解析）

45

データグリッドのミドルウエア階層構造
Application Level Services
User Interface

Applications

PortalResource Broker

Data management

Basic level Grid services
Security

Information Service / schema

Belle Portal
EU DataGrid

Higher level Grid services
Information system

LCG, Grid3

SRB, SRM, RL
VDT, Glue

Data Transfer

GSI,GridFTP

Local scheduler

Linux, NFS, LSF

System Software
Operating system

File system

Hardware
Computing clusters

Network resources

Data Storage

46

23

LCG
p
p

p

Globus GT2をべ‐スにしたＧｒ
ｉｄ環境
米国プロジェクトからの資産もいれている。
n VDT (Globus2, condor)n EDG (Resource Broker, job submission tools, Replica Management tools)n GLUE (Information shcema)
n MDS based Information system
Operation Service 2004
nn

Operation Center
CERN, RAL, ASCC(Taiwan)
データ管理、資源管理について、工夫しているが、未だ、充分なデバックが済んでいな
い。

47

Total:
Total:
78
Sites
78
Sites
~9000
CPUs
~9000 CPUs
6.5
6.5 PByte
PByte

LCG-2/EGEE-0 Status 24-09-2004

48

24

Monitoring System(Monalisa.CALTECH.edu)

49

50

25

51

Data Grid 試験運用
p

ＣＥＲＮ ＬＨＣ実験グループ
n
n
n
n

p

ＦＮＡＬ実験
n
n

Ｄ０
ＣＤＦ

p

ＢＮＬ

p

ＫＥＫ
ＳＬＡＣ
ＡＲＭ

n

p
p

Data Challenge

ＡＬＩ
ＣＥ
120 k events 56k jobs 26TB 285 M SI2k hours 25 %@LCG
ＡＴＬＡＳ
7.7 M events 95k jobs 22TB 972
40%@LCG
ＣＭＳ
30 M
ＬＨＣｂ 186 M
61TB
424 CPU years
運用試験
運用試験

ＳＴＡＲ

Ｂｅｌ
ｌ
ｅ
ＢａＢａｒ

準備試験
運用試験

52

26

CERN Computer Center

53

Ｂｅｌ
ｌ
ｌ
ｅ実験
p KEKB加速器を使った実験
p 粒子・反粒子で、物理学が対称かどうか。宇宙が物質で出来ていて、反物質で出来ていない理由を研究
ＣＰ非対称性の検証：Ｂ中間子と反Ｂ中間子の崩壊の違いを詳しき測定する。
p 1999年から実験を開始
p 米国スタンフォード線形加速器センターでの実験：
BaBarグループと同時に実験を進め、相互に独立に成果を出し、確認。
p 国際共同研究として、１３カ国、56機関から400名の研究グルー
プ
54

27

Belle Detector
Aerogel Cherenkov cnt.
n=1.015~1.030

SC solenoid
1.5T

3.5GeV e+CsI(Tl) 16X0
TOF counter
8GeV e−Tracking + dE/dx
small cell + He/C2H5

Si vtx. det.
3 lyr. DSSD

µ / KL detection
14/15 lyr. RPC+Fe
55

56

28

57

Belle

実験データの解析

実験データの蓄積量：生データ~300TB
解析用データ（シミュレーション含む）~1PB
データ収集レート：~15MB/sec ~> 1TB/day
データ解析システム：KEK PCファームの増強により対応 ~1700cpu’s
大学での計算資源：
東北大、東大、東工大、名古屋大、大阪大
Raw Data
300TB

CPU (GHz)

計算機資源量の推移(KEK)

3600

200

3000
2400
1800

100

1200
600
0

199 20022
2
2
9/6 0/6 001/6 002/6 003/6 004/6
/1
/1
/1
/1
/1
/1

58

29

59

Belle 研究成果
p

CP対称性の破れ（粒子と反粒子での物理学が異なること）

（ｄｔ
）
B0

ππ

B０と反B0で、異なる崩壊の仕方をする。
n

B à J/ψ＋Kｓ
2001年 標準理論の枠内で説明可nB à π＋＋πー
2002年
同上

n

B à φ + Ks
2004年 現在までのデータでは、標準理論と会わない結果が出ている。
2億8０００万個のB崩壊事象の解析の結果

標準理論からの予想

6030

Belle 新聞報道 2004.8.20

61

Belle データグリッド
p データの急速な増加に対して、ＫＥＫでの計算機処理能力を超えている。
p 国内の大学では、データの解析とシミュレーションをスーパー
SINETのギガビット専用線を通してデータの転送や、ＮＦＳによる共有を行っている。
p 国外の研究機関とのデータ解析やシミュレーションの分担をするには、データグリッドの枠組みを利用することが必要。
p 現在、テストベットとして、Globus 2 + SRB(Storage
Resource Broker)を使ったシステムを構築した。

62

31

スーパーＳＩ
ＮＥＴの活用既にＢｅｌ
ｌｅネットワークの大動脈となった！
-

KEK実験室
Belle測定器

東北大理学部~ 1TB/day

400 GB/day~45 Mbps

10Gbps

NFS

阪大理学部

1TB/day~100Mbps

名大理学部

170 GB/day

東大理学部

KEK計算科学センター

東工大理学部
63

ＳＲＢ:
SDSC Storage Resource Broker
p SDSCが開発したソフトウエア
p ネットワークを通して多様なストレージシステムに蓄積されたデータファイルを統一されたアクセスをするためのミドルウエ
アp データのレプリカ管理
p メタデータサーバMetadata Catalog (MCAT)により、論理名と物理的なファイル名との対応
p 各サイトのＭＣＡＴは独立に管理できる(zone)が、それらの連携（zone federation）ができる。
p Parallelデータ転送やbulk, container転送が可能
p http://www.npaci.edu/DICE/SRB/index.html
64

32

The Belle SRB system
SRB serverat Melbourne U.

Internet

KEK FWKEK network
KEK-B-System

MCAT

HSM
ServerBelle FWMCAT enabled
SRB server federation
at ANU

NFS
MCAT

B-InetMCAT enabled
SRB server

B-TnetHSM-DISC

GbE

Tape
Library

GbE
GbE

RouterSCSI-RAID

65•

Belleデータ解析ソフトウエア（BASF）に組み込み性能テスト•

オーストラリアとの連携に成功
Data files are federated and moved with 2 Mbps speed dueto the long distant transfer in 155 Mbps line.
現在、台湾および韓国の研究グループとの連携テストを実施している。
今後、本格運用に向かう– 実用的レベルで利用できることを確認。

•
•

66

33

Science Gridpp

国、地域のグリッドプロジェクトの次のステップとして、運用に向かって相互連携のプロジェクトの段階に入っている。
ヨーロッパ
EU DataGRID => EGEE (Enabling Grids for e-Science inEurope)Ｇｒｉｄ環境を運用し、より多くの研究分野の研究者に提供していく。
Gridミドルウエアの再整備
普及と利用者教育、アプリケーション支援、国際協力
2004-2005 35 MEuros
Total 100 MEuros
参加： 70研究機関
応用分野：高エネルギー、バイオメディカル、地球科学（地震、オゾン）、
天文（Magic）、計算科学
企業の参加：Industry Forumを通して、協調
UK
e-ScienceFrancee-Science
67
Germany e-Science

Science Gridp

米国 Open Science Grid Consortium (OSG)
PPDG, GriPhyN, iVDGLその他のプロジェクトの共同組織
各プロジェクトの技術をベースに、各種の科学研究にオープンなグリッド環境をつくる。
n Production Gridとして、運用体制を整える。
n Grid3 Grid3+
Globus------> OSG
Spring, 2005
SAMGrid(FNAL)
n
n

p

アジア
n

日本：NAREGIppn

Grid環境ミドルウエアはナノテク分野以外へも提供
運用は同分野のみ。

台湾、シンガポール
pe-Scienceとして進めている。

新しい科学研究の環境を提供する

68

34

５．今後への期待
p 基礎科学分野での展開が進歩を促す

技術への新しいニーズ、新しい利用形態への志向
n 新技術の実用化の場を提供
np グリッドは、ｗｗｗの後継になるか？
n

新しい研究環境の基盤を提供

n

課題

p 規模の大きい研究、分野を超えた共同研究、新しい研究スタイル

p ミドルウエアの標準化
p セキュリティの確保
p サービスモデルの確立
p 広域ネット
ワークの整備：ディジタルデバイド
p 運用上の問題：
モニター体制、トラブル対応
p 資源共有のインセンティ
ブの確立
69

今後への期待n ＬＨＣ実験での展開がそのブレークポイントになる
p 基礎科学研究の意義
p ネット
ワーク上の次世代の社会インフラのモデル

n Science Gridの日本での展開
p NAREGI, NII, JVO, Bio, …..

p 科学と技術との相互発展
n 共同開発、研究：
中長期への投資p CERN OpenLab /IBM,HP,Intel,Entrasys,Oracle

7035