HPCI計画推進委員会 ポスト「京」の利活用促進・成果創出加速に関するWG発表資料

ポスト「京」の利活用促進に向けた産業界からの提言
2018年12月18日
スーパーコンピューティング技術産業応用協議会(産応協/ICSCP)
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Copyright 2018 Industrial Committee for SuperComputing Promotion

産業競争力強化のための提言
1. 産業利用をさらに拡大するために◆ 産業界のニーズに応える利用環境整備と利用者支援の継続・強化が必要⚫ 産業界が利用するソフトウェア環境の拡充（エコシステム構築を含む）等

2. 産業利用の観点から共通に取り組むべき課題解決に向けて◆ 産業界の課題解決に資する先端的ソフトの研究開発・応用研究の拡充が必要⚫ 共通する課題を明らかにするため、産業シミュレーションロードマップを作成◆ 研究開発プロジェクトへの、産業界からのより積極的な参画⚫ 「重点課題」アプリの産業実課題への適用性による評価⚫ 「ポスト重点課題」への課題設定段階での早期参画 等◆ ポスト「京」および後継スパコンの整備に大きく期待

3. ポスト「京」の計算資源の有効活用のために◆ 産業利用に配慮した運用制度・資源配分が継続して必要⚫ 実証利用・個別利用の枠組み、産業利用課題の選定基準は継続⚫ 新規利用拡大・普遍的課題への挑戦等のため、さらに新しいカテゴリーの導入を期待◆ 早期の成果創出に向け、利用上の課題洗出しのため、産業界からもアーリーアクセスが必要

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1. 産業利用拡大に向けた利用環境整備・利用者支援◼ 会員企業の「京」を含むHPCI利活用における主な課題◆ 産応協提言「ＨＰＣＩの産業利活用促進に向けて (I)」*1より① 産業界が利用するソフトウェアの環境整備(主に商用ソフト、OSS)② HPCI情報セキュリティの現状理解と評価(リスクとメリットが判断できる情報の提供)③ ポスト「京」時代に向けた周辺環境の拡充(大規模データハンドリング)

登録機関およびHPCI構成機関に整備・支援の拡充を期待→ ②、③についてはHPCI構成機関との情報交換会(RIST主催)を実施(2018年)し議論中◆ 産応協調査報告「HPCシミュレーションに関する海外動向調査書」 *2より
⚫ OSS開発プロジェクトにおける、利用支援等まで視野に入れたエコシステム構築(*1: 付録1および付録2、*2: 付録3）◼ ポスト「京」時代においても、産業界のニーズに応える利用環境を整備し、利用者を支援するためのさらなる体制強化・取り組みを期待

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2. 先端的ソフトウェアへの期待 (材料・化学分野の例)◼ 共通性ならびに重要性の高い凝集系化学反応 の”数値フラスコ化”◆ 凝集系化学反応の“数値実験化”を実現⇒産業界の基礎研究・研究基盤の強化◆ 均一触媒、表面・界面反応(不均一触媒、機能薄膜、電池材料等)

将来（10年程度）

現状近い将来（数年程度）• 化学的洞察に基いて予め想定した反応経路に沿った遷移状態探索• 遷移金属の計算精度が不十分• クラスターや小規模な表面スラブによるモデル化(表面)• レアな副反応まで含めた触媒反応経路探索（孤立系）• より現実に近い表面モデル• 凝集系の自由エネルギー面探索手法の一般化• DFT汎関数の高精度化• 実験結果の解釈、作業仮説の構築、触媒1次ｽｸﾘｰﾆﾝｸﾞ• 対象拡大、副反応までを考慮した非経験的なスクリーニ
ング

産業界における日常的な活用
レベル• 遷移金属を含む凝集系・表面における網羅的な化学反応経路探索の日常的活用• chemical accuracyを有する反応速度定数の算出• 触媒設計のみならず、熱流体解析と組み合わせることで、非経験的なﾌﾟﾛｾｽｼﾐｭﾚｰｼｮﾝを実現(パイロット設計や生産条件最適化などへ波及)

産業界での利活用を容易にする環境を整備(エコシステムの在り方検討、および具体化 等)

重点課題との連携
課題設定段階の早期参画
3「ポスト重点課題」との連携強化
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2. 先端的ソフトウェアへの期待 (建設・機械分野の例)◼ 頻発する極端気象災害に対する都市・建築のレジリエンス強化
・極端気象現象(極大台風、竜巻、猛暑等)を想定した被害推定
将来（10年程度）
・新しい対災害設計法の確立
現状近い将来（数年程度）

・強風災害メカニズム推定（重点課題④の階層型格子・壁面LESプログラム）
・数値解析による風荷重評価
手順確立（国交省建築基準整備促進事業での検証）

・数値解析の高速化による風洞実験と同等の精度・時間での耐風設計の実現
・複雑形状の格子自動生成
・十数億格子レベルの高速計
算・数値解析による風荷重評価の実案件への展開

・精緻な風圧情報取得による耐風安全性向上
・耐風性検証のコスト低減

階層型格子・壁面LESで計算効率化

100倍の計算能力

・将来増強する台風を想定した新しい耐風設計法確立
・極端気象現象を含む気象モデルとの連成とマルチハザードへの展開
・百億格子レベルの大規模・超大サンプル 数の計算と AI
解析による不確定性の定量化と設計法確立
・極端気象災害に対する都市・建築のレジリエンス強化

1,000倍の計算能力

課題設定段階重点課題④等との連携 の早期参画 気象・建設分野の専門家による産学連携プロジェクト
東工大・神戸大・理研・建設会社が組織する「建築CFDコンソーシアム」活動
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2. 産業界の問題解決に資する先端的ソフトウェアの実現◼ 「重点課題」アプリの成果創出に向けて◆ 開発したアプリの継続的な維持・発展⚫ 第二階層マシン(他アーキ)でのアプリ動作検証⚫ 産業界の実課題へ適用性による評価⚫ 産業利用成果のアプリへのフィードバック⚫ エコシステムの構築にむけた検討・具体化◆ 利活用促進に向けた仕組みづくり⚫ 利用支援の充実、産学人材交流の場◼ 「ポスト重点課題」における更なる連携強化◆ 企業ニーズに即した具体的な研究課題の設定 (課題設定段階の早期参画)⚫ 複雑な現象の解明、革新的な計算手法…（→産応協ロードマップの活用）◆ 企業の課題解決に資する他の技術の取り込み⚫ AI, インフォマティクス…

◆ 実験を通じた検証の強化◼ 成果の社会実装，分野振興のための学際的コミュニティ活動
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2. HPCハードウェアへの期待◼ 産業シミュレーションロードマップの実現には、HPCハードウェアの性能向上が必要条件◼ ポスト「京」および後継スパコンの整備に大きく期待◼ Capacity Computing的な利用にも配慮した、スパコンおよび利用環境の整備が望まれる
表：産業シミュレーションロードマップ実現に必要な計算性能（計算手法が想定可能等、計算性能を見積ることができるテーマを抜粋）
カテゴリ

建設
機械

必要計算性能（現状の計算性能と比べて）

テーマ

近い将来
(数年程度)

将来(10年程度)都市・建築のレジリエンス強化

100倍

1,000倍

温熱環境

100倍

1,000倍水素爆発（爆燃）

100倍～1,000倍 1,000倍～10,000倍

CFRP成形

100倍～1,000倍 1,000倍～10,000倍6Copyright 2018 Industrial Committee for SuperComputing Promotion

3. 産業界に配慮したポスト「京」の資源配分◼ 一般利用枠（産業利用課題）の選定と資源配分◆ 実証利用・個別利用の枠組みの継続◆ 産業界からの応募が選定される施策の継続⚫ 産業利用課題の、一般課題と異なる選定基準の継続⚫ 産業利用課題のトライアル・ユースの継続。新規の利用をさらに促すために、若手人材育成課題と類似した「新規産業利用課題」の設定等の施策の検討⚫ 業界等の共通課題に取り組むためのコンソーシアム型の公募は有効。さらに、例えば産業界における戦略的かつ普遍的なテーマに挑戦する「戦略的産業利用枠」等の新しいカテゴリーの設定によりに、よりいっそうの産業競争力強化を期待⚫ 「産業利用枠」のあり方については採択実績を踏まえ再検証◼ ポスト「京」へのアーリーアクセス◆ 「京」利用初期に、利用上の課題(不慣れ、準備不足等を含む)が多発したことを踏まえて，ポスト「京」の成果早期創出に向け、アーリーアクセスによる早い段階での課題洗い出しが必要◆ 具体的な検証項目等について、会員企業の意見をとりまとめ中
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