リアルタイム津波浸⽔被害予測システムの開発

ーー 広帯域ネットワークにおけるスーパーコンピュータの活⽤ーー
広帯域ネットワーク利⽤に関するワークショップ
東京⼤学
2016年 10⽉14⽇

NEC撫佐昭裕
東北⼤学 越村俊⼀，⼩林広明
⼤阪⼤学 下條真司
1© NEC Corporation 2015

NEC Group Internal Use Only

Contents
1. 背景・⽬的
2. 津波浸⽔被害予測システムの紹介・スーパーコンピュータの活⽤・広域並列分散システム

3. まとめ2© NEC Corporation 2015

NEC Group Internal Use Only2011年

東⽇本⼤震災による津波被害▌東北地⽅太平洋沖地震（M9.0)
2011年3⽉11⽇14時46分に発⽣▌東⽇本太平洋岸に津波襲来
10m以上

津波の⾼さ• 気象庁で予測可能40m以上

遡上の⾼さ• 誰も予測していない

浸⽔⾯積

561Km2• 北海道から千葉県

死者1万8千⼈以上

建物の損壊12万棟以上
資料：東北地⽅太平洋沖地震津波道号調査グループ

3© NEC Corporation 2015

NEC Group Internal Use Only

開発の背景・⽬的▌津波災害発⽣時には被害状況の早期把握が必要
浸⽔範囲は？
⽣存者・避難⺠の把握（どこに？，何⼈？）
建築物，ライフライン，交通網等の被害は？
・最新の地震観測・測位技術の活⽤・津波シミュレーション・被害予測技術の活⽤・スーパーコンピュータの活⽤▌リアルタイム津波浸⽔被害予測システムを実現
地震発⽣後速やかに，浸⽔予測と被害予測を配信
被害状況の早期予測が可能▌迅速な救援計画・体制の確⽴
⼈的被害の最⼩化
被災地近隣地域からの迅速な⽀援
4© NEC Corporation 2015

NEC Group Internal Use Only

SX-ACE

世界初のリアルタイム津波浸⽔被害予測システムを実⽤化▌総務省「G空間シティ構築事業」(2014年度）
１０－１０－１０チャレンジ▌⽬標：

津波発⽣予測（断層モデル推定）を10 分以内に完了する
10m メッシュの津波浸⽔被害予測を10 分以内に完了する▌開発体制
津波発⽣予測（断層モデル推定）• 東北⼤学⼤学院理学研究科地震・噴⽕予知研究センター ⽇野教授，太⽥准教授• 株式会社エイツー

津波モデル，被害推定モデル• 東北⼤学災害科学国際研究所 越村教授 （チームリーダ－）• 国際航業株式会社

モデル⾼速化・並列化，システム開発・実装

5• 東北⼤学サイバーサイエンスセンター ⼩林センタ⻑，⼤泉係⻑
• ⼤阪⼤学サイバーメディアセンター 下條教授，伊達准教授• ⽇本電気株式会社© NEC Corporation 2015
NEC Group Internal Use Only

津波浸⽔被害予測シミュレーションの予測結果▌以下の情報を⾼知県，⾼知市へ提供▌津波浸⽔予測津波到達時間
浸⽔開始時間
津波最⼤浸⽔深
津波⽔位変化▌被害予測
昼間における被災⼈⼝
夜間における被災⼈⼝
建屋被害状況

6© NEC Corporation 2015

NEC Group Internal Use Only

処理の流れと課題
従来
地震検知
震源の特定
津波の可能性判断▌課題１：処理時間の短縮
各フェーズでの処理⽅式の選択

8分以上

各処理の時間短縮の⽅法

断層モデル推定▌課題２：事業化できる実装
地震観測から津波予測までの⾃動化

約4⽇

津波浸⽔被害予測
シミュレーション

妥当なコストでのシステム構成▌課題３：広域災害の対応
3分

システムの広域並列分散化の対応

7

可視化© NEC Corporation 2015

NEC Group Internal Use Only

解決策１：スーパーコンピュータの活⽤▌処理時間4⽇を10分以内にスーパーコンピュータ（NECSX-ACE）の利⽤

SX-ACE向け⾼速化（ベクトル化）と並列化▌SX-ACEの特徴
ベクトル演算機能による⾼効率な演算⾼メモリバンド幅の主記憶装置

90.7時間ベクトル化

13.2時間

8© NEC Corporation 2015

並列化

4分

NEC Group Internal Use Only

解決策２：スーパーコンピュータの借⽤▌スーパーコンピュータは⾼価
 緊急時のみの利⽤で地⽅⾃治体・企業でスーパーコンピュータを所有するには壁がある▌緊急時のみスーパーコンピュータを貸し出す仕組みを構築
 短時間でスーパーコンピュータの運⽤を切り替える（貸し出す）
 実⾏している計算（ジョブ）は削除しない

ノード：メモリマップ▌緊急ジョブ機能の開発

緊急ジョブ⽤ 緊急ジョブを優先して実⾏する機能• 先⾏ジョブは停⽌• 緊急ジョブ終了後，先⾏ジョブ継続実⾏ジョブA

 30秒以内で緊急ジョブを実⾏開始

サスペンド

緊急ジョブ

投⼊

9

© NEC Corporation 2015

NEC Group Internal Use Only

⼀般ジョブ⽤OS，システム⽤

解決策２：システムの動き
地震
発生

測位観測システム

津波の可能性がある場合，スパコンをシステムに⾃動組み込みを⾏う

スパコン

GPS測位データ解析
地震データ
GPS測位データ

津波の判定
地殻変位の予測
スパコンの組込指示

地方自治体

津波浸水予測被害予測
10© NEC Corporation 2015

情報配信サーバ
東北⼤学
災害科学国際研究所
NEC Group Internal Use Only

緊急モードでジョブを実行
津波シミュレーション

東北⼤学・⼤阪⼤学

解決策３：広域並列分散システムの構築▌東北⼤学，⼤阪⼤学のスーパーコンピュータを利⽤▌耐障害性の向上
東北⼤学，⼤阪⼤学でそれぞれバックアップ▌計算資源の拡⼤
全国の都市への普及が可能
各都市のニーズに合わせた処理を実現

広帯域ネットワーク
SINET・JGN

11© NEC Corporation 2015

NEC Group Internal Use Only

処理時間
⼤阪

仙台

7分

地震検知
震源の特定
津波の可能性判断

断層モデル推定4分(東北⼤学)

4分(⼤阪⼤学)

データ転送
数百KB

データ転送
数百KB

津波浸⽔シミュレーション

津波浸⽔シミュレーション(⼤阪⼤学サイバーメディアセンター）(東北⼤学サイバーサイエンスセンター)

3分
データ転送
容量1.4GB
3分

12© NEC Corporation 2015

データ転送
容量1.4GB

可視化
NEC Group Internal Use Only

将来構想
⼤阪

仙台

地震検知
震源の特定
津波の可能性判断

断層モデル推定

13

地震検知
震源の特定
津波の可能性判断

相互バッ
クアップ

断層モデル推定

津波浸⽔シミュレーション

津波浸⽔シミュレーション

可視化

可視化

© NEC Corporation 2015

NEC Group Internal Use Only

まとめ と 予定▌地震発⽣後，20分以内に津波浸⽔被害予測を⾏うシステムを開発
 １０ｍメッシュによる予測
 スーパーコンピュータの活⽤▌広域⼤域ネットワークの活⽤ 広域並列分散システムを実現▌⾼知県，⾼知市向けに運⽤中▌今後 システムの完全⼆重化
 ⾼知から全国へサービス拡⼤14© NEC Corporation 2015

NEC Group Internal Use Only