東京大学情報基 盤センター［ノーズ］［特集］

いま、スーパーコンピュータでCOVID- 19 に立ち向かう［ 連載 ］ nodes の光明

全 学 授 業オンライン化で「ユーザー目線の大 切さ」を痛 感［ 連載 ］ 飛翔するnodes

30 秒ごとに更新する「ゲリラ豪雨予 測システム」を開 発「 冬 眠するブラックホール」の実態を解 明

vol. 1

創刊にあたって
自らの成果を誇る広報誌としてではなく、日ごろ科学雑誌・科学番組に親しまれている方、中学生・高校生、技術者の方など、科学技術に感度の高い方々に、私たちや周りの人々が生み出す研究・開発・サービスの姿をお伝えする。そして、科学技術のいまとこれからを作り、紡ぎ、繋いでいく。そんな媒体として、「 nodes 」は生まれました。
英語で「 結び目」を意味する語であるnode（ノード）は、ICT（ 情報技術 ）の世 界においては特 別な意 味を持ちます。複 雑で重 層 的なネット
ワークに接続されて機能する電子機器や、スーパーコンピュータの超大規模な並列計算のひとつひとつを担う何万台もの計算機がノードと呼ばれ、広大なネットワークを通じて連携しています。
研究の世界においては、多種多様な研究者が、自由な発想でつながっています。大学や研究機関という大きな組織を構成するひとりひとりの意志も、ネットワークを通じてつながっています。東京大学情報基盤センターは、共同利用、研究、教育・ネットワークサービスを通じて、多くのnodesをつなぎ、また自らもつながっていきます。その重層的で動的なつながりが生む無数の物語をいきいきと伝えることで、私たちのかかわる

特集

科学・技術の姿や魅力をお伝えしていきたいと考えています。

いま、スーパーコンピュータでC O V I D - 19 に 立ち向 かう

CONTENTS
p. 03 ［特集］いま、
スーパーコンピュータでCOVID- 19 に立ち向かうp. 07 ［連載］nodes の光明

編集委員長

飯野孝浩

編集委員

小林博樹、関谷貴之、中村遼、塙敏博、松島慎、大林由尚

編集・ライター

清水 修（ ACADEMIC GROOVE MOVEMENT ）全学授業オンライン化で「ユーザー目線の大切さ」を痛感
p. 08 ［連載］飛翔するnodes

30 秒ごとに更新する「ゲリラ豪雨予測システム」を開発「冬眠するブラックホール」の実態を解明

デザイン
印刷
編集・発行

山田哲也（ projectnode ）古田雅美（ opportune design Inc. ）半七写真印刷工業株式会社
東京大学情報基盤センター〒277-0882 千葉県柏市柏の葉 6-2-3 柏 IIキャンパス内

p. 10

nodesのひろがり

2022 年 3月発行／ ISSN 2436-9543（Print）ISSN 2436-9551（Online）

p. 12

編集後記

https://www.itc.u-tokyo.ac.jp©Information Technology Center, The University of Tokyo

2020 年以来、世界を覆う新型コロナウイルス感染症（ COVID- 19 ）の猛威。
一日でも早い終息に向けて、世界中の計算科学・データ科学・計算機科学の研究者が、スーパーコンピュータを用いた様々な研究に取り組んでいます。
本特集では、その最前線を担うスーパーコンピュータがどのような発想で開発・運用されているのか、どのように COVID- 19 対策研究に用いられているのか、本誌へのご感想、ご要望をお寄せください。印刷版の送付のご要望もこちらで承ります。

https://www.itc.u-tokyo.ac.jp/public/nodes/

page 02［表紙写真］東京大学情報基盤センターで2021 年 5月に運用開始したスパコン

Wisteria/BDEC-01 のシミュレーションノード群（ Odyssey ）研究者へのインタビューでご紹介します。
写真：Wisteria/BDEC-01 のシミュレーションノード群（ Odyssey ）計算科学コード
最適化された「 材料
Oakbridge-CXは「工学・ものづくり」、

スーパーコンピュータで人類と地 球を護る
中島研吾 （東京大学情報基盤センター スーパーコンピューティング研究部門 教授）

シミュレーションノード群［ Odyssey ］

モデル、パラメータ

科学」、「エネルギー・物理学」など、計算科学

計算結果

Wisteria/BDEC-01

的な分野での利用が非常に多いです。最近

機械学習

は、特に GPUクラスタを中心に、ゲノム解析

データ・学習ノード群［ Aquarius ］

DDA

や医用画像処理などの「バイオインフォマティ

データ同化クス」や A I に関 連した情 報 科 学の研 究など、

観測データ

データ解析

新しい分野に広く使われるようになっています。
以前から、当センターのスパコンは学内の大KEY POINTS▶ COVID- 19 に関する研究のため、スパコンの利用枠が迅速に用意された。
▶ 大学のスパコンは、「開かれたスパコン」として多くの分野で活用される。
▶ 次世代スパコンはサイバー・フィジカル空間の融合でSociety 5 . 0 実現を目指す。

降、多くの研究者が問題解決のために何らかの貢献をすべく様々な活動を実施してきました。
スーパーコンピュータ（スパコン）
を使用した新型コロナウイルス感染症（ COVID-19 ）に関する研究は米国を中心に世界的に盛んに行われています。我々、情報基盤センタースーパー
コンピューティング研究部門でも、HPCI か情報基盤センターの
スパコンの性能と利用分野
それでは、当センターのスパコンはどのようなシステムで、どんな形で利用されているか、少しご紹介しましょう。

ション」や「三次元地震シミュレーション」等の大規模シミュレーションに使用していました。

2 0 2 1 年 度 前 半 、当センターは 4 つのスー究者です。ここ数年の傾向として、だんだん学仮定したシミュレーション、いわゆるフォワードシ

外ユーザーが増えてきており、今後もますます

ミュレーションを実施していました。現実に近い「 開かれたスパコン」として全 国の研 究 者にような形で震源を仮定することは非常に難しい活用されていくでしょう。

ため、シミュレーションで正しい解を得ることは

世 界のスパコンの処 理 能力を順 位づけしなかなか難しい。そこで、観測データを積極的（ http://www.top500.org/ ）た『 TOP500 』というに利用する手法が、東大地震研の古村孝志

ランキングがあるのですが 、2 0 2 1 年 1 1 月現らの呼びかけに応える形で、COVID-19に関在で、世界 1 位（日本 1 位）
が理化学研究所のパーコンピューティングシステム［ Reedbush 、 「 富 岳 」、世 界 1 6 位（日本 2 位 ）に産 総 研のした。

を運 用していました
Wisteria/BDEC-01］※1する研究に対してスパコン資源を提供してきまO a k f o r e s t - P A C S 、O a k b r i d g e - C X 、「 2 0 2 0 年 度 H P C I システム 利 用 研 究 課が、そのうち、Reedbushは11月末に運用終（ C O V I D - 1 9 ）対 応 臨 時 公 募 」で採 択されが、O a k f o re s t - PA C S は今 年 度 末に運 用に当センターABCI 2.0 、世界 17 位（日本 3 位）のWisteria/BDEC-01（ Odyssey ，
シミュレー

先生らによって提案されています。新しい手法
では、観測データを内挿して初期状態を求め、シミュレーションと観測データによる補正、すな
わちデータ同化を融合した計算を実施し、ある時点でシミュレーションのみに切り替えます。まションノード群 ）が 入っています。また、電力

た、地震シミュレーションを実施するための三当たりの計算効率で評価した『 Green500 』

次元地下構造にはまだ不明な点が多く、地震ルを修正しています。小規模な地震観測デー

ウイルスのタンパク質の挙動に関連した分子

終了予 定です。残る2 つ、Oakbridge-CX 、 も W i s t e r i a / B D E C - 0 1 は上 位に入っておW i s t e r i a / B D E C - 0 1 は今 後 、しばらくの間 、 り、とても効率が良いです。利用者の皆様か

タと機械学習の活用によって、より精度の高シミュレーションが 多いですね。望月祐 志 先らは電 気 代 相 当の負担 金をいただいていまい三次元地下構造モデルを効率よく生成する

すが、2 0 1 2 年 頃のシステムではピーク性 能ための手法の研究も実施されています。

題 募 集における新 型コロナウイルス感 染 症
た課題は、表 1 に示す6 件です。内容としては、了となり、現在、3システムが稼働しています

運用されます。当センターは2010 年から「 学生、杉田有治先生、星野忠次先生の課題は

際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点

いずれも新型コロナウイルスに関連した分子中核拠点」※ 2となっていて、スパコンを運用しシミュレーションです。我が国で C O V I D - 1 9ている7 つの他大学とともにネットワーク拠点に関 連したシミュレーションとして最も広く知を形成し、東大はその中核拠点として活動しられているのは、坪 倉 誠 先 生の「ウイルス飛ています。また、※ 1に示したようにHPCIの第沫 のシミュレーション」です。飛 沫 拡 散 のシ

二階層のひとつとして「富岳」
とともに研究者

ミュレーション映 像は T V 等でもよく放 送されに活用されています。

ていました。このシミュレーションに「 富岳 」が当センターのスパコンは共同利用・共同研

使われていることも良く知られていますが、実究拠点の施設ですので、学内ユーザーと学外は当センターの Oakbridge-CX（ OBCX ）もユーザーの区別はありません。利用者は年間使用されています。

のべ 2,600 人くらいで、55% 以上は学外の研（ http://www.green500.org/ ）というランキングで

1GFLOPSあたり年額 125 円の負担だったのが、現在、Wisteria/BDEC-01 のシミュレー

ションノード群（ Odyssey ）では約 18 円、デー
タ・学習ノード群（ Aquarius ）では約 8 円まで下発生のたびに逆解析を実施して地下構造モデ

スーパーコンピューティングは、従 来の計
算 科 学（ S i m u l a t i o n ，S ）から、データ科 学（ Data ，を含む
D ）、学習・AI（ Lear ning ，L ）幅広い分野で利用されるようになっています。

がってきています。家電などでも新しい機種ほど消費電力が少なくて済みますが、それと同じですね。
次に、利 用 分 野です（ 図 A ）。2 0 2 0 年 度 、

Oakforest-PACSは「地球科学・宇宙科学」、「 材 料 科 学 」、
「エネルギー・物 理 学 」、また、● 外部ネットワーク● 外部リソース研）の研究者が、「 全地球大気環境シミュレー

地震発生時の波動伝播の計算は、震源を2020 年春に世界がコロナ禍に突入して以●サーバー ストレージ、DB 、センサー群、他

気海洋研究所（大海研）
や地震研究所（地震図 B：Wisteria/BDEC-01 の概要
東京大学情報基盤センターで2021 年に運用を開始したスパコン Wisteria/BDEC-01 の概要。
「富岳」と同じCPUを使用

した「シミュレーションノード群（ Odyssey ）」と最新の GPUを搭載した「データ・学習ノード群（ Aquarius ）」から構成され、「計
算・データ・学習（ S+D+L ）」融合により、Society5.0 実現に貢献する。

ました。サイバー空間（仮想空間）とフィジカルンでもパラメータスタディが実施されています。

空間（現実空間）を高度に融合させたシステム

Wisteria/BDEC-01は、データ・学習ノード群

により、経済発展と社会的課題の解決を両立
する、新たな未来社会という位置づけです。

使して、最適なパラメータを効率的に決定し、当センターでは2015 年頃から、「計算・デー

更にSociety 5.0を実現するためのスーパーして開発されたシステムです（図 B ）。

ズム、アプリケーションのための研 究 開 発を携し、
「 S+D+L 」融合を実現するためのソフト

コンピュータシステム、ソフトウェア、アルゴリ
開始し、「 BDEC 計画（ Big Data & Extreme

2 0 2 1 年 5 月 1 4 日 に 運 用 を 開 始し た

Wisteria/BDEC-01はこの BDEC 計画の 1のコンセプトで、2016 年に始まった第 5 期科学技術基本計画のキャッチフレーズとして登場しウェア群の開発も実施しています。

※ 1［ハイパフォーマンス・コンピューティング・インフラストラ

クチャ］「富岳」を中心に全国の大学・研究機関のスパコ

号 機です。このシステムの特 徴はシミュレー

ンをネットワークで結んだシステム。東大情報基盤センター

ションノード群『 Odyssey 』とデータ・学習ノー

える第二階層のひとつとしてこのシステムに組み込まれてド群『 A q u a r i u s 』に分かれているところです。
と同じCPUであるA64FXOdysseyは「富岳」を搭載したFujitsu PRIMEHPC FX1000というシステムで、規模としては「富岳」の約 20分の 1です。Aquarius には最新 GPUであるのため、一 回 の 計 算で正しい 答えがでるわ

Society 5.0は、日本が提唱する未来社会

異なるアーキテクチャに基づくノード群を連と名付けました。
Computing ）」計 算 科 学シミュレーションの多くは非 線 形

Society 5.0 実現への貢献

シミュレーションノード群（ O d y s s e y ）でパラ

タ・学 習（ S + D + L ）」融 合の重 要 性に着目し、 メータスタディを効率的に実施することを目指

NVIDIA A100 Tensorコアを搭載しています。

「 S＋D＋L 」融合による（ Aquarius ）上で、機械学習・AI の手法を駆のスパコンはナショナルフラッグシップシステム（富岳）を支いる。https://www.hpci-office.jp※ 2［ 学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点中

核拠点］北海道大学、東北大学、東京大学、東京工業大学、名古屋大学、京都大学、大阪大学、九州大学にそれぞれ附置するスーパーコンピュータを持つ8つの施設を構成拠点とし、東京大学情報基盤センターがその中核拠点として機能する「ネットワーク型」共同利用・共同研究拠点のこと。https://jhpcn-kyoten.itc.u-tokyo.ac.jp/ja/

けではなく、パラメータを調 整しながら、数 十

中島研吾／専門は数値流体力学、並列数値アルゴリズム。

ケースのシミュレーションを実 施するパラメー

東大工学部航空学科卒業、テキサス大学大学院修士課

タスタディが 必 須です 。天 気 予 報 のシミュ
レーションや坪 倉 先 生の飛 沫シミュレーショ

程修了（航空宇宙工学）、博士（工学）。三菱総合研究所、
東大理学系研究科を経て2008 年より現職。2018 年より

理化学研究所計算科学研究センター副センター長を兼務。

Oakforest-PACS
望月祐志（立教大学理学部化学科）

新型コロナウイルスの主要プロテアーゼに関するフラグメント分子軌道計算

久田俊明（株式会社 UT-Heart 研究所 / 東大）

COVID-19 治療の候補薬 : chloroquine 、hydroxychloroquine 、azithromycinの催不整脈リスクの評価ならびにその低減策に関する研究

杉田有治（理化学研究所・杉田理論分子科学研究室）

新型コロナウィルス表面のタンパク質動的構造予測

Oakbridge-CX
星野 忠次（千葉大学・薬学研究院）
坪倉 誠（神戸大学大学院システム情報学研究科）

Marco Edoardo Rosti（Okinawa Institute of
Science and Technology Graduate University）

計算機解析によるSARS-CoV-2 増殖阻害化合物の探索
室内環境におけるウイルス飛沫感染の予測とその対策：
富岳大規模解析に向けたケーススタディ

GPUクラスタ

汎用CPUクラスタ
Oakforest-PACS

Oakbridge-CX

Reedbush-H

生物科学・
生体力学

データ
科学
生物科学・
生体力学

バイオ
インフォマ
ティクス

産業利用
地球科学・
宇宙科学

エネルギー・
物理学

エネルギー・
物理学

Reedbush-L

工学・
ものつくり

材料科学
材料科学

バイオ
インフォマ
ティクス

生物科学・
生体力学
材料科学
情報科学：

AI

情報科学：
アルゴリズム

情報科学：
アルゴリズム

情報科学：AI

Spreading of polydisperse droplets in a turbulent puff of saturated exhaled air

表 1：2020 年度 HPCI システム利用研究課題募集における新型コロナウイルス感染症（ COVID-19 ）対応 HPCI 臨時公募採択課題

図 A：東京大学情報基盤センターのスパコンシステム2020 年度の分野別利用割合（上記 6 課題は採択課題全体のうち、当センターのスパコンを使用している課題です）

最近は、GPUクラスタのシステムを中心にバイオインフォマティクスや AI 関連な どの新しい分野での利用が増えている。

page 04

生物科学・
生体力学

材料科学

工学・ものつくり地球科学・宇宙科学
材料科学
エネルギー・物理学
情報科学：システム
情報科学：アルゴリズム
情報科学：AI
教育
産業利用
生物科学・生体力学
バイオインフォマティクス
社会科学・経済学
データ科学・データ同化

page 05

nodes の光明

2020 年度 COVID- 19 対応 HPCI 臨時公募採択課題紹介

計算科学が解明するCOVID- 19 の理解と対策

情報基盤センター サービスの裏側

コロナ禍において、講義のオンライン化という難題に教育機関・学生・家庭が否応なく取り組むこととなりました。
その混乱の中において、東京大学では当初の講義スケジュールを遅らせることなく実行することに成功しました。
そのバックボーン・ユーザビリティ向上を担った岡田和也特任助教に話をうかがいました。

採択課題

新型コロナウイルスの主要プロテアーゼに関するフラグメント分子軌道計算

スパコンで薬剤の効果を探る
望月祐志 （立教大学理学部化学科 教授）

全学授業オンライン化で「ユーザー目線の大切さ」を痛感

2020 年度の特別課題で、JCAHPC ※ 1ののタンパク質を計 算したり、複 数のサンプル

分子科学の立場からの貢献を考えてのことで構造を効率よく処理するためにはスーパーコン

した。ただ、当時のスーパーコンピュータは現

ルスの主要（メイン）
プロテアーゼと薬剤候補

ピュータが必要になります。主要プロテアーゼ

在に比べて計算力が小さかったため、再考す

分 子の複 合 体のシミュレーションを行いましのFMO 計算では、薬剤候補として既存のネル

ると不十分なところあります。実際、「 富岳」でO a k f o re s t - PA C Sを使い、新 型コロナウイ

た。計算は、FMO（フラグメント分子軌道）法に拠ります。FMO 法は量子力学な近似の1つ

フィナビルとロピナビルを取りあげ、MD（分子は新型コロナウイルス関係に併せて、インフル

動力学）計算によって生成された多数のサンで、タンパク質のアミノ酸残基と薬剤分子とプル構造を扱って統計的に相互作用を解析しの相互作用を定量的に評価できますが、大型ました。その結果、ネルフィナビルの方がプロエンザウイルス関係の FMO 計算も進めています。こうした試みが、「次のパンデミック」に対する基礎的な備えの1つになれば幸いです。

テアーゼとの安定化が有意に大きく、実験の※ 1［ Joint Center for Advanced High Performance

活性値（ LC50 ）の傾向と符合しました。図は、ネルフィナビルと周 囲のアミノ酸 残 基の M D構造を重ねあわせたもので、相互作用の評価

Computing（最先端 HPC 基盤施設）］当センターと筑波大学計算科学研究センターの教職員が中心となって設計した『 Oakforest-PACS 』（ 当センター設置）を運営する組織。

に揺らぎを取り込む重要性を示唆しています。

望月祐志／専門は計算化学・量子化学。北海道大学理「 富岳 」では2020 年度から続けて、新型コロ学研究科博士後期課程修了。理学博士。日本電気、JST研究員などを経て、2006 年度より立教大学在職。

ナウイルスのスパイクタンパク質の FMO 計算

を続けており、変 異 株も扱っています。実は、ネルフィナビルと相互作用するアミノ酸残基の構造ゆらぎ
薬 剤 候 補としてのネルフィナビル（ 中 央の水 色 主 体の部分）と相互作用するアミノ酸残基を多数の構造揺らぎを計算して重ねた。

FMOによるこうした解析は、今から10 年以上

深く学ぶには前に、インフルエンザウイルスに関して行った

理 化 学 研 究 所 計 算 科 学 研 究センター研 究 成 果

ことがありました。その頃は鳥インフルエンザウ

ピックアップ ▶ https://www.r-ccs.riken.jp/

outreach/topics/20210422-1/

イルスのパンデミックが懸念されており、計算

岡田和也 （東京大学情報基盤センター 情報メディア教育研究部門 特任助教）

我々、情報メディア教育研究部門は、教員が授業の課題や資料を配布したりテストをしたりできる「 学習管理システム（ ITC-LMS ）」の提供や「教育用計算機システム（ ECCS ）」の運用などをやっています。授業ではかなりの台

採択課題

見えない飛沫を可視化する

COVID-19 の流行が始まった時、感染症に対対する理解と防御の重要性を伝えなければ」と思い、研究を始めました。社会啓発という意味

れにより、社会状況に対してタイムリーに情報提供ができています。複数の様々なケースを並て「シミュレーションをして社会に発信する必要

電車の中、パーティションのあるオフィス、GoTo

列にスーパーコンピュータを使って計算できるとがある。飛沫やエアロゾルによる感染がどのよ

トラベルの 移 動 時 の 飛 行 機 やタクシーの 中 、いうのが我々の強みですね。これらの研究に対うに起こっているのかを視覚的に訴え、感染に

不 織 布マスクとウレタンマスクの効 果の違いして、私たちのチームはゴードンベル賞の特別等々、ものすごくたくさんのケースをシミュレート賞（ ACM Gordon Bell Special Prize for

唱、咳、等の発話モデル」の開発ですね。論
文発表よりも先にメディア発表をしているとい
うのも、大きな特徴です。スーパーコンピュータを用いた流 体シミュレーションはシミュレーショ
飛沫飛散シミュレーションの例
満員電車、オフィスのパーティション、移動時の飛行機やタクシー、不織布マスクとウレタンマスクの違いなど、様々なケースを並列してスーパーコンピュータで計算できるのが強み。

page 06

ITC-LMS自体は以前からサービスを提供しをいただきました。
HPC-Based COVID-19 ）ITC-LMSが重い、アクセスできないという状態に陥ってしまいました。問題の原因を突き止めるために、一つ一つのプログラムを精査していく作業が必要になりました。そこでキヤノンさ環境が必要となるため、全学に 1500 台程度

ナ禍では東大全体で学生・教職員を合わせてんからITC-LMS のソースコードを公開してもらのGoogle Workspace for Educationのアられるようにするというが最初の課題でした。4

で、各種ログと突き合わせて、修正する作業をスの提供なども行っています。

ピーク。それに備えて3月頭から現 LMSを納入・定して稼働するようになりました。

の端末を設置しています。他にもGoogle 社

カウント提供、Webサイトのホスティングサービ
昨 年のコロナ禍が 始まった時 期 、東 大は数万人の利用が想定されたので、それに耐え月6日が教養前期課程の授業開始日で最初の運用しているキヤノンITソリューソンズ（以下キ2020 年 3月18日に「全部の授業をスケジュー

ヤノン）さんと打ち合わせを重ねて「同時接続 1た。世間的には「 1ヶ月ずらすのが現実的だ」

近頃ではこのようなシステムはマイクロサー

ル通りオンラインでやります」と声明を出しまし万人」に耐えられるように対応していきました。

などの話がありましたが、本 学では学 事 暦を

ビスアーキテクチャという方法を採用し、クラウ

遅らせずにやることになりました。実は、私たド上で機能ごとに独立して作り、ネットワークでいました。それをプロジェクトに関わる教員全員
繰り返しました。その結果、5月中旬ごろには安アンケートを取って、日々、ユーザビリティを向上
ITC-LMSが多くのユーザに使われ始めると「こういう機 能がほしい」などの要 望が出てく

ちはその前から準備をしていて、田浦センター

結んで互いにデータをやり取りします。そうすれ長が中心となり、いろいろな情報を一元的にば各機能のメンテナンス性が向上し、アクセスを取り、優先順位をつけてユーザビリティを改数が増えた場合、各機能のインスタンスを増や良しました。2021 年もアンケートで2,400 名の（ https://utelecon.adm.u-tokyo.ac.jp/ ）を作っていました。従来は授業の出席を紙にしていけば、システムの負荷を分散でき、急激なアクセスの増加にも柔軟に対応することがるようになったので、2020 年 7月にアンケート

方から回答をいただき、順次優先度の高いものから改良改善をしています。
コロナ禍のオンラインシステム拡充の過程で、マイクロサービスアーキテクチャを採用していま

マニュアルをいろいろ用意しても、ユーザが増え機能を使うことを大前提に全部組み上げていした。そのため、インスタンスとリソースを増やるとそれだけでは伝えきれないことを知りました。

く必要があったわけです。

せばアクセス負荷の増加に柔軟に対応できる同じシステムでも人によって使い方が違うので、
通り一遍のマニュアルだけでは分からない人がし、30 分くらいで計算できるようにしました。そ合いが強いので、様々な状況に合わせて、満員ような膨大な計算の境界条件となる「会話、歌荷を分散できず、その結果、利用者の皆様は書くなどして実施している授業もありましたが、 できます。ITC-LMSもクラウド上で実装される

して感覚的な言説が多くありました。これに対ししました。Oakbridge-CXで行ったのは、その担当教員総出で精査

科目でしか利用されていませんでしたが、コロオンライン授業では実施できないためLMS の坪倉 誠 （神戸大学大学院システム情報学研究科 教授、理研計算科学研究機構 チームリーダー）

私 の 専 門 は 流 体 のシミュレーションです 。

はずでした。しかし、実際に授業が始まると負ていました。コロナ禍以前は全体の 1/5 程度の数の端末が必要になりますが、各授業で同じ閲覧できる「 utelecon 」というポータルサイト

室内環境におけるウイルス飛沫感染の予測とその対策：富岳大規模解析に向けたケーススタディ

すぐには動かないプログラムを

オンラインの授業や会議といった大学のリモート化に関わる情報をワンストップにまとめたサイト「 utelecon（ユーテレコン）」。

2020 年 2月から関係する教職員や学生スタッフ総出で構築され、2022 年現在でも使われている。
https://utelecon.adm.u-tokyo.ac.jp/

出てくるんですね。これはシステムが使われないと気づかなかったことで、「ユーザ目線に立つことの大切さ」を痛感しました。コロナ禍はまだし
ばらく続きそうですから、今後も技術面やユーザ
ビリティに関して学んで行こうと思っています。
岡田和也／専門はコンピュータネットワーク。2014 年 奈良
先端科学技術大学院大学 情報科学研究科 博士後期課

程修了、博士（工学）。2016 年より情報基盤センター 情報

坪倉 誠／専門は流体工学。東京大学 博士（工学）。東

メディア教育研究部門 助教。2022 年より同特任助教。

京工業大学、電気通信大学、北海道大学を経て2015 年より現職。2012 年より理化学研究所 計算科学研究機構
チームリーダーを兼務。

深く学ぶには教育機関のデジタル化の取り組みを後押しする国ンに利用する形状モデルが必要です。精緻な深く学ぶには

立情報学研究所の「 教育機関 DXシンポ」はコロナ

モデルは作るのも計算するのも、スーパーコン

室内環境におけるウイルス飛沫感染の予測とそのwww.nii.ac.jp/event/other/decs/

ピュータを使ってもすごく時 間がかかるのです
が、我々はモデル作成を工夫することで高速化

対策 ▶ https://www.r-ccs.riken.jp/fugaku/

禍の初期から継続して開催されている。▶ https://

history/corona/projects/tsubokura/

page 07秒ごとに更 新 する

三 好 建 正 ︵ 理 化 学 研 究 所 計 算 科 学センター チームリーダー︶﹁ ゲリラ豪雨予測システム﹂を開発

飛 翔 す るnodes

研 究 ピックアップ

30

2019 年 8月25日午前 0 時 40 分における降水強度分布。赤いほど強い雨を表す。左は気象庁高解像度降水ナウキャストの10 分後予

正確に予測することが困難でした。
まず、ゲリラ豪 雨を「 観る」ことができないと予測ができません。従来のレーダは「 5 分毎」の気象させて未来の形を予測するのですが、突発的に成なります。上空で停滞して、くっついてさらに大きくくなってきます。
そこで次に工 夫したのが、ソフトウェア同 士の豪雨を思い浮かべてみると、厚い雲が黒っぽく見え

データの受け渡しの部 分です。元々「データを読ます。雨粒が大きすぎて光が通りにくいから黒く見み込んでシミュレーションするソフトウェア 」と「 観雨の発生を事前に高精度で予測できるようになりまえるんですね。

測データと突き合わせるソフトウェア」は違うソフトした。これは世 界でも群を抜いた「 予 測 」です。現

こういった過程をどうやってシミュレーションするかて、データを渡してやる必要があったんです。大容量のデータなので時間がかかっていました。そこで、るだろう」と予測しています。従来、予測ができるの際の現場で見えているもの」
をコンピュータの中にくっつけてひとつのソフトウェアにしました。そうなるの融合という意味で「予測をどのように社会に生かしは「 10 分後」まででした。しかし、ゲリラ豪雨はわず

作り出します。この際、雨粒以外の湿度や、気温、 とデータをメモリ上で参照するだけで受け渡しをで気圧など、いろいろな気象データをシミュレーション
きるので、大幅に高速化することができました。まることに対して影響を受ける人間活動はいろいろあす。そこで、我々は大気の中で起こることを物理的します。これによりコンピュータが未来に向かってどた、通常、精度の高い科学技術計算を行う場合はりますから、その行動のプライオリティを作っていくこに詳細にシミュレーションする方法を用いて「 30 分

んどん計算していきます。そして、実際観測される64bitの実数を使うというのが当たり前でした。これとにもテクノロジーを活かす。そして、プライオリティ

すみ、さらに単純に倍速で計算ができるようになり声がユーザから出てくるのが理想的な関係ですね。

従来の 100 倍のデータを一度に取得できて、「 30

コンピュータの中に作り出す使うことでゲリラ豪雨を「観る」
ことができるようにな

データと突き合わせながら30 秒毎に30 分後までの在検証中ですが今のところよい結果が出ています。
実はこのシステムを最初に作った時にはこの 30

たとえば、雲ができるプロセスですが……水蒸気が冷やされて水に変わる。すると雲粒ができる。そ

秒毎のデータを1 つ取り込むのに京コンピュータを使っても約 1 時間かかったので、予測にはまだまだ使えませんでした。そこで行なったのは、まずプロ

次に、予測手法。連続のデータを比較して、「左して雲粒同士がぶつかって大きくなっていく。マイグラムの効 率の悪いところを一つ一つ探していくから右に動いてきたものはそのまま右に動き続ける

クロメートルサイズの雲 粒がミリメートルサイズにだろう、こうやって動いてきたからそのまま動き続けなってきます。そうすると重くなって落ちてくるんです「チューニング」という作業です。約 1 時間をなんと

三 木 洋 平 ︵ 東 京 大 学 情 報 基 盤センター スーパーコンピューティング 研 究 部 門 助 教 ︶﹁ 冬 眠 す る ブ ラックホール﹂の実態を解明

世 界 中 で さ ま ざ ま な 分 野 の 研 究 者がスーパーコンピュータ を 用いた 研 究 活 動 を 行っていま す ︒

ここ で は ︑気 象 と ブ ラックホールという2 つの 大 き な 自 然 現 象 の 解 明 に ︑ど のよ う にスーパーコンピュータが用いら れ ているのか を 見 て みましょう ︒

46 万年後Z（光年）タを取り込んで予 測する手 法 」を開 発し、ゲリラ豪ごとの雨粒のデータをつなぎ合わせることで、「実

現場で見えているものを

2 万年後

夫を行い、
「 30 分後の気象を30 秒ごとに新しいデー

在はスマートフォンのアプリとして雨雲の予測が見すぎます。最新の「フェーズドアレイ気象レーダ」はりました。

我々はOakforest-PACSを用いてこのような工なってとても大きい粒になると落ちてきます。ゲリラ

予測をリアルタイムで配信します。予測結果は現秒毎」に取得できるようになりました。このデータを世界でも群を抜いた高精度予測を実現られるようになっています。しかし問題は予測した後。

後」まで予測できる方法を開発しました。

長するゲリラ豪雨の予測には、5 分では間隔が長度が上がってくると、手間に対してあまり速くならなウェアでした。シミュレーションしたら結果を出力しか 5 分で変化してしまうので、予測が難しいわけでデータを測定できます。パラパラ漫画のように連続

簡単に速くなるのですが、徐々にチューニングの精というと、新しいフェーズドアレイ気象レーダの30 秒

測、中央は本研究の予報システムの10 分後予測、右はフェーズドアレイ気象レーダが観測した実際の降水の様子。赤色破線の円内に現れたゲリラ豪雨を本研究の予報システムではより正確に予測できているのがわかる。

これまでの天気予報システムではゲリラ豪雨をけど、それに打ち勝つぐらいの上昇気流があると落ちてくるはずの雨粒が巻き上げられてさらに大きく

90 万年後か約 10 分まで高速化できました。ところが、最初はを32bit の実数にしたことでメモリの容量が半分でsociety5.0とよく言われますが、バーチャルとリアルていくのか」という点が大切です。急に激しい雨が降ごとに「もっとこんな天気予報があれば嬉しい」というました。大きな違いですね。ここで問題になるのが精度の問題ですが、本当に精度が落ちてしまう計
算はほんの一部だということがわかったので、32bitでも問題なかったのです。

三好建正／専門は気象データ同化。京都大学理学部卒業、気象庁に入庁後米国メリーランド大学に留学、博士号（ Ph.

D. in Meteorology ）取得。気象庁予報部、メリーランド大学
助教授を経て2013 年より現職。

深く学ぶには「 30 秒ごとに更新するゲリラ豪雨予報」
プレスリリース ▶ https://www.riken.jp/pr/news/2020/20200821_1/

136 万年後

ガス密度（ g cm -3 ）「活動銀河核」と呼んでいます。
一般的によく知られている円盤銀河では、ガスも回転しているので遠心力が働き、ガスは銀河中心
ガス密度（ g cm -3 ）には落ちていけません。でも、小さな銀河が銀河外縁部に衝突すると、「ゆすられる」
ことで遠心力のバリアを緩めたり壊したりすることができて、
「 中心に

X（光年）

ブラックホールを取り巻くガスの時間進化。上段はトーラスガスが剥ぎ取られ、銀河が冬眠してしまう場合、下段はトーラスガスが生き残り、活性化される場合の結果を、x-z 面の密度分布を用いて示した。上段はトーラスガスが剥ぎ取られてブラックホール活動が停止する場合、下段はトーラスガスが生き残ってブラックホール活動が継続する場合の結果を、x-z 面の密度分布を用いて示した。

数値流体シミュレーション等で調べたのが今回の銀 河の中 心 領 域に突 入する際には活 動 性を停研究成果です。

止 、銀 河の中 心を離れて衝 突する際には活 動を

対象はアンドロメダ銀河。この銀河はごく最近、活性化させると考えられます。こうした軌道の重要性は今まで考えられておらず、銀河とブラックホールの共進化過程への理解を深める上での重要な「銀河衝突はブラックホール活動を活性化させる」

衝突・合体を繰り返しながらだんだん大きくなるとい者は、小さい銀河が降ってくる「銀河衝突」は日常的に起こると考えています。日常的に起こるのだか

陽質量の 10 万倍を超える大質量ブラックホールがブラックホールどうしも合体して成長すれば、母銀らずっとスイッチが入っていてもいい気がするのであります。ブラックホールとは、「強い重力によって河と一緒に成長していくということになります。以上

すが、激しく活動する中心ブラックホールを持った光ですら脱出できない天体」です。銀河中心ブラッが今回の研究の「銀河中心のブラックホールと銀クホールの質量と母銀河の物理量との間には強河のアクティビティ」のごく簡単な前提です。

銀河は近傍宇宙の観測では全体の1% 程度しかないのが疑問として残ります。つまり、「 銀河衝突は

銀河衝突は活動銀河核のスイッチを入れるのか切るのかだけでなく、offすることもあるのではないか」と考え、

活動スイッチをonする（活動銀河核を出現させる）

この研究を始めました。

ブラックホール自身は光りませんが、その周辺領

流体力学で銀河衝突のれますが、具体的にどういう過程をたどったのでしょ

域が明るく光り輝くことはあります。ブラックホール

うか。大きく2 つの考え方があります。一つは「 銀にガスが降り積もっていく際には、ガス同士が擦れ「その後」をシミュレーション

共進化してきたということが観測結果から示唆さ右するのは衝 突してくる衛 星 銀 河 の 軌 道であり、でわかっています。それによると秒速 850kmで100うシナリオが受け入れられています。この時に中心考えられています。だから銀河とブラックホールを考PACSなどのスーパーコンピュータを用いた三次元イッチが入り、活動銀河核となります。したがって、銀河は星やガス、ダークマターなどが集まってでえるにはお互いのことを意識しないといけません。

らかになりました。中心ブラックホールの運命を左

衛星銀河がほとんど中心を貫いたことが先行研究きている天体です。ほとんどの銀河の中心には，太響を及ぼしあいながら成長（共進化）
してきたのだと

実は反対に活動性の停止にも寄与することが明れなくなる状態が起こるのかどうか」をOakforest-

ガスを落とす」ことができるんです。すると活動にスというのがこの研究分野の常識でした。我々研究

い相関関係があることが知られており、お互いに影それを証明するために、「銀河衝突でガスが供給さ

河内のガスがブラックホールにどんどん降り積もっ

あって加熱されます。加熱されたガスは光を放出しスイッチをoffするとはどういう状態か。
「 銀河衝

ていった」
という考え方。もう一つは「 銀河同士がて冷えようとしますが、この光がブラックホールの重突が中心のガスを持ち去ってしまうこともあるので衝突・合体する際にそれぞれの銀河の中心ブラッ

力場から逃げ出せれば、観測できることになります。

はないか」というのが我々の着眼点です。この場合、クホール同士も合体していった」という考え方です。

すると普通の銀河全体よりも強い光が銀河中心のガス欠になるのでブラックホールの活 動は止まっ

銀 河 進 化に関しては、小さい銀 河が 先にできて、ごく狭い領域から出てくることもあり、こうした天体をてしまいます。本当にそんなことが起きるのか……。

万年程度かけて衛星銀河が衝突して抜けていきま

視点を提供しました。この結果から最近多数発見した。これより前に中心ブラックホールが活発に活されている「 急 激に中 心ブラックホールの活 動 性

動していたならば、当時のブラックホール周辺には燃料源となるトーラス（ドーナツ）状のガスがあったはずです。そのトーラス状のガスが 100 万年間続く「 銀河衝突によって吹き付けてくるガス」に吹き飛ばされずに耐えられるかどうかを計算しました。
計算の結果、
トーラス状のガスを吹き飛ばしてブ
ラックホール活動の停止に至る場合もあることが分かりました。ただ、これだけでは他の銀河で起こりうるのかという疑 問が残ります。そこで得られた活動停止条件を他の銀河にも当てはめてみました。
すると多くの場合、銀河衝突によるブラックホール
活動の停止が可能であると結論づけられました。
本研究によって、中心ブラックホールの活動性
を活 性 化するのみと考えられてきた銀 河 衝 突が 、を停 止した兆 候を示す天 体 群 」
を説 明することができるかもしれません。
「 冬眠 」という表現を使ったのは「 外的要因によってエネルギー源（トーラス状のガス）がなくなるが、ガスが溜まればまた活動銀河 核が出 現する」という点が冬 眠のイメージと近いからです。今 後は、「 冬 眠したブラックホールはどのくらいの期間止まっているか」を考えていきたい。そのためには、より大 規 模なシミュレーションを実行可能なWisteria/BDEC-01が活躍してくれそうです。
三木洋平／専門は宇宙物理学・高性能計算。筑波大学数理物質科学研究科修了、修士（理学）、修士（工学）、博士（理学）。筑波大学計算科学研究センターを経て2017 年より現職。

深く学ぶには「冬眠するブラックホール」
プレスリリース ▶ https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/ja/press/z0310_00026.html

専 門は情 報デザインと 野 生 動 物
です ︒これは環ToI

境 問 題の解 決 支 援 として ︑情 報 空 間 と 生 態 系が分か

キロ離 れた立 入 禁 止 区 域 内の森に生 息 す

現 す るシステムの 研 究 で す ︒具 体 的 には ︑福 島 第 一

ちがたく 一 体 化し ︑全 体 として 高 度 な 情 報 処 理 を 実
原 発から
生 動 物 間 センサ・ネットワーク 機 構 ﹂を 用いていま す ︒

る 野 生 動 物の鳴 き 声の長 期 変 化の可 視 化です ︒﹁野
データ解 析はチェルノブイリ原 発 事 故 対 応 を 行 うフラ
禁 止の 空 間で ︑そ う 遠 く ない未 来に途 絶 える 命 も あンスの 研 究 機 関 と 共 同 で 実 施 していま す ︒この 立 入れば︑また新しく 生まれてくる命があります ︒この先
どのように生 き 物 たちがかわっていくのか見 守り 続け
子 が気 になり ︑公 衆 電 話から 電 話 をかけて その 鳴 き

たいのです ︒小 学 生の頃 ︑授 業 中に実 家の飼い猫の様
声 を 聞いて 話 しかけたりしたら ︑なんだか嬉 しかった

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新 任 教 員 の 声 として 自 由 に 作 文 を して く だ さいということ だったので ︑月に着 任 しました

ここでは 私 が最 近 考 えている ︑﹁ 真 の 教 育 とは 何か ﹂ということについて 書
私 は 情 報 基 盤センターデータ 科 学 研 究 部 門に昨 年

いてみたいと 思います ︒
が︑本 学 の 教 員 としては2 0 1 3 年から 活 動 していま す ︒当 初 助 教 として 学 生 の 研 究 指 導 をしていた 頃 は ︑生 の 対 話 の 中 で﹁ 人 を 教 え ︑育 てる ﹂担 当 す るようになり ︑多 数の 人 を 同 時に教 育 す ることの 困 難 さ を 実 感しという 言 葉 通りの 教 育の 実 感 があったので すが︑前 期・後 期 課 程の 講 義 をていま す ︒最 近 では 動 画 等 の 公 開コンテンツな ど も 充 実 してきており ︑特知 識 を 効 率 的に得 る 戦 略は最 適にも 思 えます ︒そのよう な 背 景で ︑本 学に 自 分 が 何 を 知 るべきかを 知 ら ない学 生 にとって ︑低いコストで 得 られるの教 育が高いコストを 要 求して 引 き 換 えに与 えるものはど う あるべき なのれからどう ぞよろし くお願いします ︒

でしょうか? 卓 識 ある 方は私にこっそり 教 えていただけると 幸いで す ︒こ

松 島 慎 ／ 専 門は統 計 的 機 械 学 習・数 理 最 適 化 ︒東 京 大 学 情 報 理 工 学 系 研 究 科 博 士 課 程 修 了 ︑

月 に 広 報 担 当 に 着 任 した 私 の 最 初

博 士︵ 情 報 理工学 ︶︒東 京 大 学 情 報 理工学 系 研 究 科 ︑総 合 文 化 研 究 科 を 経て2 0 2 0 年 度より現 職 ︒

2021年の 大 き な 仕 事 が 広 報 誌 のリニューアルで ︑産 みの 苦
形が見 えてきてワクワクしています ︒お手 元に届いた

しみ を 噛 み 締 めている とこ ろ で す が ︑よ う や く そ の﹂︑いかがでしょう ? 皆 様のご感 想 をぜひお

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と なった︵ なりたい? ︶私 の

広 報 ︑重 力 波 望 遠 鏡

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経て2 0 2 1 年より現 職 ︒

ニュートリノ研 究 ︑

究 科 博 士 後 期 課 程 修 了 ︑博 士︵ 理 学 ︶︒東 大 宇 宙 線 研 ︑高エネ 研での大 林 由 尚 ／ 研 究 の 専 門 は 宇 宙 素 粒 子 物 理 学 ︒名 古 屋 大 学 理 学 研

ください︒センターの研 究 ︑バズらせませんか

何で も ︑面 白いネタがありましたらぜひぜひ ︑教 えてたいと 思います ︒研 究のこと ︑システムのこと ︑その他

知っていただけるように学 内 外 多 方 面に発 信してゆき

念 ながらあまり知られていないようです ︒もっともっとのですが︑最 先 端の研 究 開 発が行われていることは残整 備して くれるありがたい場 所 ︑とは認 識 されているシステムや 事 務・研 究 用ソフトウェア︑ネットワークを思っています ︒情 報 基 盤センター︑外 部からは教 育 用

使 命は︑第 一にはセンターの研 究 を 広 報 することだとセンターの 新 しい

聞かせください︒

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を 活 用して遠 隔 地の情 報 をリアル!!

体 験 をきっかけとした 研 究です ︒よろし くお願いいた

1 時間あたりの鳴き
声累 積時 間（分 ）よる情 報 収 集 機 構の開 発です ︒野 生 動 物にセンサーを 運 搬してもらうこと
報 収 集の達 成 を 目 的 とし進めています ︒自 然 環 境には電 気や通 信のインフ

で ︑野 生 動 物の行 動の記 録や︑人 間が容 易に侵 入できない自 然 環 境での情きるよう ︑さまざまなアイデアを 模 索しています ︒例 え ば ︑野 生 動 物 同 士

ラがありません︒そのよう な 環 境でも 長 期 間にわたって 情 報 収 集が実 現でが遭 遇 した 際にその 仕 草 を 検 出 してデータの 共 有 を 行 うことで 数 珠 繋 ぎにインフラ圏 内にデータを 運 搬 する技 術 などです ︒また国 立 情 報 学 研 究 所が提 供 する学 術 情 報 ネットワークとする 野 生 化 牛の生 態の観 察 を 行 う など ︑これまでに体 験したことのない

タイムに収 集・集 積・分 析 すること を 目 指しています ︒コロナ禍 以 前は対 象
研 究 活 動 を 通して 刺 激 を 受ける 日々でした ︒フィールドに出 られる 日 を 待
ちわびながら︑今できる研 究に勤しんでいます ︒

3

します ︒

︑

小林博樹 （データ科学研究部門 教授）

川 瀬 純 也 ／ 専 門は地 理 情 報 科 学・時 空 間 行 動 分 析 ︒首 都 大 学 東 京︵ 現 東 京 都 立 大 学 ︶大 学 院 都
月より現 職 ︒

4︑

動 物の鳴き声の変化を可視化

市 環 境 科 学 研 究 科 都 市システム科 学 域 博 士 後 期 課 程 修 了 ︑博 士︵ 都 市 科 学 ︶︒東 京 大 学 空 間 情

松島 慎 （データ科学研究部門 准教授）
大林由尚 （情報基盤センター広報担当 特任専門職員）

︒S E 職や海 外 生 活 を 経

累積時間の季節変化

小 林 博 樹 ／ 専 門は情 報デザイン・動 物

気温（℃）

真の教育とは何か
センターの研 究をバズらせるためにさきがけを 経て2 0 2 0 年 度より現 職 ︒創 発 研 究 者 ︒

高線量地帯に生息するウグイスの鳴き声のて東 京 大 学 大 学 院工学 系 研 究 科 修 了 ︒博 士︵工学 ︶︒

時刻（時）現 在 行っている 研 究のひとつは︑野 生 動 物 装 着 型センサーネットワークに鹿児島県口之島の野生化牛（筆者撮影）

報 科 学 研 究センター特 任 研 究 員 を 経て︑2 0 2 0 年

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ひろがり

nodes の10

川瀬純也 （データ科学研究部門 助教）

A
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G
A
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広 報を

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野 生 動 物にセンサーを装 着写真：東京大学情報基盤センターに設置されたHPCI 共用ストレージ
（東拠点）

編集後記

新型コロナウイルスが猛威を振るう2021 年、nodesは産声を上げました。この「コロナ禍」の中、メディアやSNSからこれまでになく感じたのは、あまりに巨大な科学技術への不信、科学技術の軽視でした。しかし、ワクチンや治療薬の開発、聞いたこともないような分野の専門家の専門知が、人々に希望を与え、社会に光明をもたらしています。21 世紀も半ばを迎えるような時代にあって、私たちは再び科学技術との向き合い方を模索しています。
センターのプレゼンスを社会にアピールするという広報誌ではなく、私たちのかかわる幅広い研究、サービス、ビジョン、そして人々を生きたコンテンツとして取り上げ、科学・技術に感度の高い人々に楽しんでもらおうという理想をかかげて、nodesは動き出しました。社会と科学技術をつなぎ、紡ぐ媒体として、その役割を果たしていきたいと考えています。
（ 飯野孝浩）