ものづくりに HPC を活用するためのツールとケーススタディーQ U A RTE R LY N E WS LE TTE R / SU MME R 2 014

提供：北海道大学，スズキ（株），理研 AICS

VO L .

産学連携で実現するプロセス統合

自動車のプロセスイノベーション
北海道大学 坪倉 誠

産業界に HPC クラウド環境を提供する

計算科学振興財団 FOCUS

ソフトウェアライブラリ

FrontISTR

4

計算工学ナビ・レポート

産学連携で実現する自動車のプロセスイノベーション〜プロセス統合へ向けて〜
ハイパフォーマンス・コンピューティング (HPC) がもたらす自動車の設計手法の変革について、北海道大学の坪倉誠准教授にその現状と展望を伺いました。産学連携のコン北海道大学 大学院工学研究科
機械宇宙工学専攻 宇宙システム工学講座

ソーシアムによる研究開発が京コンピュータを使った大規模な空力シミュレーションを実現し、さらには設計プロセスの変革につながろうとしています。
はじめに坪倉さんの専門分野と現在の研究テーマを教えてください

立つ点です。
一方、欠点は時空間的に大規模な解析が必要となり、スパコン等のハイエンド計算

坪倉 誠 准教授

エンジンや排気系に対する空気による冷却性能や、車室内での空気の流れによる騒音、さらには泥はね等も重要な課題です。

空気や水等の流れと、流れに関わる複雑・機が必要になる点です。この結果、シミュ開発段階でのこれらの性能評価には、一複合現象（例えば個体構造、熱、化学反応、レーション手法に対しても、最先端のスパ般に風洞を用いての計測が行われてきまし音等）に対して、数値シミュレーション手コンでのチューニングや、大規模計算を実た。ところが特にここ20年の間に、開発法を構築すると共に、この手法を用いた現現するための様々な工夫が必要となります。

期間の短縮とコスト削減を目的として、風

最近ではこの手法を自動車の空力設計問洞に加えて数値シミュレーションが導入さ

流れのシミュレーション手法としては、題に適用し、次世代のものづくりのありかれ、日本の自動車会社の国際競争力の強化

ラージ・エディ・シミュレーション（LES）

たについて、産業界と連携して研究を進めに大きく貢献しました。実際、空力設計のと呼ばれる、乱流場の主要な渦構造を非定ています。

みならず自動車開発全体にコンピュータ支象解明を行っています。

常三次元的に直接解析する方法を用いています。
LES を用いる利点は、渦同士がどのよ

援 設 計（Computer aided engineering,自動車の設計にシミュレーションはどのよCAE）を積極的に導入することで、日本うに生かされているのでしょうか？の自動車会社は欧米と比較すると、ほぼ１うに影響を及ぼしあっているか、また渦と年程度、開発期間を短縮できていると言わ構造・熱・化学反応等がどのように関わり

自動車の空力設計では、走行中の車に作あっているかを直接見ることができるので、用する空気抵抗や前後輪での揚力のバラン一方、空力設計における現在のシミュ現象の物理的メカニズムの解明に大きく役スが重要な指標となります。これに加えて、レーションの使い方は、風洞実験の一部をれています。

京コンピュータで実現したシミュレーションの例
1. 超高精度空気抵抗予測

風洞実験値に対する誤差を7% から2% に向上。
協力：スズキ（株）

2. 超高精度空気抵抗予測

自動車会社の実在実車風洞を京コンピュータに構築し、詳細形状自動車モデルを対象とした高精度空力予測を実現。

3. 蛇行運動する自動車の空力走行安定性メカニズムの解明

協力：マツダ（株）

協力：本田 R&D

基準車両
3500万メッシュ
汎用スパコン解析

改良車両

空力パーツを付加

基準車両

改良車両
23億メッシュ
京スパコン解析

Z=0.6[m]Z=0.9[m]Total Pressure Coefficient-12

計算工学ナビ Vol.401今までとこれからの自動車空力シミュレーション
GFLOPS 級スパコンの登場により実用化した自動車空力シミュレーション。

も使われるようになってきている。

や床下等の複雑形状を数ミリの解像度で再現したシミュレーションが活用

車の運動や構造振動等を空力シミュレーションと連成させ、実験では本質的に再現が難しい、実走行状態に近いシミュレーションが可能となっている。これら

TFLOPS 級スパコンを活用した現在の設計開発現場では、エンジンルームされている。また計算機の急速な発達とソフトウェアの高速化により、時間平均解析（RANS）から実際の非定常渦流れを再現した時間変動解析（LES）

最先端スパコンの 1980性能向上

1990

企業の汎用スパコンによる実現年代 1990

2000

M メガ級

PFLOPS 級スパコン（京コンピュータ）を活用したシミュレーションでは、自動の解析は2020年頃を目途に設計開発現場で実用化すると思われる。

2000
G ギガ級

2010

2010
T テラ級

2020

P ペタ級 FLOPS

自動車空力シミュレーションの歴史

テスト計算

時間平均解析

時間変動解析

車両運動連成解析

シミュレーションに置き換えるというやり

百倍〜千倍高速の京スパコンを使って、近ピュータクラスのペタスケールスパコンで方であり、風洞実験を主体とした空力設計

い将来産業界で実用化すると考えられるシどのようなことができるのかが見えてきたのプロセスそのものが大きく変わっている

ミュレーションをいわば先取りして考えてと共に、こういった大規模解析特有の問題わけではありません。

おこうというわけです。

である、シミュレーションモデルの作成に世界の自動車市場を見た場合、空力設計

コンソーシアムでは、自動車の運動を考かかる工数、大規模解析データのハンドリ

では経験的に一日の長がある欧州の自動車

慮した高速走行時の空力安定性・安全性、ングと可視化、大規模シミュレーションそ会社が空力性能に優れた高級車で勝負する

車室内騒音、エンジンルーム排管系熱害とのものにかかる時間と精度のトレードオフ

一方、韓国等の新興国では日本以上に積極いう三つの空力連成問題にターゲットを絞等も浮き彫りになってきました。

的に CAE 技術を導入することでコストパり、産業界から現在の設計開発において問各社がペタ級スパコンを導入すると思わフォーマンスに優れた大衆車で勝負をかけ題となっているトピックスを提供いただき、れる10年以内にこのような問題を解決してきている現在、日本の自動車産業も設研究者委員が HPCI 戦略プログラム分野４ておくことが、HPC シミュレーションの計・開発プロセスにおける CAE の活用に等で開発している京にチューニングしたシ産業界での実用化にむけて必要となります。

ついて、他国に先んじた新たな活用手法をミュレーションソフトウェアを駆使して、また、京コンピュータでは空力設計上の模索する時期に来ているのではないでしょ

京クラスのスパコンを活用することでどの空気力予測や空力安定性、空力騒音といっうか？

程度の精度と速度で、どのような解析が可た個別の性能評価に対して、その有用性を能か検討しています。あわせてこれらの問示すことができました。しかし実際の自動「新たな活用方法」を拓く手段のひとつと題を産業界で実用化するために、シミュ車開発では、空力性能のみでなく、衝突安してスーパーコンピュータの応用が期待さレーションのプリ・ポスト処理を含めたシ全性性能や動力性能等、多肢に渡る設計プれています

ステム化も行っています。

ロセスで性能評価が必要であり、これらの現在までに、空力設計で最も大切な空気性能の中にはお互いにトレードオフ関係に京コンピュータが開発されたのを契機に、抵抗予測を風洞実験に匹敵する2% 程度の北海道大学が中心になって「HPC による精度で予測することに成功した他、自動車実際の設計では、こういった設計プロセ

自動車用次世代空力・熱設計システムの研のレーンチェンジ時や蛇行走行時の空気力ス間で折衝が行われて最適なバランスの性究開発」という産学連携コンソーシアム

学的な安定性メカニズムの解明や、横風安能が決まっていきますが、これには多大な（2014年7月現在、13の企業と5の大学定性を評価するためのシステムの開発、さ労力と時間が費やされます。複数の設計プ研究機関が参画）を立ち上げ、京コンピューらには車室内騒音予測のための空力・構造ロセスで共通のデータ構造を持つシミュタに代表される最先端のスパコンを使うこ

振動、音響の連成解析フレームワークの開レーションが実現すれば、設計の工数短縮とでどのような新しい空力設計シミュレー発を行ってきました。と自動車の性能向上に大きく貢献することションが可能か、議論しています。
現在、自動車会社が使っているスパコンの性能はおおよそ数十〜数百テラフロップができます。このような各設計を統合する産学協同で成果を蓄積しつつあるわけです

シミュレーション、すなわちプロセス統合ね。最後に今後の展望教えてください

シミュレーションが、産業界では重要になっスと考えられます。これに対して京は十ペタフロップスですから、現在のおおよそ数なるものも少なくありません。てくると思われます。
コンソーシアム活動を通して、京コン
3計算工学ナビ・レポート

産業界に HPCクラウド環境を提供する計算科学振興財団 "FOCUS"
計算科学振興財団（略称 FOCUS）は兵庫県、神戸市、神戸商工会議所の出資によって設立された公的機関。京コンピュータの産業利用の促進、コンピュータシミュレーション技術の普及による産業活性化、そして同技術の普及啓発活動を行っています。スパコン

2014年6月に TOP500中450位を獲得した
FOCUSスパコン Eシステムは Xeon Phiを採用し全48ノードで構成されている。

活用を目指すものづくり企業等を対象にした公的 HPC クラウド・スパコンセンターとして、産業界における広い利用実績を有しています。

公益財団法人計算科学振興財団（以下FOCUS）は産業界に向けて公的なスーパー総理論演算性能272TFLOPS

2011年に導入されたＡからＣの３システムを利用する企業は、HPC 需要の高まコンピューティング環境を提供することを2014年1月 の時点で FOCUS は用途別りによって急増し、2013年度には129社第一のミッションに掲げる組織。企業が持に5台のスーパーコンピュータと大規模なに達した。こうした状況に対応するため、つ小規模な PC クラスタから「京」に代表

高速ストレージを提供している。ユーザー

新たにより性能の優れた D と E の2システされる先端的スーパーコンピュータへの橋は自社のニーズに合うシステムを選択し、ムが導入され、とくに E システムはメニー渡しをすべく、独自のスパコン環境を運営必要なノード数を必要な時間だけ利用するコア・プロセッサ "Xeon Phi" を搭載し、し、一般企業に広く提供している。

ことができる。

2014年6月 の TOP500で450位 に ラ ン

ユーザーは FOCUS スパコンによって最下の図は FOCUS スパコンのシステム構小限のコストで高度な HPC 環境を導入す成を簡略化して示したもの。ユーザーはイ

FOCUS がサービス提供者としてシステることができ、また、FOCUS の教育機能ンターネットを通じてアクセスする。神戸

ム性能の維持と同様に重視しているのはを活用して並列化の技術を磨くことで、究のセンタービルではユーザーが来所して利「利用しやすさ」。ユーザーは申し込みから極的には京クラスの超並列環境にステップ用する端末も提供しているが、基本的に3営業日程度でアカウントを受け取ることアップできる能力を身につけられる。

FOCUS スパコンはクラウドサービスとしができ、演算サーバに空きがあれば随時利

ここではまず FOCUS スパコンの計算機ての利用が想定されている。HPC 分野に用可能となる。

資源とその利用方法について概要を示し、おいてもオンプレミスとクラウドの併用が利用料はノード時間単位で課金され、利次いで FOCUS が提供する技術サポートと一般化しつつあり、FOCUS の資源を自社用 し や す い 水 準 に 設 定 さ れ て い る [ 表1]。

普及啓発活動について解説する。

資源と相補的に使う企業が増えている。

ジョブ実行時間は最長96時間（D、E シス

FOCUS スパコンのシステム構成

ログインサーバフロントエンドサーバ群（36 台）

インターネットte s
sys nodeB
224emtssy desIn
finoiban2nd
40GbeNAS4

計算工学ナビ Vol.4eragsto 0TB
100
バックアップ用ストレージ

B

0T

164
rag
sto TB
360

ps

Ctem
sys odesn22

B システムの性能（1 ノードあたり）
Xeon 4 コア × 4 CPU
512GB RAM / 1200GB HDD
理論演算性能 119GFLOPS
C システムの性能（1 ノードあたり）
Xeon 6 コア × 2 CPU
48GB RAM / 500GB HDD
理論演算性能 108GFLOPS

eag

r
sto

利用者

A システムの性能（1 ノードあたり）
Xeon 6 コア × 2 CPU
48GB RAM / 500GB HDD
理論演算性能 108GFLOPS

Am

2014年1月時点の総理論演算性能は272TFLOPS、総ストレージ容量は3700TB となっている
UTM
ファイアウォール

キングされた高性能機となっている。

大容量高速分散ストレージシステム

DIntemsys odes
n80
finib

and56

Gb

ps

Etem
sys odesn48

D システムの性能（1 ノードあたり）
Xeon 10 コア × 2 CPU
64GB RAM / 6000GB HDD
理論演算性能 400GFLOPS
E システムの性能（1 ノードあたり）
Xeon 10 コア × 2 CPU
Xeon Phi 60 コア × 4 基
64GB RAM / 2000GB HDD
理論演算性能 4444GFLOPS

システム

1ノード時間A システム100円※1

B システム100円

C システム80円

D システム300円

E システム2,700円

※2

割引料金

2～4
5～8
9～16
17～32
33～48
49～64
65～80
81～96
97～112
113以上

95円
90円
85円
80円
75円
70円
65円
60円
55円
50円

FOCUS には隣接施設内の京コンピュータと広帯域回線（10Gbps）で結ばれたアクセスポイントがあり、ユーザーはそこからセキュリティの確保された環境で京を使うことができる。2室の作業用個室にはジョブ管理用端末のほかに大容量メモリを搭載したワークステーション(16コア256GB または512GB) が置かれており、大規模データの入出力やプリポスト処理も快適に行える。

平成26年度のおもな料金。ユーザーの負担を抑えた価格設定である。このほかに追加ストレージや専用フロントエンドサーバ等の料金が設定されている。最新の情報については下記ページを参照。
http://www.j-focus.or.jp/focus/fee.html※1 A システムには並列ノード数に応じて変化

並列ノード数HPCI アクセスポイント神戸［表1］ノード時間あたりの利用料金する割引料金が設定されている。ノード時間あたりの料金は右の表のとおり。ノード日あたり、ノード月あたりの割引料金については上記ページを参照。
※2 賛助会員の E システム利用は700円 / ノード時間。

テムは72時間）。予約制によって、あらかインテル Xeon を採用しており、企業向けとなって開催される講習会等を通じて学習じめ計算資源の確保を行うことができる。

PC クラスタともソフトウェアの互換性がすることが可能だ [ 表3]。

日単位、月単位あるいは年度一括の利用契高い。ユーザーは自前のアプリケーショ技術力向上を目指す企業のニーズに応え約にも対応している。

ンをインストールして使うことになるが、るため、FOCUS では毎月10回程度のセ初年度の利用開始から1万円分までが無多くのソフトウェアについてベンダーとミナーが開催されている。なかでも毎月2料となるトライアルユース制度や、アプリ

FOCUS が事前に動作確認を行っているた

回開催される「FOCUS スパコン利用講習

ケーションの導入・検証を行うソフトウェ

め、そのリストにあるソフトウェアは最低会（基本コース／応用コース）」は新規ユー

アベンダー用アカウントの無償提供といっ限の準備で使い始めることができる。

ザーを対象にしたもので、1日の集中講義た優遇措置も用意されている。

また、目下の取り組みとして、市販ソフを通じて FOCUS スパコンの利用に必要なFOCUS スパコンを利用して得られた成トウェアのサイトライセンスを FOCUS が基礎知識を習得することができる。また、果の公開は任意（企業名は公開）、知的財取得し、それをユーザーに対して計算機と同様に定期開催されている「京を中核とす

産権はすべて利用者に帰属することが明記

同様に従量制課金で提供する試みも進めらる HPCI 活用を見据えた講習会」は、大規されている点も製品開発等に活用するユーれている

ザーにとっては重要だろう。

模並列化に不可欠なプラグラムのチューニ。

[ 表2]

もうひとつソフトウェア関連の取り組ング技術を専門家から直接学ぶ貴重な機会

企業のスパコン活用を促進するためには、みとして力点がおかれているのが、HPCI

まず柔軟かつ低コストなサービス構成が必戦略プログラム分野4によって開発された

FOCUS スパコンを経験したユーザー企要という認識が FOCUS には浸透している。

オープンソースソフトウェアの提供である。

業の43％は、その後なんらかの形で京コユーザーは極めて強力な並列性能を持つ、ンピュータを活用している。企業のスパコソフト面の利用しやすさも重視

ものづくり分野のシミュレーションソフトン利用をサポートする FOCUS の取り組み

ウェアを無料で使うことができ、その利用は、着実に日本のコンピュータシミュレーFOCUS スパコンはすべてプロセッサに技術については東大生産技術研究所が主体ション技術の裾野拡大に貢献している。

対応ソフトウェアとなっている。

料金講習会タイトル

Gaussian 09

120 円

MIZUHO/BioStation

80 円

Parallel CONFLEX

80 円

FrontFlow/blue の 設 FOCUS スパコンと会場内 PC をリモート接続し、メッ
計実務セミナー
シュ生成から計算実行、ポスト処理まで、研究開発・設計現場での CFD 設計実務の一連の作業を体験する［表2］従量制ソフトウェアの料金 (1ノード時間あたり )内容

PHASE/0利用講習会 FOCUS スパコンを利用した計算実行が含まれる実基礎編
用的な電子状態解析
神戸ハンズオン
ABINIT-MP 講習会

BioStation Viewer を用いての相互作用エネルギーの解析

ProteinDF 利 用 講 習 ProteinDF を使って大規模カノニカル分子軌道計算会に取り組む［表3］HPCI 戦略プログラム分野4関連ソフトウェアの講習会（2014年）
東京大学生産技術研究所・革新的シミュレーション研究センターは FOCUS と協力して、ものづくり分野で活用可能な解析ソフトウェアの利用技術を定期的な講習会等を通じて提供している。FOCUS スパコンを実際に用いて解析の実務を手ほどきするハンズオン形式の講習会は現場の技術者に好評。左の写真はFrontFlow/blue とその設計実務セミナーの様子。

Xeon、Xeon Phi は Intel Corporation の商標です
Gaussian は Gaussian Inc. の商標です
MIZUHO/BioStation はみずほ情報総研株式会社の商標です
Parallel CONFLEX はコンフレックス株式会社の商標です5ソフトウエア・ライブラリ

オープンソース構造解析システム

FrontISTR［フロントアイスター］

東京大学 大学院 新領域創成科学研究科
人間環境学専攻

奥田洋司 教授

FrontISTR の先進性と実用性一気に凌ぐのは困難と言えます。しかしなでもありませんが、定式化とプログラムががら、FrontISTR のソフト設計において理解できれば、個別のニーズに応じたカス

FrontISTR（フロントアイスター）は、は、サポートする構造解析機能をすべて並タマイズ化が可能となり、ひいては利用者

京などの超並列スーパーコンピュータ、

列 FEM 計算のための共通基盤ライブラリ（コード開発者）の競争力強化につながりPC クラスタからパソコンまで、さまざま上に実装しています。今後の利用が進むにます。

な環境で稼働するオープンソースの構造解

つれて、前記の並列性能が担保されつつ、短期的視野でブラックボックス的な利用析システムです。アピールポイントは、シ機能と信頼性がさらに向上することが期待

のみが続けば、構造解析プログラムに関わンプルな手続きで優れた並列計算性能を発されます。

る技術の空洞化を招きかねません。さらに、揮できる先進性、および、商用コード並の一方、商用コードの並列計算機への対応豊富な非線形解析機能（プリ・ポストを含も進められていますが、プログラムに手をむ）を有する実用性です [ 表１]。

入れない限り、エンドユーザーの利用レベ

図1にプリント配線基板の熱反りシミュレーションの例を示します。微細な配線パルでは数十並列を超えてなお効率的な性能を発揮することは困難なようです。

信頼性を保証する方法としてソース公開に勝るものはないとも言えます。

産業応用事例

ターンと非線形材料特性を考慮した高精細

商用コードと比較した位置づけを図２に

産業応用は、FrontISTR 開発に携わっな予測により、リフロー工程で加熱された示します。やがては両者の解析性能は同様てきた大学・ソフトウェアベンダとユーザー際の基板反りに起因する半田未着やショーのものに収斂するのかも知れません。こう企業がテーマに応じて共同研究を実施、もトなどの実装不良を防ぐことが解析の目的した意味で、現段階では商用コードとは相しくは、ソフトウェアベンダがユーザーにです。リファイナ利用によるモデルの詳細補的な関係にあります。

対して解析支援・カスタマイズ化サービス化によって解の収束傾向が明らかとなる、などの成果が得られています。

もう一点、商用コードとの大きな差はFrontISTR がオープンソースであること事業を実施、といった形態で進められています。

です。無償であることのメリットは言うま

商用コードとの差異
構造解析機能の豊富さという面において、FrontISTR が長年バージョンアップを重ねてきている商用の構造解析コードを用いられている計算機は、研究室レベル

先進性：並列計算機能
並列線形ソルバー……反復法・直接法、
MPI-OpenMP ハイブリッド並列対応、接触やアセンブリ構造解析に対応した前処理
リファイナ……解析モデル詳細化機能

実用性：非線形解析機能
解析種別……大変形・材料非線形・接触問題の静解析・動解析、固有値解析、熱伝導解析、
流体 - 構造連成解析インターフェイス
材料特性……線形弾性、超弾性、熱弾塑性、粘弾性、クリープ
要素ライブラリ……三角形・四角形平面要素（1次・2次）、四面体・五面体・六面体ソリッド（1次・2次、非適合、選択的次数低減、直交異方性、非圧縮）、三角形・四角形シェル（1次・2次、積層）、梁［表1］FrontISTR の先進性と実用性
高速鉄道のレール・車輪間の動的接触挙動評価

船体ブロック溶接、キャスク、圧力容器など大規模構造物の残留応力評価
複合材料伝動ベルトの接触挙動評価

接触荷重・熱荷重下における電子機器の構造信頼性評価
発電用大型蒸気タービン動翼の流体・構造連成解析
微小構造を考慮した充填ゴムのひずみ評価

脳動脈瘤などの生体系非定常流体・構造連成解析

地震時における地盤・原子力建屋の動的挙動評価

広域地盤領域の周波数応答、断層破壊挙動評価
複雑構造押し出し成型の効率化［図1］プリント配線基板の熱反り解析例
6

計算工学ナビ Vol.4［表2］FrontISTR の産業応用テーマ

商用構造解析コードとオープンソースコード（FrontISTR）の発展

汎用性 ← 解析機能 → 専用化	［図2］ユーザー視点から見たカスタムコード化	
（ものづくりイノベーションへの寄与）	

公開基盤コード化	のパソコンや PC クラスタ、大学・研究所・企業のスパコンなど様々で、京や地球シミュレータの支援を受ける場合もあります。
独自利用のユーザー研究者、ユーザー企業も多くありますが、筆者の知る範囲で産D. 最 新 版 の 配 布（2014 年 8 月 現 在

1. 非営利使用するユーザーに対するフリーVer.4.3）

ソフトウェア公開業務
2. 営利目的での使用（ソフトウェアの販売、業応用テーマを［表2］に示します。
これら研究開発の成果は、可能な範囲でオープンソース版、いわゆる「公開版FrontISTR」の機能拡充や精度・性能向上につながっています。

機能改良・サポート体制
2012年度末に FrontISTR の研究開発プロジェクトは終了しましたが、引き続

上記 Aが、オープンソースならではのテーマ設定です。
FrontISTR 研究会は大学・企業・研究

ソフトウェアを利用した解析サービス、その他、ソフトウェアを利用した一切の営利目的使用）を希望してきた企業との契約検機関の間で情報交換やサービス業務マッチ討、選定及び締結業務ングを行える場として機能することも目指

3. 企業に対する再許諾契約の締結

しています。現時点では研究会への参加は

4. FrontISTR 研究会のホームページへの無償で（登録は必要）、2014年1月6日時

ソフトウェア公開情報等の掲載点で登録メンバー数113名、参加企業数

5. 本受託業務遂行に係わる事務65社です。

き FrontISTR シ ス テ ム（ プ リ・ ポ ス ト

研 究 会 で 用 い た 資 料 や 計 算 デ ー タ、

上記契約のもと、FrontISTR 研究会はREVOCAP_PrePost を含む）の利用促進、2014年度の年間開催予定はすべて WEB

ソフトウェアを MIT ライセンスで配布し産業応用、ソフトウェア資産や解析データ上に掲載されています。ています。MIT ライセンスとは以下のようなものです。の維持管理、機能改良等を目的に、一種のユーザー会である「FrontISTR 研究会」

FrontISTR 研究会が発足しました。これまで1～2ヶ月に1

http://www.multi.k.u-tokyo.ac.jp/FrontISTR

・このソフトウェアを誰でも無償で無制限回の頻度で、以下のような種類のテーマが問い合わせ先に扱って良い。ただし、著作権表示および設定され開催されています。

fstr_seminar@multi.k.u-tokyo.ac.jp

本許諾表示をソフトウェアのすべての複製または重要な部分に記載しなければならな

A. 機能・例題・定式化・プログラム解説編

なお、FrontISTR 研究会は、東京大学

B. 実践編（PC や PC クラスタを用いたハ生産技術研究所革新的シミュレーション研・作者または著作権者は、ソフトウェアにンズオン）

究センターより、以下の業務を受託してい関してなんら責任を負わない。

C. ユーザー事例紹介編

ます。

なぜ構造解析の並列コードが必要か？

近年の計算機はハードウェアの並列化によって高速化と大容量化を実現しい。

結合し、計算の規模と速度をスケールアップしたものがスパコンです。ています。パソコンに搭載された CPU

こうした潮流は今後も続くと思われでは、演算を複数のコアによって同時ます。商用の構造解析コードの多くは実行し、データはキャッシュなど階層

単 一 CPU の 時 代 に 開 発 さ れ ま し た。

的に配置されたメモリによって効率的計算機の本来の性能を発揮し、構造解に処理されます。PC クラスタは、こ析の能力を高度化してゆくためには、うした CPU をさらに10～100個程度、演算とデータ転送の並列化、階層化をネットワークで結合して並列に実行さ考慮したソフトウェア設計の見直しがせます。より高速なメモリやネットワー必要なのです。

クを用いて CPU を数千個かそれ以上( 奥田洋司 )7

ｖっｖ v

今号の表紙

京で実現した大規模自動車シミュレーション

FrontFlow/red-HPC を用いて、「京」コンピュータで実現した大規模自車空力シミュレーションです。一般的な数ミリ～数センチ程度の表面解像度を、0.5mm まで上げることで、対風洞実験誤差を空気抵抗に対して1～2% 程度まで向上することに成功しました。このような大規模シミュレーションでは、シミュレーションそのものの超並列計算機に対するチューニングのみならず、計算モデルの作成から結果の可視化まで、超大規模計算に対応したノウハウの構築が必要となります。ここでは空間格子分割が容易な四面体格子を採用し、京コンピュータで自動的に格子細分化をすることで、総格子数23億セルの格子を自動作成しました。図は渦度によるボリュームレンダリング法による可視化を表しています。
（北海道大学 坪倉誠）

編集後記

表紙にシミュレーションを可視化した画像を掲載するときは、高い解像度のものをご提供いただけるようお願いしています。今回は3000×3000ピクセルのイメージを新たに生成していただきました。小さな渦まで見て取ることができるはずです。ぜひオフィシャルサイトから高解像度版
PDF をダウンロードし、何倍かに拡大してご覧ください。（F）

計算工学ナビ オフィシャルサイト
本誌の PDF 版やソフトウェアライブラリ、ニュースなどのコンテンツを提供している Web サイトは下記の URL からアクセスできます

http://www.cenav.org/

計算工学ナビ Vol.4
発行日：2014年8月31日
発

行：東京大学生産技術研究所
革新的シミュレーション研究センター〒153-8505 東京都目黒区駒場4-6-1
office@ciss.iis.u-tokyo.ac.jp