筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

目次
まえがき ................................................................................................................................................. 2
1

センター組織と構成員 ................................................................................................................. 42

平成 30 年度の活動状況 .............................................................................................................. 83

各研究部門の報告 ....................................................................................................................... 15

I.

素粒子物理研究部門 ................................................................................................................... 15

II.

宇宙物理研究部門 ...................................................................................................................... 40

III.

原子核物理研究部門................................................................................................................... 65

IV.

量子物性研究部門 ...................................................................................................................... 83V.

生命科学研究部門 ................................................................................................................... 110
V-1. 生命機能情報分野 .......................................................................................................... 110
V-2. 分子進化分野 .................................................................................................................. 125

VI.

地球環境研究部門 .................................................................................................................. 140

VII.

高性能計算システム研究部門 ............................................................................................... 155

VIII.

計算情報学研究部門 .............................................................................................................. 207
VIII-1.

データ基盤分野 .......................................................................................................... 207

VIII-2.

計算メディア分野 ...................................................................................................... 229- 1 ─1─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

まえがき
筑波大学計算科学研究センター（以下，センター）は，2018 年に設立 27 年目に入り，次世代の計算科学と高性能コンピューティングの研究開発に向かってより一層の努力を続けることを改めて確認し，次の四半世紀の研究を着実に進めました。
本センターは，1992 年度に設置された計算物理学研究センターを前身とし，2004 年 4 月に改組・拡充されて設立されました。2010 年には，文部科学省共同利用・共同研究拠点「先端学際計算科学共同研究拠点」に認定され，「学際共同利用プログラム」によって，外部の研究
者に計算機資源を提供し幅広く計算科学研究を支援する全国共同利用施設としての役割を果たしています。また，「研究集会開催支援」，「研究者招聘支援」，「共同研究旅費支援」，「短期雇用支援」など，共同研究における研究者や学生の交流を図るための支援も行っています。2018 年度にはさらに，これまで長期間の海外滞在のみを視野に入れていたのに対し，
これをより柔軟かつ効果的に展開するために，センター独自のマンスリーサバティカル制度を開始し，数週間から数ヶ月単位でのサバティカルを奨励し，国際的な研究展開を強力に推し進める新たな試みを開始しました。さらに，こちらからの中期訪問だけでなく，先方からも同じような期間で海外のトップレベル研究者を招聘し，集中した共同研究を支援する中期招聘体制も整えました。
センターでは，科学諸分野と計算機科学分野の協働・融合を軸とした「学際計算科学」を推進し，超高速計算機システム技術の開発を行うと共に，科学の諸領域における超高速シミュレーションおよび大規模データ解析や情報技術の革新的な応用方法の研究を行う，コ・デ
ザインと呼ばれる研究手法を続けていますが，このコンセプトは現在の超高性能・超大規模コンピュータ開発の礎となっています。
センターには，素粒子物理，宇宙物理，原子核物理，量子物性，生命科学，地球環境，高性
能計算システム，計算情報学の 8 つの研究部門があり，38 名の専任教員が従事している他，
任期付助教 3 名，研究員 27 名が在籍しています。また，国際連携として，英国エジンバラ大学，米国ローレンスバークレー国立研究所を始めとする海外 13 機関と MOU を締結するとともに，37 機関（北米 15，欧州 13，アジア・オセアニア 9）と国際共同研究連携を行っています。異分野間連携として，ポスト「京」重点課題・萌芽的課題の推進や，「計算基礎科学連
携拠点」，「宇宙生命計算科学連携拠点」を行っています。国際的教育活動としては韓国 KISTIとの日韓 HPC ウィンタースクールを毎年開催しています。2017 年より開始した「計算メディ
カルサイエンス推進事業」では，計算生体分子医科学，睡眠ビッグデータ解析・自動診断，
3DCG バーチャル手術，計算光バイオイメージングによる医学分野との連携を継続し，医計連携のコンセプトの下，共同研究と人材交流を加速しています。

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─3─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

1 センター組織と構成員

組織人員・教員一覧リスト
センター長

梅村 雅之

副センター長

朴 泰祐

運営協議会

委員長

佐藤 正樹（東京大学）

運営委員会

委員長

梅村 雅之

人事委員会

委員長

梅村 雅之

研究企画室

委員長

梅村 雅之

研究員会議

議長

梅村 雅之

研究開発推進室

先端計算科学推進室

室長

矢花 一浩



次世代計算システム開発室

室長

朴 泰祐

- 4 ─4─筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書



HPCI 推進室

室長

藏増 嘉伸



ビッグデータ・AI 連携推進室

室長

北川 博之



学際計算科学連携室

室長

高橋 大介



計算科学振興室室長

北川 博之

拠点戦略担当主幹

重田 育照

共同研究担当主幹

中務 孝



共同研究委員会

委員長

中務 孝



共同研究運用委員会

委員長

中務 孝

計算機システム運用委員会

委員長

朴 泰祐

情報セキュリティ委員会

委員長

梅村 雅之

最先端共同 HPC 基盤施設施設長
研究部門

田浦 健次朗（東京大学）

副施設長（共同研究員は学内のみ記載）

素粒子物理研究部門
教授

藏増 嘉伸（部門主任）

准教授

吉江 友照、石塚 成人、谷口 裕介

助教

大野 浩史

研究員

浮田 尚哉、吉村 友佑

客員教授青木 愼也（京都大学）

共同研究員

金谷 和至（教授）、山﨑 剛（准教授）

宇宙物理研究部門
教授

梅村 雅之（部門主任）、大須賀 健

准教授

森 正夫、矢島 秀伸

講師

吉川 耕司

助教

Wagner, Alexander、古家 健次

研究員

田中 賢、高水 裕一、安部 牧人

客員准教授

中里 直人（会津大学）

原子核物理研究部門教授

中務 孝（部門主任）、矢花 一浩

講師

橋本 幸男

助教

日野原 伸生研究員

鷲山 広平、Guillaume Scamps、Kai Wen- 5 ─5─

梅村 雅之

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

量子物性研究部門
教授

矢花 一浩（部門主任）

准教授

小泉 裕康、仝 暁民、小野 倫也

講師

前島 展也

主任研究員

山田 篤志

研究員

植本 光治、山田 俊介、竹内 嵩、野田 真志、Hashmi Arqum、
廣川 祐太

共同研究員

日野 健一（教授）、岡田 晋（教授）

生命科学研究部門
生命機能情報分野
教授

重田 育照（部門主任）

准教授

原田 隆平

助教

庄司 光男、栢沼 愛、西澤 宏晃

研究員

鬼頭（西岡） 宏任

共同研究員

広川 貴次（教授）、吉野 龍之介（助教）

分子進化分野教授

稲垣 祐司（分野リーダー）

研究員

石谷 佳之

共同研究員

橋本 哲男（教授）

特任助教

湯山 育子（生命環境系）

地球環境研究部門
教授

田中 博（部門主任）、日下 博幸

助教

松枝 未遠

研究員

山上 晃央、Doan Quang Van、石崎 紀子、荒木共同研究員

植田 宏昭（教授）

高性能計算システム研究部門教授

朴 泰祐（部門主任）、高橋 大介、建部 修見

助教

多田野 寛人、小林 諒平

研究員

藤田 典久

客員准教授

塙 敏博（東京大学）- 6 ─6─

貴光

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

共同研究員

安永 守利（教授）、和田 耕一（教授）、櫻井 鉄也（教授）、
山口 佳樹（准教授）、今倉 暁（准教授）

計算情報学研究部門
データ基盤分野
教授

北川 博之（部門主任）、天笠 俊之

助教

塩川 浩昭、堀江 和正

研究員

Savong Bou、太田 玲央

計算メディア分野
教授

亀田 能成（分野リーダー）

准教授

北原 格

助教

宍戸 英彦

共同研究員

白川 友紀（特命教授）- 7 ─7─筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

2 平成 30 年度の活動状況
2.1 計算科学研究センターの次のステップに向けて筑波大学計算科学研究センターは，2017 年度に設立 26 年目に入り，次の四半世紀の活動に向け新たな一歩を踏み出しました。2018 年度はこれまで続けてきた本センターの歩み，特に計算科学者と計算機科学者が協力し，高性能計算システムの開発とそれを有効利用する計算科学アプリケーションの開発を同時に行うコ・デザインのコンセプトの下，両分野の研究協
力をより一層推進することに加え，特に国際研究展開力の向上と世界トップレベルの研究機
関への進化を目指した活動を行いました。
筑波大学計算科学研究センターは，1992 年（平成 4 年）度に設置された計算物理学研究センターを前身とします。計算物理学研究センターは，岩崎洋一先生（後に初代センター長，筑波大学学長）が，平成 4 年に文部科学省の“学術の新しい展開のためのプログラム（通称新プロ）”に申請した“専用並列計算機による「場の物理」の研究”の採択を受けて設立されたものです。当初は物理学系からの 6 名の振替えと純増で認められた 4 名の教員からなる組織
で，センター独自の建物はありませんでした。そして，物理学計算の超高速化を目指したスーパーコンピュータ「CP-PACS」の開発予算が認められ，計算機棟設置が決まりました。その 4 年後の平成 8 年に，超並列計算機 CP-PACS が完成し，スーパーコンピュータ・トップ
500 の世界第 1 位に登録されました。大学が主導したプロジェクトで，世界最高速のスーパ
ーコンピュータを開発したのは我が国初の快挙でした。CP-PACS の完成は，物理学研究者と計算機工学の専門家の協働が実を結んだものであり，今でこそ広く認知されるようになった
コ・デザインの先駆けでもありました。その後，平成 16 年の国立大学法人化の節目に改組し，部門を拡充して，素粒子宇宙研究部門，物質生命研究部門，地球生物環境研究部門，超高速計算システム研究部門，計算情報学研究部門の５部門からなる計算科学研究センターが発足しました。
その後，平成18年度から国立大学法人運営費交付金特別研究経費の交付を受けて，高性能
超並列クラスタ「PACS-CS」が開発されました。さらに平成19年には，重力演算加速器を融合させた新たなアーキテクチャHMCSを発展させ，特別推進研究に基づく融合型並列計算機「宇宙シミュレータFIRST」が開発されました。平成23年には，特別研究経費の交付により，超並列演算加速器クラスタ「HA-PACS」が製作されました。
また，平成 20 年には，当センターと東京大学情報基盤センター，京都大学学術情報メディアセンター間で，T2K（Tsukuba-Tokyo-Kyoto）オープンスーパーコンピュータアライアンス
を結成し，それぞれの大学のスーパーコンピュータの共同仕様を策定し，筑波大では T2KTsukba を調達しました。これは筑波大学としては初めて超並列クラスタ型スーパーコンピュ
ータを導入すると同時に，筑波大学として初めて米国メーカーによるスーパーコンピュータ- 8 ─8─筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書の導入ということにもなりました。クラスタ型計算機はその後の HA-PACS を経てメニーコ
ア型超並列クラスタ COMA の開発・導入へとつながりました。
この流れを受け，平成 25 年に計算科学研究センターと東京大学情報基盤センターによる，我が国で初めてとなる 2 大学連携によるスーパーコンピュータの開発・運用を目的とした「最先端共同 HPC 基盤施設（JCAHPC）」が設置されました。そして，平成 28 年には，JCAHPCにおいて新たなメニーコア型のスーパーコンピュータ Oakforest-PACS を導入し，我が国最高性能を達成しました（Top500 ランキングでは当時世界第 6 位）。
この間，センター組織として，素粒子と宇宙，物質と生命が独立した部門となるとともに
原子核部門も加わって 8 部門の体制となり，38 名の専任教員を置く大センターへと発展しました。そして，研究開発推進室が設置され，各分野の研究のみならず，計算機工学分野との協働や異分野間連携が広く展開されるようになりました。計算科学研究センターは，平成 22年度からは，文部科学省共同利用・共同研究拠点「先端学際計算科学共同研究拠点」に認定されました。学内では，研究大学強化促進事業の下で，先端的研究型重点研究センターの一つとして位置付けられ，重点的な機能強化が行われると共に，平成 28 年度には予算執行や人事を独立して行う部局となりました。学術センターが独立した部局となるのは，筑波大学では初めてのことです。センターがここまで発展できたのは，文部科学省の多大なご支援，大学執行部の強いサポート，他大学・研究機関の多くの研究者の協力と支援，科学者と計算機工学
者の協働ならびにセンター内の研究者の尽力の賜物であり，この場を借りて関係各位に心より御礼申し上げます。

2.2 平成 30 年度の活動方針
文部科学省共同利用・共同研究拠点「先端学際計算科学共同研究拠点」として，計算機システムの開発・運用，並びにこれを用いた学際計算科学の研究を推進する。「最先端共同 HPC基盤施設」においては，東京大学との協働によりスーパーコンピュータ Oakforest-PACS を運用し，幅広い分野の学術研究に供し，計算科学の発展に資する。また，「計算基礎科学連携拠点」「宇宙生命計算科学連携拠点」「計算メディカルサイエンス推進事業」を中心に，異分野間連携を強化する。さらに，国際共同研究拠点化に向けた研究体制の構築を図る。

2.3 共同利用・共同研究拠点「先端学際計算科学共同研究拠点」の活動状況■ 実施計画
大規模メニーコア型システム Oakforest-PACS（8,208 ノード，25 PFlops），メニーコア型演
算加速クラスタ COMA (PACS-IX)（393 ノード，1,001TFlops）及び GPU 間直接通信機構を持つ演算加速クラスタ HA-PACS／TCA（64 ノード，364TFlops）を計算資源として，プロジェ
クト共同研究を公募し，「学際共同研究プログラム」を実施する。本プログラムは①大規模- 9 ─9─筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

計算によって可能となる計算科学を推進する「重点課題推進プログラム」，②異分野連携・共同研究を支援する「学際開拓プログラム」，③本センターが開発したプログラムやシステ
ムを用いて研究を共同で推進する「共同研究推進プログラム」からなり，学際計算科学の共同研究を推進する。公募する分野は，素粒子，原子核，宇宙，物質科学，生命科学，地球環
境，生物，化学，計算機工学の 9 分野である。共同研究プロジェクトの課題公募は年初めに受け付け，利用状況を勘案し年度後半に追加配分を検討する。
「学際共同研究プログラム」の実施においては，共同研究委員会と共同研究運用委員会を設置して審査を行う。共同研究委員会は，各分野について学外 2 名・学内 1 名からなり，応募課題についてピアレビューを行い，共同研究委員会は審査結果を受けて採否案を策定し，センター長がこれを決定する。共同利用・共同研究に関す情報発信は，本センターHP の他，
各研究分野の研究者コミュニティのメーリングリストを活用して行う。
また，今後のセンターの国際研究拠点化を視野に入れつつ，大型化する学際共同利用申請の処理と円滑なプログラムの運用のため，申請・審査・採択通知・プロジェクト管理等を統合的に処理し電子化し，処理システム自体の英語化を図る。
■ 実施状況
東京大学情報基盤センターと共同設置した「最先端共同 HPC 基盤施設」において，一昨年度導入し運用を開始したメニーコア型大規模スーパーコンピュータシステム Oakforest-PACS
は運用 3 年目に入り安定した稼働率とユーザ利用率を記録した。学際共同利用プログラムにより，素粒子分野，宇宙分野，原子核分野，物質科学分野，生命分野，地球環境分野，生物分
野，化学分野，超高速計算システム分野，計算情報学分野，数値解析分野で，計 79 課題の研究プロジェクトを採択し共同研究を実施した。重点課題についても，学際共同利用プログラムのプロジェクトとして実施した。これらの共同研究により，学術論文 235 件を発表した。
各分野におけるプロジェクト採択数を表 1 に，学際共同利用プログラムによる成果発表論文
数を表 2 に，プログラムの参加状況を表 3 に示す。
表1

各分野における学際共同利用プログラム・プロジェクト採択数

素粒子
15

宇宙
10

原子核
9

物質科学
10

素粒子
12

宇宙
6

原子核
6

物質科学
7

素粒子
10

宇宙
7

原子核
2

物質科学
8

化学
生命
地球環境
1
7
3
計算機ごとの採択数
COMA
化学
生命
地球環境
1
6
3
Oakforest-PACS
化学
生命
地球環境
0
3
2

- 10 ─ 10 ─

生物
2

HPCS
5

計算情報学 数値解析

生物
2

HPCS
2

計算情報学 数値解析

生物
0

HPCS
5

計算情報学 数値解析

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2.4 ᅜ㝿㐃ᦠ࡜␗ศ㔝⼥ྜ ᅜ㝿㐃ᦠ࡜ࡋ࡚㸪ⱥᅜ࢚ࢪࣥࣂࣛ኱Ꮫ㸦EPCC: Edinburgh Parallel Computing Cent㸧࡜ࡢྜྠ࣮࣡ࢡࢩࣙࢵࣉࢆ 12 ᭶࡟ྠ኱Ꮫ࡛⾜࠸㸪ࡲࡓ⡿ᅜ࣮ࣟࣞࣥࢫࣂ࣮ࢡ࣮ࣞᅜ❧◊✲ᡤ㸦LBNL:
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筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

さらに，医学分野との連携により，計算科学による医療技術の開拓を目的とした，「計算メディカルサイエンス推進事業」の本格的活動を開始し，次年度における事業部化の足がかりを作った。

2.5 センターシンポジウムの国際化センターでは毎年 10 月，「学際計算科学による新たな知の発見・統合・創造シンポジウ
ム」の名の下に，センターの活動と先進的計算科学及び高性能計算に関するシンポジウム
を，学際共同利用中間発表会を兼ねて開催してきた。平成 29 年度の同シンポジウムはセンター設立 25 周年シンポジウムとして四半世紀の研究の総括と今後の展開という意味を込めて拡大して行われた。平成 30 年度のシンポジウムでは，今後の国際研究拠点化を睨み，初めてセンターシンポジウムを国際化し，シンポジウムの全講演を英語化，国際シンポジウムとして開催した。
今後，世界トップレベルの国際的研究拠点を目指す上で，様々なイベントやプログラムの英語化は重要なステップである。平成 30 年度における学際共同利用の申請システムの電子化・英語化と，センターシンポジウムの国際化により，今後の活動の基盤を作った。

2.6 今後のあり方
計算科学研究センターは，筑波大学の研究センター組織再編の下で，先端研究センター群の中の世界級研究拠点（R1）に位置付けられた。これにより，全学戦略枠の人員配置やプロ
ジェクト予算の配分等を通じて重点的な機能強化が行われ，平成 28 年度より本学の独立した部局の一つとなり，大学の研究力強化に貢献している。計算科学研究センターは，計算機科学分野と科学諸分野が融合・連携して「学際計算科学」を推進し，我が国の計算科学の発展に資する高性能計算機の開発・運用を行っている。筑波大学の理念は，国，機関，学内組織などの境界を超えた教育研究のトランスボーダー化の加速であり，計算科学研究センターの役割は，計算科学を通じた学際融合と国際化の加速である。学際計算科学は，計算機工学と科学諸分野の融合だけでなく，科学の異分野間融合の高い可能性をもつものであり，当センターでは「計算」を共通軸とした共同研究が多く行われている。センターが推進する「宇宙生命計算科学連携」および「計算基礎科学連携」は，分野の境界を越えたグローバルな研究展開を実践できる拠点であり，既に様々な異分野間共同研究が進んでいる。また，医計連
携を目指す「計算メディカルサイエンス推進事業」は，医学分野との連携基盤を作るものであり，将来は産業界との連携へと発展していく。今後，これらセンターのもつ学際性と人材育成によって，機能強化・特色化を加速し，国際的なハブ拠点へと発展させる。これらの活動全てについて，世界トップレベルの国際研究拠点に向けた発展を目指し，活性化と成果の創出を目指す。
- 13 ─ 13 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩- 14 -

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筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

3 各研究部門の報告
I. 素粒子物理研究部門
メンバー
教授

藏増 嘉伸、青木愼也（客員研究員）、金谷 和至（共同研究員）

准教授

石塚 成人、谷口

裕介、吉江

助教

大野 浩史

研究員

浮田 尚哉、吉村

学生

大学院生

友照、山﨑

剛（共同研究員）

友佑

6 名、学類生5名

概要
当部門では、数理物質系との密接な連携のもと、格子 QCD の大型シミュレーション研究を推進している。2016 年秋から JCAHPC（最先端共同 HPC 基盤施設：筑波大学と東京大学両機
関の教職員が中心となり設計するスーパーコンピュータシステムを設置し、最先端の大規模高性能計算基盤を構築・運営するための組織）において Oakforest-PACS（略称「OFP」: ピー
ク演算性能 25PFLOPS の超並列クラスタ計算機、HPC(High Performance Computing)向けとしては「京」を超える国内最高性能システム）が稼働を開始した。昨年度に引き続き、本年度も筑波大学を中心とした PACS Collaboration に基づく共同研究体制のもと、OFP を用いた大型プロジェクト研究を推進した。これと並行して、有限温度・有限密度 QCD の研究、K→ππ 崩
壊におけるハドロン行列要素計算、テンソルネットワーク(TN)形式に基づく格子ゲージ理論・
スピンモデルの研究、標準理論を超える物理の探求など、活発な研究活動を行った。さらに、
格子 QCD 配位やその他のデータを共有する為のデータグリッド ILDG/JLDG の構築・整備を推進した。
国内の計算科学全体の動向として、2015 年度で終了した HPCI 戦略プログラムの後継として、「ポスト「京」で重点的に取り組むべき社会的・科学的課題」に関するアプリケーション
開発・研究開発が始まっている。現在 9 つの重点課題が設定されており、9 番目の課題である「宇宙の基本法則と進化の解明」が素粒子物理・原子核物理・宇宙物理分野が対象とする基礎科学的研究課題である。その活動は、http://www.jicfus.jp/jp に詳しい。また、重点課題と並行して、2016 年度から 4 つの萌芽的課題が設定され、1 番目の課題である「基礎科学のフロ
ンティア− 極限への挑戦」は基礎科学における分野横断的な研究課題であり、本グループも分担機関として参加している。

- 15 ─ 15 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

研究成果
PACS Collaboration による Oakforest-PACS を用いた大規模シミュレーション（藏増、石塚、谷口、山崎、吉江、浮田）
2016 年秋に JCAHPC において Oakforest-PACS(OFP)が導入され、稼働を開始した。OFP は
ピーク演算性能が 25PFlops であり、「京」コンピュータの 2 倍以上の理論演算性能を持つスーパーコンピュータである。平成 29 年度に引き続き、平成 30 年度も PACS Collaboration に基づく共同研究体制のもと、OFP を用いて物理点における 2+1 フレーバーQCD の大規模シミュレーションを推進した。
過去 30 年以上にわたり、格子 QCD は主にハドロン単体の諸性質解明を目指して来た。現在の世界的な状況においては、2 つの大きな問題点が存在する。まず、物理点直上でのシミュ
レーションが可能になったことは事実だが、実際には物理点のみで物理量の評価を行えるほどの精度を得るレベルには至っていない。次に、現在の格子 QCD シミュレーションにおける物理量計算は“テーラーメイド”であると評されている。これは、目的とする物理量計算に応じて、適当と思われる物理パラメータ（クォーク質量や空間体積など）を選んでシミュレーションすることを意味している。この場合、例えば、同じゲージ配位を用いた計算であっても、ある物理量に対しては良く実験値と合うが、他の物理量に関しては実験値を再現しないということが起こりうる。OFP を用いたプロジェクトでは、複数の格子間隔において物理点直上で(10fm)3 超の大空間体積を持つシミュレーションを行うことによって、上記 2 つの課題を克服した計算を実現する。
平成 29 年度は、格子サイズ 1284 と 644（現在世界の格子 QCD 計算で典型的に採用されている格子サイズ）の配位上で π 中間子質量と崩壊定数の計算を行い、両格子サイズ上での結果に差異が見えることから、有限体積効果（系統誤差の一つ）の存在を確認した。平成 30 年度は、計算手法の改良によって更なる高精度計算を実現し、有限サイズ効果の定量的解析に成功した。図 1(左)は、格子サイズ 1284 と 644 の配位上で計算された π 中間子の 2 点相関関数
Cπ(t) を 用 い て 、 そ れ ぞ れ に つ い て 時 間 t に お け る π 中 間 子 の 局 所 有 効 質 量mπeff(t)=ln(Cπ(t)/Cπ(t+1))をプロットしたものである。黒シンボルは 1284 格子サイズの結果で、青シンボルは 644 格子サイズの結果である。両者の有限サイズ効果による差異は 2.1(8)%である。また、図 1(右)は、格子サイズ 1284 と 644 の配位上で計算された π 中間子崩壊定数を比較したものである。644 格子サイズの結果(青シンボル) は 1284 格子サイズの結果(黒シンボル)と誤差 1σ の範囲でかろうじて一致しているが、reweighting(再重み付け) 法によって 1284 格子
サイズと 644 格子サイズの π 中間子質量が等しくなるようにすると（図 1(左)の赤シンボル参照）赤シンボルで表された結果となり、有限サイズ効果による差異は 0.66(33)%となる。これ
らの結果は、研究論文 A-1 で発表済みである.

- 16 ─ 16 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

図 1: 格子サイズ 1284 と 644 における π 中間子局所有効質量（左）と π 中間子崩壊定数（右）。
格子 QCD によるクォークを自由度とした原子核の直接構成（藏増、山﨑）
藏増、山﨑は宇川名誉教授との共同研究により、2010年世界で初めて格子QCDによるヘリ
ウム原子核の構成に成功し、そののち2核子系の束縛状態である重陽子の構成にも成功した。
これらの計算は、計算コストを抑えるためにクェンチ近似かつ重いクォーク質量を用いた試
験的なものであった。その後、広島大学石川健一准教授を共同研究者に加え、真空偏極効果を取り入れた2+1フレーバーQCDシミュレーションを行い、試験的計算より現実世界に近い状
況でのヘリウム原子核および2核子系の束縛エネルギー計算に成功した。この計算はπ中間子
質量0.5GeVと0.3GeV のクォーク質量を用いたものであり、物理点（π中間子質量0.14GeVに相当）よりも重い質量を用いていた。この成果を踏まえ、京コンピュータで生成された964格
子サイズのゲージ配位を用いた現実に近いπ中間子質量0.146GeVでの軽原子核束縛エネルギ
ー計算を進めている。この計算は統計誤差を抑えることが非常に難しく、ヘリウム原子核については有意な結果は得られていないが、重陽子については現状で実験値から予測された値を再現する結果が見え始めている。今後は統計誤差を小さくするために、計算方法の改良も含めて研究を継続していく。
また、これまでの束縛エネルギー計算に含まれる可能性のある励起状態からの系統誤差について、重いクォーク質量を用いた超高精度計算による調査を行った。具体的には、異なる二つの演算子、指数型演算子とウォール型演算子を用いた計算を比較した。励起状態の寄与が抑えられていない小さな虚時間領域では、二つの演算子から得られた結果は異なる。ウォール型演算子では、励起状態が抑えられるまでに大きな虚時間領域を取る必要があるが、その領域で得られた束縛エネルギーは、指数型演算子から得られた結果と一致した。これまでの計算で用いている指数型演算子では、励起状態の寄与はウォール型演算子よりも小さな虚時間で抑えられるため、これまでの計算では励起状態の系統誤差は十分小さいと考えられる。
さらに、ウォール型演算子から得られる有効エネルギー差の体積依存性を調べた。束縛状
態、2核子散乱状態、核子-励起核子散乱状態を考慮し、各状態のエネルギーを別計算で得られ- 17 ─ 17 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ
筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
年度 年次報告書

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た値で固定した解析を行った。図2に、各体積の有効エネルギー差のフィット結果と2核子散஘≧ែ࡜᰾Ꮚ-ບ㉳᰾Ꮚᩓ஘≧ែࡢಀᩘࡢయ✚౫Ꮡᛶࢆ♧ࡍࠋࡇࡢ⤖ᯝ࠿ࡽࠊ࢛࣮࢘ࣝᆺ₇⟬
乱状態と核子-励起核子散乱状態の係数の体積依存性を示す。この結果から、ウォール型演算子は体積が大きくなると散乱状態の寄与が体積に比例して大きくなることを示した。ࡘࡲࡾࠊ
つまり、
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ウォール型演算子を用いた有効二核子エネルギー差。各体積の色に対応する破線はࣇ࢕ࢵࢺ㛵ᩘǻ(
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は束縛状態、2核子散フィット関数ΔENNeff=Σ
乱状態、核子-励起核子散乱状態に対応する。実線は各体積での指数型演算子から得られた束஘≧ែࠊ᰾Ꮚ-ບ㉳᰾Ꮚᩓ஘≧ែ࡟ᑐᛂࡍࡿࠋᐇ⥺ࡣྛయ✚࡛ࡢᣦᩘᆺ₇⟬Ꮚ࠿ࡽᚓࡽࢀࡓ᮰

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縛エネルギーの値。(右) ᩓ஘≧ែಀᩘẚࡢయ✚౫ᏑᛶࠋⲔⰍ࡜᱈Ⰽ◚⥺ࡣࣇ࢕ࢵࢺ⤖ᯝࠋ
散乱状態係数比の体積依存性。茶色と桃色破線はフィット結果。
格子 QCD を用いた核子構造研究（藏増、山﨑） ᱁Ꮚࢆ⏝࠸ࡓ᰾Ꮚᵓ㐀◊✲㸦⸝ቑࠊᒣ㷂㸧㝧Ꮚ࡜୰ᛶᏊ㸦᰾Ꮚ㸧ࡣࢡ࢛࣮ࢡࡢ᮰⦡≧ែ࡛࠶ࡾࠊࡑࡢᵓ㐀ࢆヲ⣽࡟ㄪ࡭ࡿࡓࡵ࡟ࡣࠊ
陽子と中性子（核子）はクォークの束縛状態であり、その構造を詳細に調べるためには、ᙉ࠸┦஫స⏝ࡢ➨୍ཎ⌮ィ⟬࡛࠶ࡿ᱁Ꮚ
強い相互作用の第一原理計算である格子 QCD ࢆ⏝࠸ࡓィ⟬ࡀᚲせ࡛࠶ࡿࠋࡇࢀࡲ࡛࡟᱁Ꮚ
を用いた計算が必要である。これまでに格子を用いて、核子構造に関係する核子形状因子研究が行なわれてきたが、非常に良い精度
QCD ࢆ⏝࠸࡚ࠊ᰾Ꮚᵓ㐀࡟㛵ಀࡍࡿ᰾Ꮚᙧ≧ᅉᏊ◊✲ࡀ⾜࡞ࢃࢀ࡚ࡁࡓࡀࠊ㠀ᖖ࡟Ⰻ࠸⢭ᗘ࡛ᐃࡉࢀ࡚࠸ࡿᐇ㦂್ࢆ෌⌧࡛ࡁ࡚࠸࡞࠿ࡗࡓࠋ
で測定されている実験値を再現できていなかった。
⸝ቑࠊᒣ㷂ࡣࠊᏱᕝྡ㄃ᩍᤵ࡜ࠊᗈᓥ኱Ꮫ▼ᕝ೺୍෸ᩍᤵࠊᮾ໭኱Ꮫబࠎᮌ຾୍෸ᩍᤵࠊ⌮藏増、山﨑は、宇川名誉教授と、広島大学石川健一准教授、東北大学佐々木勝一准教授、理研計算科学研究センター新谷栄悟研究員、東北大学大学院生塚本夏基氏とともに、PACS◊ィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮᪂㇂ᰤᝅ◊✲ဨࠊᮾ໭኱Ꮫ኱Ꮫ㝔⏕ሯᮏኟᇶẶ࡜࡜ࡶ࡟ࠊPACS

Collaboration࡟࠾࠸࡚ࠊ⌧ᐇࡢࢡ࢛࣮ࢡ㉁㔞࡟ᴟࡵ࡚㏆࠸ࣃ࣓࣮ࣛࢱ㸦ʌ୰㛫Ꮚ㉁㔞146MeV㸧
Collaborationにおいて、現実のクォーク質量に極めて近いパラメータ（π中間子質量146MeV）ࢆ⏝࠸ࡓ᰾Ꮚᙧ≧ᅉᏊィ⟬ࢆ⾜࡞࠸ࠊㄽᩥ࡜ࡋ࡚ࡲ࡜ࡵࡓ㸦◊✲ㄽᩥA-4㸧ࠋࡉࡽ࡟ࠊ⌧ᐇⓗを用いた核子形状因子計算を行ない、論文としてまとめた（研究論文A-4）。さらに、現実的
ࢡ࢛࣮ࢡ㉁㔞┤ୖ࡛ࠊ୍㎶ࡀ10fmࢆ㉸࠼ࡿయ✚ࡢࢤ࣮ࢪ㓄఩ࠕPACS10ࠖ㓄఩ࢆ⏝࠸ࡓィ⟬ࢆ
クォーク質量直上で、一辺が10fmを超える体積のゲージ配位「PACS10」配位を用いた計算を⾜ࡗࡓ㸦◊✲ㄽᩥA-5㸧ࠋࡑࡢ⤖ᯝࢆᅗ3࡟ࡲ࡜ࡵࡿࠋᅗ3ࡣࠊ㟁☢ᙧ≧ᅉᏊ࠿ࡽᚓࡽࢀࡓⲴ㟁
行った（研究論文A-5）。その結果を図3にまとめる。図3は、電磁形状因子から得られた荷電༙ᚄ¥‫ۃ‬r࡟ࡘ࠸࡚ࠊᮏィ⟬⤖ᯝ(㟷ሬ୸)࡜ᐇ㦂್(⥳⥺)ࠊཬ、磁気的半径√〈rB2‫〉ۄ‬Vࠊ☢Ẽ⬟⋡ȝ、磁気能率μVについて、本計算結果(青塗丸)と実験値(緑線)、及
半径√〈rE2‫〉ۄ‬Vࠊ☢Ẽⓗ༙ᚄ¥‫ۃ‬r

び以前の結果(白抜き青丸)を比較したものである。本計算は研究論文A-6の結果(PACS’18) ࡼよࡧ௨๓ࡢ⤖ᯝ(ⓑᢤࡁ㟷୸)ࢆẚ㍑ࡋࡓࡶࡢ࡛࠶ࡿࠋᮏィ⟬ࡣ◊✲ㄽᩥA-6ࡢ⤖ᯝ(PACS’18)ࡾࡶ㧗⢭ᗘ࡛࠶ࡾࠊᐇ㦂࡜Ⰻࡃ୍⮴ࡋࡓ⤖ᯝࡀᚓࡽࢀࡓࠋⲴ㟁༙ᚄࡢᐇ㦂್ࡢ㐪࠸ࡣ㝧Ꮚࣃ
りも高精度であり、実験と良く一致した結果が得られた。荷電半径の実験値の違いは陽子パࢬࣝ࡜ࡋ࡚▱ࡽࢀ࡚࠾ࡾࠊ௒ᚋࡉࡽ࡞ࡿ㧗⢭ᗘィ⟬ࢆ⾜࠸ࠊࡇࡢࣃࢬࣝࡢゎ᫂࡟ᣮᡓࡍࡿィズルとして知られており、今後さらなる高精度計算を行い、このパズルの解明に挑戦する計
画である。
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ືⓗ 2+1 ࣇ࣮ࣞࣂ࣮኱つᶍ᱁Ꮚ QCD ࢩ࣑࣮ࣗࣞࢩࣙࣥࢆ⾜࠺ࡇ࡜࡛ࠊCKM ⾜ิせ⣲ࡢ୍ࡘ࡛࠶ࡿ Vus㸦ࡢ⤯ᑐ್㸧ࡢỴᐃࢆ⾜ࡗࡓࠋࡇࡢ≀⌮㔞ࡣࢡ࢛࣮ࢡࡢୡ௦㛫ΰྜࢆ⾲ࡍ⾜ิ࡛࠶ࡿ CKM ⾜ิࡢ⾜ิせ⣲ࡢ࠺ࡕࠊ࢔ࢵࣉࢡ࢛࣮ࢡ࡜ࢫࢺࣞࣥࢪࢡ࢛࣮ࢡࡢΰྜࡢᗘྜ࠸ࢆ⾲ࡍ㔞࡛࠶ࡿࠋࡇࡢ⾜ิࡣᶆ‽⌮ㄽ࡟࠾࠸࡚ࣘࢽࢱ࣮ࣜᛶࢆᣢࡘ࡜⪃࠼ࡽࢀࠊࣘࢽࢱ࣮ࣜᛶࡢ
☜ㄆࢆ⾜࠺ࡇ࡜࡛ᶆ‽⌮ㄽࢆ㉸࠼ࡿ≀⌮ࡢ᳨ドࢆ⾜࠺ࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࡿࠋVus ࡢࡢࢭ࣑ࣞࣉࢺࢽࢵࢡᔂቯࡢᔂቯ⋡ࢆ

ᐃࡣ K ୰㛫Ꮚࡾࠊࡑࡇ࠿ࡽ|Vus|࡜ࢭ࣑ࣞࣉࢺࢽࢵࢡᙧ≧ᅉᏊ࡜࿧ࡤ

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QCD ࡢప࢚ࢿࣝࢠ࣮᭷ຠ⌮ㄽ࡛࠶ࡿ࢔ࢵࣉࠊࢲ࢘ࣥࠊࢫࢺࣞࣥࢪࢡ࢛࣮ࢡࡢ࢝࢖ࣛࣝᑐ⛠ᛶࡢ◚ࢀࡀ㛵ࢃࡿ SU(3)࢝࢖ࣛࣝᦤືㄽ࠿ࡽᚓࡽࢀࡓᙧ≧ᅉᏊࡢ⾲ᘧ➼ࢆ౑ࡗ࡚ࠊCKM ⾜ิせ⣲ࡢホ౯࡟ᚲせ࡞㐠ື㔞⛣⾜ࡀࢮ࡛ࣟࡢᙧ≧ᅉᏊࡢ⤖ᯝࢆホ౯ࠊࡇࢀ࡜ᐇ㦂⤖ᯝࢆ⤌ࡳྜࢃ
ࡏ࡚ࠊ|Vus|ࡢホ౯ࢆ⾜࠸ࠊᶆ‽⌮ㄽࡢண ࡜↓▩┪࡞⤖ᯝࢆᚓࡓࠋᅗ 4 ࡟ࡣࠊᮏ◊✲⤖ᯝ(㉥ᅄゅ࡜㉥୸)࡜ᶆ‽ᶍᆺࡢண(ⲔⰍᖏ)ࠊཬࡧࡇࢀࡲ࡛ࡢ◊✲⤖ᯝࢆ♧ࡍࠋ௒ᚋࡣヲ⣽࡞⣔⤫ㄗᕪࡢぢ✚ࡶࡾࠊලయⓗ࡟ࡣࠊບ㉳≧ែࡢᐤ୚ࡸ㞳ᩓ໬ㄗᕪࡢホ౯➼ࢆ⾜࠺ணᐃ࡛࠶ࡿࠋ

- 19 -

─ 19 ─

⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ
筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
年度 年次報告書

0.22

|Vus|
0.221 0.222 0.223 0.224 0.225 0.226 0.227 0.228 0.229

This work

0.23

ChPT
mono

Form factor

ETM Nf=2+1+1
FNAL/MILC Nf=2+1+1
JLQCD Nf=2+1
RBC/UKQCD Nf=2+1
FNAL/MILC Nf=2+1
ETM Nf=2
PDG result (decay constant)
PDG result (form factor)
PACS Nf=2+1 (decay constant)

Decay constant ratioᅗ
図 4: |Vus|ࡢ௚ࡢ◊✲⤖ᯝ(ᙧ≧ᅉᏊࡢィ⟬⤖ᯝࠊᔂቯᐃᩘࡢẚࡢィ⟬⤖ᯝ࠿ࡽ)࡜ࡢẚ㍑ࠋⲔ
|Vus|の他の研究結果(形状因子の計算結果、崩壊定数の比の計算結果から)との比較。茶Ⰽࡢᖏࡣ⾜ิࡢࣘࢽࢱ࣮ࣜᛶ࠿ࡽồࡲࡿᶆ‽⌮ㄽࡢண ࠋ
色の帯は CKM 行列のユニタリー性から求まる標準理論の予測。
 ሙࡢ⌮ㄽⓗ┦஫స⏝⠊ᅖෆࡢ
場の理論的相互作用範囲内の Bethe-Salpeter Ἴື㛵ᩘ㸦⸝ቑࠊᒣ㷂㸧
波動関数（藏増、山﨑）ሙࡢ⌮ㄽ࡛ᐃ⩏ࡉࢀࡿ஧య⢏ᏊBethe-SalpeterἼື㛵ᩘ࠿ࡽࡣࠊከࡃࡢ᱁ᏊQCDᩓ஘఩┦ᕪ
場の理論で定義される二体粒子Bethe-Salpeter波動関数からは、多くの格子QCD散乱位相差計算で使われてきた有限体積法が導出できるだけでなく、実験で観測される質量殻上散乱振ィ⟬࡛౑ࢃࢀ࡚ࡁࡓ᭷㝈య✚ἲࡀᑟฟ࡛ࡁࡿࡔࡅ࡛࡞ࡃࠊᐇ㦂࡛ほࡉࢀࡿ㉁㔞Ẇୖᩓ஘᣺ᖜࢆ୍⯡໬ࡋࡓ༙㉁㔞Ẇእᩓ஘᣺ᖜࢆồࡵࡿබᘧࡶᑟฟ࡛ࡁࡿࠋ⸝ቑࠊᒣ㷂ࡣࠊ᫖ᖺᗘᑟฟ
幅を一般化した半質量殻外散乱振幅を求める公式も導出できる。藏増、山﨑は、昨年度導出ࡋࡓBethe-SalpeterἼື㛵ᩘ࡜ᩓ஘᣺ᖜࡢ㛵ಀᘧࢆඖ࡟㆟ㄽࢆⓎᒎࡉࡏ㸦◊✲ㄽᩥA-6㸧ࠊ
したBethe-Salpeter波動関数と散乱振幅の関係式を元に議論を発展させ（研究論文A-6）、⌧ᅾࠊ
現在、
他グループで用いられている計算方法から正しい結果を得るために必要な条件を議論した。
௚ࢢ࣮ࣝࣉ࡛⏝࠸ࡽࢀ࡚࠸ࡿィ⟬᪉ἲ࠿ࡽṇࡋ࠸⤖ᯝࢆᚓࡿࡓࡵ࡟ᚲせ࡞᮲௳ࢆ㆟ㄽࡋࡓࠋ ᱁Ꮚ࡟ࡼࡿ┦஫స⏝⠊ᅖෆࡢ Bethe-Salpeter Ἴື㛵ᩘࢆ⏝࠸ࡓᩓ஘᣺ᖜ
格子 QCD による相互作用範囲内の波動関数を用いた散乱振幅  （藏増、山﨑）㸦⸝ቑࠊᒣ㷂㸧ᩓ஘㛗ࡣࠊ⢏Ꮚ㛫ࡢ┦஫స⏝ࢆ≉ᚩ࡙ࡅࡿᇶᮏⓗ࡞≀⌮㔞࡛࠶ࡿࠋࡇࢀࡲ࡛ࠊ┦஫స⏝⠊
散乱長は、粒子間の相互作用を特徴づける基本的な物理量である。これまで、相互作用範ᅖእࡢBethe-SalpeterἼື㛵ᩘ࠿ࡽᑟฟࡉࢀࡓ᭷㝈య✚ἲ࡟ࡼࡾ✀ࠎࡢᩓ஘㛗ࡀィ⟬ࡉࢀ࡚ࡁ
囲外のBethe-Salpeter波動関数から導出された有限体積法により種々の散乱長が計算されてきた。滑川、相互作用範囲内のBethe-Salpeter波動関数を用いて散乱ࡓࠋ⁥ᕝࠊ山崎は2π中間子系において、ᒣᓮࡣʌ୰㛫Ꮚ⣔࡟࠾࠸࡚ࠊ┦஫స⏝⠊ᅖෆࡢBethe-SalpeterἼື㛵ᩘࢆ⏝࠸࡚ᩓ஘᣺ᖜࢆỴᐃࡋࡓ㸦◊✲ㄽᩥA-7㸧ࠋᚓࡽࢀࡓᩓ஘᣺ᖜ࠿ࡽᩓ஘㛗ࢆィ⟬ࡋࠊ᪤Ꮡࡢᡭἲ࡛ồࡵ
振幅を決定した（研究論文A-7）。得られた散乱振幅から散乱長を計算し、既存の手法で求めࡽࢀࡓ⤖ᯝ࡜ࡢ୍⮴ࡀ☜ㄆ࡛ࡁࡓࠋຍ࠼࡚ࠊ༙࢜ࣇࢩ࢙ࣝᩓ஘᣺ᖜィ⟬࡟ୡ⏺࡛ึࡵ࡚ᡂຌ
られた結果との一致が確認できた。加えて、半オフシェル散乱振幅計算に世界で初めて成功ࡋࡓࠋᖹᡂ30ᖺᗘࡣࠊࡉࡽ࡟ᩓ஘᣺ᖜࡢʌ୰㛫Ꮚ㉁㔞౫Ꮡᛶࢆㄪ࡭ࠊㄽᩥ࡜ࡋ࡚ࡲ࡜ࡵࡓ㸦◊した。平成30年度は、さらに散乱振幅のπ中間子質量依存性を調べ、論文としてまとめた（研✲ㄽᩥB-4㸧ࠋࡇࡢㄽᩥ࡛ࡣࠊ₇⟬Ꮚ౫Ꮡᛶࡸ⹫᫬㛫౫Ꮡᛶ࡞࡝ࡢᩓ஘᣺ᖜࡢᛶ㉁࡟ࡘ࠸࡚ࡶ
究論文B-4）。この論文では、演算子依存性や虚時間依存性などの散乱振幅の性質についても㆟ㄽࢆ⾜ࡗࡓࠋ
議論を行った。
K ୰㛫Ꮚᔂቯ᣺ᖜࡢ◊✲㸦▼ሯࠊྜྷỤ㸧
中間子崩壊振幅の研究（石塚、吉江）⣲⢏Ꮚᶆ‽ᶍᆺ࡟ࡣࠊ᫇࠿ࡽࡢᮍゎỴ࡞ၥ㢟࡛ࠊ࠿ࡘᶆ‽ᶍᆺࡢ᳨ド࡟࠾࠸࡚ᴟࡵ࡚㔜せ
素粒子標準模型には、昔からの未解決な問題で、かつ標準模型の検証において極めて重要な問題が残されている。K ୰㛫Ꮚᔂቯ࡛ࡢ
中間子崩壊での ǻ,
ΔI=1/2則の解明と、CP 㠀ಖᏑࣃ࣓࣮ࣛࢱ(ࣅƍࣅ)ࡢ
非保存パラメータ(ϵ′/ϵ)の࡞ၥ㢟ࡀṧࡉࢀ࡚࠸ࡿࠋK ๎ࡢゎ᫂࡜ࠊCP-- 20 -─ 20 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩⌮ㄽ࠿ࡽࡢண ࡛࠶ࡿࠋࡇࢀࡽࡢၥ㢟࡟ࡣࠊK ୰㛫Ꮚࡀ஧ࡘࡢ ʌ ୰㛫Ꮚ࡟ᔂቯࡍࡿሙྜࡢᔂ
ቯ᣺ᖜࡢィ⟬ࡀᚲせ࡛࠶ࡿࠋ▼ሯࠊྜྷỤࡽࡣࠊ᱁Ꮚ QCD ࡟ࡼࡾᔂቯ᣺ᖜࢆᩘ್ィ⟬ࡋࠊၥ㢟ࡢ◊✲ࢆ⾜ࡗࡓࠋʌ ୰㛫Ꮚ㉁㔞 mʌ=250MeV ࡢඖ࡛ࠊ⤊≧ែࡢ ʌ ୰㛫Ꮚ≧ែࡀ㐠ື㔞ࢆࡶࡗࡓ≀⌮ⓗ࡞ᔂቯ㐣⛬࡟ࡘ࠸࡚ィ⟬ࡋࡓ㸦◊✲ㄽᩥ A-8㸧ࠋࡇࡢィ⟬࡟ࡼࡾࠊǻ,  ๎ࡢ඙ೃࢆぢࡿࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࡓࠋCP 㠀ಖᏑࣃ࣓࣮ࣛࢱ(ࣅƍࣅ)࡟㛵ࡋ࡚ࡣࠊᐇ㦂್ࢆ෌⌧ࡍࡿ⤖ᯝࡀᚓࡽࢀࡓ: Re(ࣅƍࣅ) = (1.94±5.72)×10í3,(ᐇ㦂್: (1.66±0.23)×10í3)ࠋᶆ‽ᶍᆺ࠿ࡽᐇ㦂್ࢆ෌⌧࡛ࡁࡓࡇ࡜ࡣ୍ᐃࡢᡂᯝ࡛ࡣ࠶ࡿࡀࠊࡼࡾヲ⣽࡞ᶆ‽ᶍᆺࡢ᳨ドࡢࡓࡵ࡟ࡣࠊCP 㠀ಖᏑࣃ࣓࣮ࣛࢱࡢ᭷㝈್ࢆồࡵࡿᚲせࡀ࠶ࡿࠋࡑࡢࡓࡵ࡟ࡣ⌧ᅾࡢィ⟬ㄗᕪࢆ 1/5 ௨ୗ࡟ࡍࡿᚲせࡀ࠶ࡿࠋ⌧ᅾࠊK ୰㛫Ꮚࠊʌ ୰㛫Ꮚࡢ₇⟬ᏊࢆᨵⰋࡋ⤫ィㄗᕪࢆᑠࡉࡃࡍࡿࡇ࡜ࢆ⪃࠼ࠊࡑࡢヨ㦂ィ⟬ࢆ⾜ࡗ࡚࠸ࡿࠋ
 Gradient flow ࡟ࡼࡿ K ୰㛫Ꮚ B ࣃ࣓࣮ࣛࢱࡢ◊✲㸦㇂ཱྀ㸧
K୰㛫ᏊࡢK0-K0barΰྜࡣࠊ㛫᥋ⓗ࡞CPࡢ◚ࢀࢆ୚࠼ࡿ㔜せ࡞≀⌮⌧㇟࡛࠶ࡿࠋK0-K0bar
ΰྜࡢᐇ㦂⤖ᯝ࠿ࡽᙅ࠸┦஫స⏝ࡢCKM ⾜ิせ⣲ࢆᘬࡁฟࡍࡓࡵ࡟ࡣࠊᙉ࠸┦஫స⏝࡟ࡼࡿ⿵ṇ㡯࡛࠶ࡿBࣃ࣓࣮ࣛࢱBKࢆ㔞ᏊⰍຊᏛ࡟ᇶ࡙ࡁホ౯ࡋ࡚࠾ࡃᚲせࡀ࠶ࡿࠋ㠀ᦤືㄽⓗၥ㢟࡞ࡢ࡛ࠊィ⟬ᶵࢆ⏝࠸ࡓ᱁Ꮚ࡟ࡼࡿホ౯ࡀ㔜せ࡛ࠊከࡃࡢඛ⾜◊✲ࡀ࠶ࡿࠋࢲࣈ࣮ࣛၥ
㢟ࢆ㑊ࡅ࡚Wilsonࣇ࢙࣑ࣝ࢜ࣥ࡟ࡼࡾBࣃ࣓࣮ࣛࢱࢆホ౯ࡋࡼ࠺࡜ࡍࡿ࡜ࠊᚑ᮶ࡢィ⟬࡛ࡣࠊ࢝࢖ࣛࣝᑐ⛠ᛶࡢ㝧࡞◚ࢀࡢࡓࡵ࡟ࠊᮏ᮶࢝࢖ࣛࣝᑐ⛠ᛶ࠿ࡽ⚗ࡌࡽࢀ࡚࠸ࡿᐤ୚ࡀΰධࡋ
࡚ࡋࡲ࠸ࠊࡇࢀࢆᕪࡋᘬࡁࡍࡿࡓࡵ࡟኱ࡁ࡞ㄗᕪࡀࡶࡓࡽࡉࢀ࡚࠸ࡓࠋ
ࡇࡢၥ㢟࡟ᑐࡍࡿゎỴ⟇࡜ࡋ࡚ࠊᡃࠎࡣࢢࣛࢪ࢚ࣥࢺࣇ࣮ࣟࢆ⏝࠸ࡿ᪉ἲࢆ᭷ຊどࡋ࡚࠸ࡿࠋୖグ᭷㝈

ᗘࡢሙྜ࡜ྠᵝ࡟ࠊࢮࣟᗘ࡛ࡶࠊ࢝࢖ࣛࣝᑐ⛠ᛶࡢ㛵ಀࡋࡓ≀⌮㔞ࡢṇࡋࡃࡃࡾࡇࡲࢀࡓ್ࢆホ౯ࡍࡿୖ࡛ࠊࢢࣛࢪ࢚ࣥࢺࣇ࣮ࣟἲࡀ᭷ຊ࡛࠶ࡿ࡜ᮇᚅࡋ࡚࠸ࡿࠋࢢ
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ࡑࢀࡒࢀPCAC㛵ಀᘧࡢᕥ㎶࡜ྑ㎶ࡢホ౯⤖ᯝࢆ⾲ࡋ࡚࠸ࡿࠋᮇᚅ࡝࠾ࡾࠊ୧⪅ࡀࡼࡃ୍⮴ࡋ࡚࠸ࡿࡇ࡜ࡀࢃ࠿ࡿ㸦ᅜෆᏛ఍Ⓨ⾲B-19㸧ࠋࡇࢀࢆཷࡅࠊ㇂ཱྀ࡜㕥ᮌࡣBࣃ࣓࣮ࣛࢱࡢᩘ್ィ⟬࡟╔ᡭࡋࡓࠋᅗ5ࡢྑᅗ࡛ࠊ௒ᅇ

ᐃࡉࢀࡓBࣃ࣓࣮ࣛࢱࡢࣇ࣮ࣟ᫬㛫౫Ꮡᛶࢆ♧ࡍࠋ㯮ࡀྛࣇ࣮ࣟ᫬㛫t࡛ᚓࡽࢀࡓBKࡢ⤖ᯝࢆ⾲ࡋࠊ㟷ࡀࠊᑠࡉ࡞t࡛ࡢ᱁Ꮚㄗᕪࢆ㑊ࡅ࡞ࡀࡽWĺ࡟እᤄࡋࡓ⤖ᯝ࡛࠶ࡿࠋࡇࡇ࠿ࡽBK=0.607(24)ࢆᚓࡓࠋࡓࡔࡋࠊ⌧ᅾィ⟬࡟౑⏝ࡋ࡚࠸ࡿࢡ࢛࣮ࢡ
ࡣ≀⌮ⓗ࡞್࡜ẚࡋ࡚㠀ᖖ࡟㔜࠸㸦mʌҢ630MeV㸧ࠋࡇࡢࡓࡵ࡟ࠊ௒ᅇࡢ⤖ᯝࡣFLAG➼ࡢ⤖ᯝࡼࡾࡶ኱ࡁ࡞್࡜࡞ࡗ࡚࠸ࡿ࡜⪃࠼ࡽࢀࡿ㸦ᅜෆᏛ఍Ⓨ⾲B-20㸧
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─ 25 ─

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─ 26 ─

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筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
年度 年次報告書
4 ࣇ࣮ࣞࣂ࣮᭷㝈ᗘ QCD における臨界終点（藏増、大野）࡟࠾ࡅࡿ⮫⏺⤊Ⅼ㸦⸝ቑࠊ኱㔝㸧
フレーバー有限温度
᭷㝈ᗘ QCD における相転移の次数は、࡟࠾ࡅࡿ┦㌿⛣ࡢḟᩘࡣࠊクォークのフレーバー数及び質量に依存して多様ࢡ࢛࣮ࢡࡢࣇ࣮ࣞࣂ࣮ᩘཬࡧ㉁㔞࡟౫Ꮡࡋ࡚ከᵝ
有限温度に変化すると予想されている。特に、3 ࣇ࣮ࣞࣂ࣮QCD
フレーバーQCD ࡢሙྜࠊࢡ࢛࣮ࢡ㉁㔞
の場合、クォーク質量 0 ࡢᴟ㝈࡛ࡣ
の極限では࡟ኚ໬ࡍࡿ࡜ண᝿ࡉࢀ࡚࠸ࡿࠋ≉࡟ࠊ3

1 ḟ┦㌿⛣࡜࡞ࡾࠊࢡ࢛࣮ࢡ㉁㔞ࢆ኱ࡁࡃࡋ࡚࠸ࡃ࡜ࠊ2次相転移となり、クォーク質量を大きくしていくと、2 ḟ┦㌿⛣Ⅼ࡛࠶ࡿ⮫⏺⤊Ⅼࢆ⤒࡚ࠊ
次相転移点である臨界終点を経て、
ࢡࣟࢫ࣮࢜ࣂ࣮࡟࡞ࡿ࡜ᮇᚅࡉࢀ࡚࠸ࡿࠋࡋ࠿ࡋ࡞ࡀࡽࠊࡇࢀࡲ࡛ࡢ᱁Ꮚ
クロスオーバーになると期待されている。しかしながら、これまでの格子 QCD ◊✲ࡢ⤖ᯝ
研究の結果は、連続極限に近づく程、臨界終点でのクォーク質量が小さくなり、その近づき方も、フェࡣࠊ㐃⥆ᴟ㝈࡟㏆࡙ࡃ⛬ࠊ⮫⏺⤊Ⅼ࡛ࡢࢡ࢛࣮ࢡ㉁㔞ࡀᑠࡉࡃ࡞ࡾࠊࡑࡢ㏆࡙ࡁ᪉ࡶࠊࣇ࢙

࣑ࣝ࢜ࣥస⏝ࡢ㐪࠸࡛኱ࡁࡃ␗࡞ࡿࡇ࡜ࢆ♧ࡋ࡚࠾ࡾࠊᮍࡔ࡟⮫⏺⤊Ⅼࡢ఩⨨࡟ࡘ࠸࡚ࠊ☜ルミオン作用の違いで大きく異なることを示しており、未だに臨界終点の位置について、確ᐃⓗ࡞⤖ᯝࡣᚓࡽࢀ࡚࠸࡞࠸ࠋ
定的な結果は得られていない。
኱㔝ࡣࠊ⟃Ἴ኱ࡢ⸝ቑ჆ఙᩍᤵࠊ金沢大の武田真滋准教授、㔠ἑ኱ࡢṊ⏣┿⁠෸ᩍᤵࠊ理研の中村宜文氏らとともに、⌮◊ࡢ୰ᮧᐅᩥẶࡽ࡜࡜ࡶ࡟ࠊ
大野は、筑波大の藏増嘉伸教授、࢘࢕ࣝࢯࣥᆺࣇ࢙࣑ࣝ࢜ࣥస⏝ࢆ⏝࠸࡚ࠊ᭷㝈 ᗘ4ࣇ࣮ࣞࣂ࣮QCDࡢ⮫⏺⤊Ⅼࢆㄪ࡭ࡓ㸦◊ウィルソン型フェルミオン作用を用いて、有限温度4フレーバーQCDの臨界終点を調べた（研✲ㄽᩥB-13㸧ࠋࡇࡇ࡛ࠊ4ࣇ࣮ࣞࣂ࣮QCDࡣࠊ3ࣇ࣮ࣞࣂ࣮QCD࡜ྠᵝ࡟ࠊࢡ࢛࣮ࢡ㉁㔞0ࡢᴟ
究論文B-13）。ここで、4フレーバーQCDは、3フレーバーQCDと同様に、クォーク質量0の極㝈࡛1ḟ┦㌿⛣ࡀ࠶ࡾࠊࢫࢱࢵ࣮࢞ࢻᆺࣇ࢙࣑ࣝ࢜ࣥస⏝࡛ࡋࡤࡋࡤ␲ၥどࡉࢀ࡚࠸ࡿrooting
限で1次相転移があり、スタッガード型フェルミオン作用でしばしば疑問視されているrootingࡢᚲせࡶ࡞࠸ࡓࡵࠊࢫࢱࢵ࣮࢞ࢻᆺ࡜࢘࢕ࣝࢯࣥᆺࣇ࢙࣑ࣝ࢜ࣥస⏝ࡢ⤖ᯝࢆࡼࡾ⌮᝿ⓗ࡞の必要もないため、スタッガード型とウィルソン型フェルミオン作用の結果をより理想的な᮲௳࡛ẚ㍑࡛ࡁࡿࠋࡼࡗ࡚ࠊ3ࣇ࣮ࣞࣂ࣮QCDࡢ⤖ᯝࢆ᳨ドࡍࡿୖ࡛ࡼ࠸ẚ㍑ᑐ㇟࡜࡞ࡿࠋᮏ
条件で比較できる。よって、3フレーバーQCDの結果を検証する上でよい比較対象となる。本◊✲࡛ࡣ᫬㛫᪉ྥࡢ᱁Ꮚࢧ࢖ࢬࢆ4ࠊ6ࠊ8࡜ࡋ࡚ィ⟬ࢆ⾜࠸ࠊࡑࢀࡽࡢ⤖ᯝࢆ⏝࠸࡚⮫⏺⤊Ⅼ
研究では時間方向の格子サイズを4、6、8として計算を行い、それらの結果を用いて臨界終点ࡢ㐃⥆ᴟ㝈ࢆ࡜ࡗࡓࠋᚓࡽࢀࡓ⤖ᯝࢆࠊඛ⾜◊✲ࡢ3ࣇ࣮ࣞࣂ࣮ࠊ࢘࢕ࣝࢯࣥᆺࣇ࢙࣑ࣝ࢜ࣥ
の連続極限をとった。得られた結果を、先行研究の3フレーバー、ウィルソン型フェルミオン
స⏝࡛ࡢ⤖ᯝ࡜ẚ㍑ࡍࡿ࡜ࠊ4ࣇ࣮ࣞࣂ࣮ࡢሙྜࡢ᪉ࡀࠊ⮫⏺⤊Ⅼ࡟࠾ࡅࡿʌ୰㛫Ꮚ㉁㔞ࡀ኱
作用での結果と比較すると、4フレーバーの場合の方が、臨界終点におけるπ中間子質量が大ࡁ࠸ࡇ࡜ࡀศ࠿ࡗࡓࠋ
きいことが分かった。ࡲࡓࠊ
また、ྠᵝ࡟ࠊ
同様に、ࢫࢱࢵ࣮࢞ࢻᆺࣇ࢙࣑ࣝ࢜ࣥస⏝ࡢ⤖ᯝ࡜ẚ㍑ࡍࡿ࡜ࠊ
スタッガード型フェルミオン作用の結果と比較すると、
3ࠊ4ࣇ࣮ࣞࣂ࣮ඹ࡟ࠊ࢘࢕ࣝࢯࣥᆺࣇ࢙࣑ࣝ࢜ࣥస⏝ࡢ᪉ࡀ኱ࡁ࠸ʌ୰㛫Ꮚ㉁㔞ࢆᣢࡘࡇ࡜ࡀ
3、4フレーバー共に、ウィルソン型フェルミオン作用の方が大きいπ中間子質量を持つことがศ࠿ࡗࡓ㸦ᅗ10㸧ࠋ
分かった（図10）。

ᅗ10:
図10: ⮫⏺⤊Ⅼ࡟࠾ࡅࡿʌ୰㛫Ꮚ㉁㔞ࡢ᱁Ꮚ㛫㝸౫Ꮡᛶࠋ3ࠊ4ࣇ࣮ࣞࣂ࣮࢘࢕ࣝࢯࣥᆺࣇ࢙ࣝ
臨界終点におけるπ中間子質量の格子間隔依存性。3、4フレーバーウィルソン型フェル࣑࢜ࣥస⏝ࡢ⤖ᯝࢆࡑࢀࡒࢀ㟷ࠊ㉥ⰍࡢⅬ࡛♧ࡍࠋྠᵝ࡟ࠊࢫࢱࢵ࣮࢞ࢻᆺࣇ࢙࣑ࣝ࢜ࣥస
ミオン作用の結果をそれぞれ青、赤色の点で示す。同様に、スタッガード型フェルミオン作⏝ࡢ⤖ᯝࢆࡑࢀࡒࢀᶳࠊ⣸ⰍࡢⅬ࡛♧ࡍࠋ
用の結果をそれぞれ橙、紫色の点で示す。

-- 27 -─ 27 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩ࢡ࢛࣮ࢥࢽ࣒࢘ࢫ࣌ࢡࢺࣝ㛵ᩘࡢ◊✲㸦኱㔝㸧᭷㝈ᗘ࡟࠾ࡅࡿࢡ࢛࣮ࢥࢽ࣒࢘ࡢࢫ࣌ࢡࢺࣝ㛵ᩘࡣࠊࢡ࢛࣮ࢥࢽ࣒࢘ࡢ㧗

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ill-posed ၥ㢟࡜ࡋ࡚▱ࡽࢀ࡚࠾ࡾࠊゎࡃࡇ࡜ࡣ୍⯡ⓗ࡟㠀ᖖ࡟ᅔ㞴࡛࠶ࡿࠋ኱㔝ࡣࠊ୺࡟ࠊ⳹
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2014ᖺࠊ⸝ቑ࡜⌮◊ィ⟬⛉Ꮫ◊✲ᶵᵓ㸦⌧⌮◊ィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮㸧ࡢΎỈ≉ู◊✲ဨࡣࠊࢸࣥࢯࣝ⧞ࡾ㎸ࡳ⩌ࢆࢢࣛࢫ࣐ࣥᩘࡶᢅ࠼ࡿࡼ࠺࡟ᣑᙇࡋ㸦ࢢࣛࢫ࣐ࣥࢸࣥࢯࣝ⧞ࡾ㎸ࡳ⩌㸧ࠊୡ⏺࡛ึࡵ࡚ࣇ࢙࣑ࣝ࢜ࣥධࡾࡢࢤ࣮ࢪ⌮ㄽ࡬ࡢᛂ⏝࡟ᡂຌࡋࡓࠋලయⓗ࡟ࡣࠊࢢࣛࢫ࣐ࣥࢸࣥࢯࣝ⧞ࡾ㎸ࡳ⩌ࢆ⏝࠸࡚ࠊș㡯ࡀ᭷ࡿሙྜ࡜↓࠸ሙྜࡢ1ࣇ࣮ࣞࣂ࣮ࡢ2ḟඖ᱁ᏊSchwingerࣔࢹࣝ㸦2ḟඖ᱁ᏊQED㸧࡟࠾ࡅࡿ┦ᵓ㐀ࢆㄪ࡭ࡓࠋࡇࡢ◊✲࡟ࡼࡾࠊࢢࣛࢫ࣐ࣥࢸ
- 28 -

─ 28 ─

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筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
年度 年次報告書

ࣥࢯࣝ⧞ࡾ㎸ࡳ⩌ࡀࠊ⌧ᅾࡢ᱁ᏊQCD 計算が抱える負符号問題や複素作用問題を解決していィ⟬ࡀᢪ࠼ࡿ㈇➢ྕၥ㢟ࡸ」⣲స⏝ၥ㢟ࢆゎỴࡋ࡚࠸ンソル繰り込み群が、現在の格子QCD
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ることを示すことに成功した。今後は、最終目標である4次元QCDへの応用に向け、(i)非可換
ゲージ理論への拡張、(ii)高次元モデルへの応用、(iii)物理量計算のための手法開発、という3ࢤ࣮ࢪ⌮ㄽ࡬ࡢᣑᙇࠊ(ii)㧗ḟඖࣔࢹࣝ࡬ࡢᛂ⏝ࠊ(iii)≀⌮㔞ィ⟬ࡢࡓࡵࡢᡭἲ㛤Ⓨࠊ࡜࠸࠺3ࡘࡢㄢ㢟࡟ྲྀࡾ⤌ࡴᚲせࡀ࠶ࡿࠋࡲࡓࠊ୪⾜ࡋ࡚ࠊ⣲⢏Ꮚ≀⌮࡟࡜ࡗ࡚⯆࿡῝࠸పḟඖࣔࢹ
つの課題に取り組む必要がある。また、並行して、素粒子物理にとって興味深い低次元モデࣝࡢゎᯒࡶ⾜࠺ࠋルの解析も行う。
平成ᖹᡂ 30 年度における課題(i)～(iv)の主要な研究成果は、以下のとおりである。課題(i):ᖺᗘ࡟࠾ࡅࡿㄢ㢟(i)㹼(iv)ࡢ୺せ࡞◊✲ᡂᯝࡣࠊ௨ୗࡢ࡜࠾ࡾ࡛࠶ࡿࠋㄢ㢟(i): 3 次ḟඖ
ゲージ理論を TN ἲ࡟ࡼࡗ࡚ᩘ್ィ⟬ࡍࡿࡓࡵࡢ࢔ࣝࢦࣜࢬ࣒㛤Ⓨࢆ⾜ࡗࡓࠋලయⓗ࡟法によって数値計算するためのアルゴリズム開発を行った。具体的に
元 Z2 ࢤ࣮ࢪ⌮ㄽࢆ
ࡣࠊHigher
は、Higher Order Tensor Renormalization Group(HOTRG)ἲࢆ࣮࣋ࢫ࡜ࡋࡓ࢔ࣝࢦࣜࢬ࣒ᨵⰋࢆ
Group(HOTRG)法をベースとしたアルゴリズム改良を
図 11㸦ᕥ㸧（左）ࡣࠊ
は、行い、3 ḟඖ次元 Z2 ゲージ理論における有限温度相転移の高精度解析に成功した。
⾜࠸ࠊࢤ࣮ࢪ⌮ㄽ࡟࠾ࡅࡿ᭷㝈 ᗘ┦㌿⛣ࡢ㧗⢭ᗘゎᯒ࡟ᡂຌࡋࡓࠋᅗ

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比熱の体積依存性をプロットしたものである。体積が増大するにつれて、期待通り鋭いピーࢡࡀᙧᡂࡉࢀ࡚࠸ࡿࠋࡇࢀࡽࡢゎᯒ⤖ᯝࢆㄽᩥ࡟ࡲ࡜ࡵࠊ⌧ᅾᏛ⾡㞧ㄅ࡟ᢞ✏୰࡛࠶ࡿ㸦◊クが形成されている。これらの解析結果を論文にまとめ、現在学術雑誌に投稿中である（研究論文 B-15㸧ࠋㄢ㢟(ii)ࠊ(iii):
B-15）。課題(ii)、(iii): 一般的に、TN法はモデルの次元が上がるにつれて計算コスト✲ㄽᩥ୍⯡ⓗ࡟ࠊTN ἲࡣࣔࢹࣝࡢḟඖࡀୖࡀࡿ࡟ࡘࢀ࡚ィ⟬ࢥࢫࢺࡀቑ኱ࡍࡿࠋࡑࡢࡓࡵࠊࡇࢀࡲ࡛
ḟඖ
が増大する。そのため、これまで TN ἲࡢ୺࡞ᛂ⏝౛ࡣ
法の主な応用例は 2 ḟඖࣔࢹࣝ࡟㝈ࡽࢀ࡚࠾ࡾࠊ4次元モデルに限られており、4 次元ࣔࢹࣝ࡬ࡢ㐺⏝౛ࡣᏑᅾࡋ࡞࠸ࠋ
モデルへの適用例は存在しない。ࢃࢀࢃࢀࡣࠊ
われわれは、4 ḟඖ࡟࠾ࡅࡿ᭱ࡶ⡆༢࡞ࣔࢹ࡛ࣝ࠶ࡿ࢖ࢪࣥ
次元における最も簡単なモデルであるイジン
グモデルに対して HOTRG ἲࢆᛂ⏝ࡋࠊ┦㌿⛣⌧㇟ࡢゎᯒࢆヨࡳࡓࠋࡑࡢ㝿ࠊ୙⣧≀ࢸࣥࢯ法を応用し、相転移現象の解析を試みた。その際、不純物テンソࢢࣔࢹࣝ࡟ᑐࡋ࡚

ࣝἲ࡜࿧ࡤࢀࡿࢢ࣮ࣜࣥ㛵ᩘィ⟬ᡭἲࢆ⏝࠸࡚ෆ㒊࢚ࢿࣝࢠ࣮ࢆィ⟬ࡋࠊࡑࡢᗘ࣭య✚౫
ル法と呼ばれるグリーン関数計算手法を用いて内部エネルギーを計算し、その温度・体積依
Ꮡᛶࢆヲ⣽࡟ㄪ࡭ࡿࡇ࡜࡟ࡼࡗ࡚┦㌿⛣ࡢḟᩘỴᐃࢆྍ⬟࡜ࡋࡓࠋ௒ᚋㄽᩥࡢྲྀࡾ⧳ࡵࡢస
存性を詳細に調べることによって相転移の次数決定を可能とした。今後論文の取り纏めの作ᴗ࡟ධࡿணᐃ࡛࠶ࡿࠋㄢ㢟(iv)㸸⣲⢏Ꮚᶆ‽⌮ㄽ࠾ࡼࡧࡑࢀࢆ㉸࠼ࡿ⌮ㄽࡢ㔜せ࡞ᵓᡂせ⣲࡜
業に入る予定である。課題(iv)：素粒子標準理論およびそれを超える理論の重要な構成要素とࡋ࡚ࢫ࣮࢝ࣛ⌮ㄽ࡟࠾ࡅࡿ⮬Ⓨⓗᑐ⛠ᛶࡢ◚ࢀࡀ࠶ࡿࠋࡑࡢపḟඖࣔࢹࣝ࡜ࡋ࡚
理
してスカラー理論における自発的対称性の破れがある。その低次元モデルとして 2 ḟඖ
次元 ĳ
φ4 ⌮
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11（右）は臨界結合定数の連続極ᛶࡢ◚ࢀࡀ㉳ࡁࡿ⮫⏺⤖ྜᐃᩘࡢ㧗⢭ᗘィ⟬ࢆ⾜ࡗࡓࠋᅗ㝈࡬ࡢእᤄࡢᵝᏊࢆ⾲ࡋ࡚࠸ࡿࠋ
限への外挿の様子を表している。௚ࢢ࣮ࣝࣉ࡟ࡼࡿ␗࡞ࡿᡭἲ࡛ᚓࡽࢀࡓ⤖ᯝ࡜ẚ㍑ࡍࡿ࡜ࠊ
他グループによる異なる手法で得られた結果と比較すると、㐃⥆ᴟ㝈࡟࠾࠸࡚ᴫࡡㄗᕪࡢ⠊ᅖ࡛▩┪ࡋ࡞࠸⤖ᯝࡀᚓࡽࢀ࡚࠸ࡿ㸦◊✲ㄽᩥ
連続極限において概ね誤差の範囲で矛盾しない結果が得られている（研究論文 A-12㸧ࠋA-12）。


11.6


11.4

Schaich and Loinaz: cluster (2009)
Wozar and Wipf: with SLAC derivative (2012)
Bosetti et al.: worm (2015)
Bronzin et al.: worm with gradient flow (2018)
This work








/c

2

11.2



11
10.8
10.6
10.4

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1



ᅗ11:㸦ᕥ㸧3ḟඖZ⌮ㄽ࡟࠾ࡅࡿ⮫⏺
ゲージ理論における比熱の体積依存性。（右）2次元φ4理論における臨界図11:（左）3次元Z2ࢤ࣮ࢪ⌮ㄽ࡟࠾ࡅࡿẚ⇕ࡢయ✚౫Ꮡᛶࠋ㸦ྑ㸧2ḟඖĳ
結合定数の連続極限への外挿。
⤖ྜᐃᩘࡢ㐃⥆ᴟ㝈࡬ࡢእᤄࠋ

-- 29 -─ 29 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩⣲⢏Ꮚᶆ‽ᶍᆺࢆ㉸࠼ࡓ⌮ㄽࡢ᥈⣴㸦ᒣ㷂㸧࢛࣮࢘࢟ࣥࢢࢸࢡࢽ࣮࢝ࣛᶍᆺࡣ⣲⢏Ꮚᶆ‽ᶍᆺࢆ㉸࠼ࡓ⌮ㄽࡢ᭷ຊ࡞ೃ⿵ࡢ୍ࡘ࡛࠶ࡿࠋ
ࡇࡢᶍᆺࡣࠊᙉ⤖ྜࢤ࣮ࢪ⌮ㄽࡢࢲ࢖ࢼ࣑ࢡࢫ࡟ࡼࡾࠊ⣲⢏Ꮚᶆ‽ᶍᆺ࡛ࡣᡭ࡛୚࠼ࡽࢀ࡚
࠸ࡓ㟁ᙅᑐ⛠ᛶࡢ⮬Ⓨⓗ◚ࢀࡢ㉳※ࢆㄝ࡛᫂ࡁࡿྍ⬟ᛶࡀ࠶ࡿࠋࡋ࠿ࡋࠊࡇࡢᶍᆺࢆᵓ⠏ࡍࡿࡓࡵ࡟ᚲせ࡞ᙉ⤖ྜࢤ࣮ࢪ⌮ㄽ࡟ࡣࠊ㏆ఝⓗඹᙧᑐ⛠ᛶࢆᣢࡘ࡞࡝ࠊ≉Ṧ࡞᮲௳ࡀㄢࡉࢀ
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Collaboration ࡟࠾࠸࡚ࠊ᱁Ꮚࢤ࣮ࢪ⌮ㄽࢆ⏝࠸ࡓᩘ್ィ⟬࠿ࡽࠊࡑࡢࡼ࠺࡞᮲௳ࢆ‶ࡓࡍࢤ࣮ࢪ⌮ㄽࡀᏑᅾࡍࡿ࠿ࡢ᥈⣴ࢆ⾜ࡗ࡚࠸ࡿࠋ
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- 30 -

─ 30 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書「Calculation of Vus from lattice QCD」
2.

鈴木 遊
「Study of Kaon Bag Parameter with Wilson Fermion using Gradient Flow」[修士論文]

1. 秋山 進一郎
「高次テンソル繰り込み群による 4 次元 Ising 模型の比熱の解析」
【2】

集中講義

1. 藏増嘉伸、神戸大学システム情報学研究科客員教授（2018年4月〜2018年9月）「計算科学特論」(集中講義) を担当。

受賞、外部資金、知的財産権等
受賞

外部資金
1.

青木愼也（代表）、一般受託研究、平成26年度採択、『ポスト「京」で重点的に取り組むべき社会的・科学的課題に関するアプリケーション開発・研究開発』重点課題
9：宇宙の基本法則と進化の解明』、208,763千円

2.

金谷和至（代表）、科学研究費補助金・基盤研究(C)、平成27年度採択、「有限温度・
有限密度クォーク物質の物性と相構造」、800千円

3.

藏増嘉伸（分担）、一般受託研究、平成28年度採択、『ポスト「京」で重点的に取り組むべき社会的・科学的課題に関するアプリケーション開発・研究開発』萌芽的課題
1：基礎科学のフロンティア － 極限への挑戦（基礎科学の挑戦－複合・マルチスケール問題を通した極限の探求）』、16,400千円

4.

谷口裕介（代表）、科学研究費補助金・基盤研究(C)、平成30年度採択、「勾配流法を用いたクォーク・グルーオン・プラズマの物性的研究」、910千円

5.

山﨑剛（代表）、科学研究費補助金・若手研究(A)、平成28年度採択、「量子色力学を基にした原子核構造の解明へ向けた基礎研究」、7,200千円

6.

浮田尚哉（代表）、科学研究費補助金、挑戦的萌芽研究、平成28年度採択、「格子数値計算による超対称性の自発的破れの解明」、700千円

知的財産権- 31 ─ 31 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩◊✲ᴗ⦼(1) ◊✲ㄽᩥA) ᰝㄞ௜ࡁㄽᩥ
1.

PACS Collaboration: K.-I. Ishikawa, N. Ishizuka, Y. Kuramashi, Y. Nakamura, Y. Namekawa,Y. Taniguchi, N. Ukita, T. Yamazaki, and T. Yoshi«, “Finite size effect on pseudoscalarmeson sector in 2+1 flavor QCD at the physical point”, Phys.Rev. D99 (2019) no.1, ref.014504.

2.

PACS Collaboration: Naoya Ukita, Ken-Ichi Ishikawa, and Yoshinobu Kuramashi, “Utility ofgeometry in lattice QCD simulations”, Phys.Rev. D98 (2018) no.1, ref.014515.

3.

PACS Collaboration: Taku Izubuchi, Yoshinobu Kuramashi, Christoph Lehner, and Eigo
Shintani, “Finite-volume correction on the hadronic vacuum polarization contribution to the
PXRQJíLQODWWLFH4&'”, Phys.Rev. D98 (2018) no.5, ref.054505.

4.

PACS Collaboration: Ken-Ichi Ishikawa, Yoshinobu Kuramashi, Shoichi Sasaki, Natsuki
Tsukamoto, Akira Ukawa, and Takeshi Yamazaki, “Nucleon form factors on a large volume
lattice near the physical point in 2+1 flavor QCD”, Phys. Rev. D 98, no. 7 (2018) ref.074510.

5.

PACS Collaboration: Eigo Shintani, Ken-Ichi Ishikawa, Yoshinobu Kuramashi, Shoichi
Sasaki, and Takeshi Yamazaki, “Nucleon form factors and root-meansquare radii on a (10.8fm)4 lattice at the physical point”, Phys. Rev. D 99, no. 1 (2019) ref.014510.

6.

Takeshi Yamazaki and Yoshinobu Kuramashi, “Reply to “Comment on‘ Relation between
scattering amplitude and Bethe-Salpeter wave function in quantum field theory ”’”, Phys. Rev.
D 98, no. 3 (2018) ref.038502.

7.

Yusuke Namekawa and Takeshi Yamazaki, “Scattering amplitude from Bethe-Salpeter wave
function inside the interaction range, Phys. Rev. D 98, no. 1 (2018) ref. 011501.

8.

N. Ishizuka, K.-I. Ishikawa, A. Ukawa, T. Yoshié, “&DOFXODWLRQRI.ĺʌʌGHFD\ amplitudes
with an improved Wilson fermion action in a nonzero momentum frame in lattice QCD”, Phys.
Rev. D92 (2015) ref.074503

9.

H. T. Ding, O. Kaczmarek, S. Mukherjee, H. Ohno and H. T. Shu Stochastic, “Reconstructionsof spectral functions: Application to lattice QCD”, Phys. Rev. D 97, no. 9 (2018) ref.094503.

10. H.-T. Ding, O. Kaczmarek, A.-L. Kruse, R. Larsen, L. Mazur, Swagato Mukherjee, H. Ohno,
H. Sandmeyer and H.-T. Shu, “Charmonium and bottomonium spectral functions in the vector
channel”, Nucl. Phys. A 982 (2019) ref.715.
11. Daisuke Kadoh, Yoshinobu Kuramashi, and Ryoichiro Ueno, “Irregular parameter
dependence of numerical results in tensor renormalization group analysis”, PTEP in press.

- 32 -

─ 32 ─

⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
12. Daisuke Kadoh, Yoshinobu Kuramashi, Yoshifumi Nakamura, Ryo Sakai, Shinji Takeda, andYusuke Yoshimura, “Tensor network analysis of critical coupling in two dimensional ĳ4
theory”, JHEP 1905 (2019) ref.184.
B) ᰝㄞ↓ࡋㄽᩥ
1.

PACS Collaboration: Eigo Shintani and Yoshinobu Kuramashi, “Study of systematic
uncertainties in hadronic vacuum polarization contribution to muon JíZLWKIODYRUODWWLFH
QCD”, arXiv:1902.00885 [hep-lat].

2.

PACS Collaboration: Eigo Shintani and Yoshinobu Kuramashi, “Analysis of systematic error
LQ KDGURQLF YDFXXP SRODUL]DWLRQ FRQWULEXWLRQ WR PXRQ Jí”, PoS (LATTICE2018) (2019)ref.060.

3.

Yusuke Namekawa and Takeshi Yamazaki, “Quark mass dependence of on-shell and half offshell scattering amplitudes from Bethe-Salpeter wave function inside the interaction range”,
arXiv:1904.00387 [hep-lat].

4.

Yusuke Namekawa and Takeshi Yamazaki, “Scattering length from BS wave function inside
the interaction range”, PoS (LATTICE2018) (2019) ref.078.

5.

Takeshi Yamazaki and Yoshinobu Kuramashi, “Relation between scattering amplitude andBethe-Salpeter wave function in quantum field theory”, PoS (LATTICE2018) (2019) ref.077.

6.

Takeshi Yamazaki, “Relation between scattering amplitude and Bethe-Salpeter wave function
inside interaction range”, Springer Conference Proceedings (2019) pp.1-7, in press.

7.

PACS Collaboration: J. Kakazu, K.-I. Ishikawa, N. Ishizuka, Y. Kuramashi, Y. Nakamura, Y.
Namekawa, Y. Taniguchi, N. Ukita, T. Yamazaki, T. Yoshié, “Calculation of .ĺʌOȞIRUP
factor in Nf=2+1 QCD at physical point on (10 fm)3”, PoS (LATTICE2018) (2019) ref.265.

8.

Kazuyuki Kanaya, Shinji Ejiri, Ryo Iwami, Masakiyo Kitazawa, Hiroshi Suzuki, Yusuke
Taniguchi and Takash Umeda [WHOT-QCD Collaboration], “Equation of state in (2+1)flavor QCD at physical point with improved Wilson fermion action using gradient flow”, EPJ
Web of Conferences 175 (2018) ref.07023.

9.

Yusuke Taniguchi, Shinji Ejiri, Kazuyuki Kanaya, Masakiyo Kitazawa, Asobu Suzuki,
Hiroshi Suzuki, Takashi Umeda, for the WHOT-QCD Collaboration, “Energy-momentum
tensor correlation function in Nf=2+1 full QCD at finite temperature”, EPJ Web ofConferences 175 (2018) ref.07013.

10. Atsushi Baba, Shinji Ejiri, Kazuyuki Kanaya, Masakiyo Kitazawa, Takanori, Shimojo, Asobu
Suzuki, Hiroshi Suzuki, Yusuke Taniguchi and Takashi Umeda, “Measuring of chiralsusceptibility using gradient flow”, PoS (LATTICE 2018) (2019) ref.173.
- 33 -

─ 33 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書
11. Yusuke Taniguchi, Atsushi Baba, Shinji Ejiri, Kazuyuki Kanaya, Masakiyo Kitazawa,
Takanori Shimojo, Asobu Suzuki, Hiroshi Suzuki, Takashi Umeda, “Study of energymomentum tensor correlation function in Nf=2+1 full QCD for QGP viscosities”, PoS(LATTICE 2018) (2019) ref.166.
12. Mizuki Shirogane, Shinji Ejiri, Ryo Iwami, Kazuyuki Kanaya, Masakiyo Kitazawa, Hiroshi
Suzuki, Yusuke Taniguchi, Takashi Umeda, “Equation of state near the first order phasetransition point of SU(3) gauge theory using gradient flow”, PoS (LATTICE 2018) (2019)ref.164.
13. H. Ohno, Y. Kuramashi, Y. Nakamura and S. Takeda, “Continuum extrapolation of the critical
endpoint in 4-flavor QCD with Wilson-Clover fermions”, PoS (LATTICE 2018) (2019)ref.174.
14. Ryo Sakai, Daisuke Kadoh, Yoshinobu Kuramashi, Yoshifumi Nakamura, Shinji Takeda, andYusuke Yoshimura, “Tensor network study of two dimensional lattice φ4 theory”, PoS(LATTICE2018) (2019) ref.232.
15. Yoshinobu Kuramashi and Yusuke Yoshimura, “Three-dimensional finite temperature Z2
gauge theory with tensor network scheme”, arXiv:1808.08025 [hep-lat].
(2) 国際会議発表
A) 招待講演1.

Yoshinobu Kuramashi 「 Application of tensor network scheme to particle physics 」 ,International Workshop on Tensor Network States: Algorithms and Applications (TNSAA
2018-2019), (R-CCS, Kobe, Japan, Dec. 3-6, 2018).

2.

Takeshi Yamazaki「Relation between scattering amplitude and Bethe-Salpeter wave function
inside interaction range」, XXII International Conference on Few-Body Problems in Physics(FB22) (Caen Convention Center, France, June 9-13, 2018).

3.

Takeshi Yamazaki「PACS10 project in lattice QCD」, 10th symposium on Discovery, Fusion,
Creation of New Knowledge by Multidisciplinary Computational Sciences (University ofTsukuba, Tsukuba, October 15-16, 2018).

B) 一般講演
1.

Shinji Ejiri, Shota Itagaki, Ryo Iwami, Kazuyuki Kanaya, Masakiyo Kitazawa, Yusuke
Taniguchi, Hiroshi Suzuki, Mizuki Shirogane, Takashi Umeda, Naoki Wakabayashi「Thermodynamics near the first order phase transition point of SU(3) gauge theory」, YITP

- 34 ─ 34 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
long-term workshop on New Frontiers in QCD 2018 (NFQCD2018) (YITP, Kyoto Univ.,
Kyoto, Japan, 5.28-6.29, 2018).
2.

Mizuki Shirogane, Shinji Ejiri, Ryo Iwami, Kazuyuki Kanaya, Masakiyo Kitazawa, Hiroshi
Suzuki, Yusuke Taniguchi, Takashi Umeda ࠕThermodynamic quantity near first phasetransition point using Gradient flow methodࠖ, YITP long-term workshop on New Frontiers
in QCD 2018 (NFQCD2018) (YITP, Kyoto Univ., Kyoto, Japan, 5.28-6.29, 2018).

3.

Takeshi Yamazaki and Yoshinobu Kuramashi ࠕRelation between scattering amplitude andBethe-Salpeter wave function in quantum field theoryࠖThe 36th International Symposium on
lattice field theory (Lattice 2018) (Michigan State University, MI, USA, July 22-28, 2018).

4.

Yusuke Namekawa and Takeshi Yamazaki ࠕScattering length from BS wave function inside
the interaction rangeࠖThe 36th International Symposium on lattice field theory (Lattice 2018)(Michigan State University, MI, USA, July 22-28, 2018).

5.

Yoshinobu Kuramashi, Eigo Shintani, Ken-Ichi Ishikawa, Shoichi Sasaki, Natsuki Tsukamoto
and Takeshi Yamazaki for PACS Collaboration ࠕNucleon form factors on a (10.8 fm)4 latticeat the physical point in 2+1 flavor QCDࠖ, The 36th International Symposium on lattice field
theory (Lattice 2018) (Michigan State University, MI, USA, July 22-28, 2018).

6.

J. Kakazu, K.-I. Ishikawa, N. Ishizuka, Y. Kuramashi, Y. Nakamura, Y. Namekawa, Y.
Taniguchi, N. Ukita, T. Yamazaki, and T. Yoshié for PACS CollaborationࠕCalculation of.ĺʌOȞIRUPIDFWRULQ1I 4&'DWSK\VLFDOSRLQWRQ (10 fm)3ࠖThe 36th International
Symposium on lattice field theory (Lattice 2018) (Michigan State University, MI, USA, July
22-28, 2018).

7.

Mizuki Shirogane, Shinji Ejiri, Ryo Iwami, Kazuyuki Kanaya, Masakiyo Kitazawa, Hiroshi
Suzuki, Yusuke Taniguchi, Takashi UmedaࠕEquation of state near the first order phasetransition point of SU(3) gauge theory using gradient flow ࠖ , The 36th International
Symposium on Lattice Field Theory (Lattice 2018) (Michigan State University, MI, USA, July
22-28, 2018).

8.

Yusuke Taniguchi, Shinji Ejiri, Kazuyuki Kanaya, Masakiyo Kitazawa, Takanori Shimojo,
Hiroshi Suzuki, Takashi Umeda, Asobu Suzuki, Atsushi BabaࠕStudy of energy-momentum
tensor correlation function in Nf=2+1 full QCD for QGP viscositiesࠖ, The 36th International
Symposium on Lattice Field Theory (Lattice 2018) (Michigan State University, MI, USA, July
22-28, 2018).

9.

Atsushi Baba, Shinji Ejiri, Kazuyuki Kanaya, Masakiyo Kitazawa, Takanori Shimojo, Hiroshi
Suzuki, Takashi Umeda, Yusuke Taniguchi, Asobu SuzukiࠕMeasuring of chiral susceptibility- 35 -

─ 35 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

using gradient flow」, The 36th International Symposium on Lattice Field Theory (Lattice2018) (Michigan State University, MI, USA, July 22-28, 2018).
10. H. Ohno, Y. Kuramashi, Y. Nakamura and S. Takeda 「Continuum extrapolation of the critical
endpoint in 4 flavor QCD with Wilson Clover fermions」, The 36th Annual International
Symposium on Lattice Field Theory (Lattice 2018) (Michigan State University, MI, USA, July
22-28, 2018).
11. Yusuke Yoshimura and Yoshinobu Kuramashi「Z2 gauge theory with tensor renormalizationgroup」, The 36th Annual International Symposium on Lattice Field Theory (Lattice 2018)(Michigan State University, MI, USA, July 22-28, 2018).
12. Ryo Sakai, Daisuke Kadoh, Yoshinobu Kuramashi, Yoshifumi Nakamura, Sinji Takeda, andYusuke Yoshimura「Tensor network study of two dimensional lattice φ4 theory」, The 36th
Annual International Symposium on Lattice Field Theory (Lattice 2018) (Michigan State
University, MI, USA, July 22-28, 2018).
13. Kazuyuki Kanaya 「Theromodynamic quantities in (2+1)-flavor QCD using gradient flow」,
CCS international symposium 2018: 10th symposium on Discovery, Fusion, Creation of New
Knowledge by Multidisciplinary Computational Sciences (Univ. Tsukuba, Tsukuba, Ibaraki,
Japan, 10.15-16, 2018).
14. H. Ohno 「The nature of the finite temperature phase transition of 4 flavor QCD」, EdinburghTsukuba Collaboration Meeting (Bayes Center, The University of Edinburgh, Edinburgh, UK,
Decenmber 3-4, 2018).
(3) 国内学会・研究会発表
A) 招待講演1.

山﨑剛「Lattice QCD studies on nucleon form factors」, KEK 研究会「QCD と核子構造の進展 2019」(KEK, つくば, 2019 年 2 月 28 日-3 月 1 日).

B) その他の発表
1.

鈴木博, 江尻信司, 石見涼, 金谷和至, 北澤正清, 下条昂礼, 谷口裕介, 梅田貴士「グラディエント・フローによる量子色力学の状態方程式」, 学際大規模情報基盤共同利
用・共同研究拠点（JHPCN）第 10 回シンポジウム(THE GRAND HALL, 東京都, 品
川区, 7/12-13, 2018).

2.

谷口裕介, 馬場惇, 江尻信司, 金谷和至, 北沢正清, 下条昂礼, 鈴木遊, 鈴木博, 梅田
貴士「QGP 粘性係数導出に向けた Nf=2+1 QCD エネルギー運動量テンソル相関関数- 36 ─ 36 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩ࡢ◊✲ࠖ, ⇕ሙࡢ㔞Ꮚㄽ࡜ࡑࡢᛂ⏝ 2018 (TQFT2018) (⌮໬Ꮫ◊✲ᡤ iTHES, ᇸ⋢┴,࿴ගᕷ, 8.28-30, 2018).
3.

㔠㇂࿴⮳, Ụᑼಙྖ, ▼ぢᾴ, ໭⃝ṇΎ, ୗ᮲᪸♩, ⓑ㖟⍞ᶞ, 㕥ᮌ༤, ㇂ཱྀ⿱௓, ᱵ⏣㈗ኈࠕࢢࣛࢪ࢚ࣥࢺࣇ࣮ࣟ࡟ࡼࡿ 2+1 ࣇ࣮ࣞࣂ࣮QCD ࡢ≧ែ᪉⛬ᘧ–᱁Ꮚ㛫㝸౫Ꮡᛶࡢ᳨ドࠖ, ⇕ሙࡢ㔞Ꮚㄽ࡜ࡑࡢᛂ⏝ 2018 (TQFT2018) (⌮໬Ꮫ◊✲ᡤ iTHES, ᇸ⋢┴, ࿴ගᕷ, 8.28-30, 2018).

4.

ᯈᇉ⩧ኴ, ▼ぢᾴ, ᱵ⏣㈗ኈ, Ụᑼಙྖ, 㔠㇂࿴⮳, ໭ἑṇΎ, ⓑ㖟⍞ᶞࠕ෌㔜ࡳ௜ࡅἲ࡟ࡼࡿ SU(3)ࢤ࣮ࢪ⌮ㄽࡢ㔜࠸ࢡ࢛࣮ࢡ㡿ᇦ࡟࠾ࡅࡿ୍ḟ┦㌿⛣⤊Ⅼ࡛ࡢࣁࢻࣟ
ࣥ㉁㔞ࡢィ⟬ࠖ, ⇕ሙࡢ㔞Ꮚㄽ࡜ࡑࡢᛂ⏝ 2018 (TQFT2018) (⌮໬Ꮫ◊✲ᡤ iTHES, ᇸ⋢┴, ࿴ගᕷ, 8.28-30, 2018).

5.

㤿ሙᝡ, ᱵ⏣㈗ኈ, Ụᑼಙྖ, 㔠㇂࿴⮳, ໭⃝ṇΎ, ୗ᮲᪸♩, 㕥ᮌ༤, ㇂ཱྀ⿱௓, 㕥ᮌ㐟ࠕGradient flow ࢆ⏝࠸ࡓ࢝࢖ࣛࣝឤཷ⋡ࡢ ᐃࠖ, ⇕ሙࡢ㔞Ꮚㄽ࡜ࡑࡢᛂ⏝ 2018
(TQFT2018) (⌮໬Ꮫ◊✲ᡤ iTHES, ᇸ⋢┴, ࿴ගᕷ, 8.28-30, 2018).

6.

⁥ᕝ⿱௓, ᒣᓮ๛ࠕ᱁Ꮚ QCD ࡟ࡼࡿ༙㉁㔞Ẇእᩓ஘᣺ᖜࡢࢡ࢛࣮ࢡ㉁㔞౫Ꮡᛶホ౯ࠖ,᪥ᮏ≀⌮Ꮫ఍ 2018 ᖺ⛅Ꮨ኱఍ (ಙᕞ኱Ꮫ, ᯇᮏ, 2018 ᖺ 9 ᭶ 14-17 ᪥).

7.

㈡ᩘ῟ᖹ, ▼ᕝ೺୍, ▼ሯᡂே, ⸝ቑ჆ఙ, ୰ᮧᐅᩥ, ⁥ᕝ⿱௓, ㇂ཱྀ⿱௓, ᾋ⏣ᑦဢ,ᒣᓮ๛, ྜྷỤ཭↷ for PACS Collaborationࠕ≀⌮Ⅼ࡛ࡢ኱つᶍ᱁Ꮚ QCD ࡟ࡼࡿ㍍୰㛫Ꮚᙧ≧ᅉᏊィ⟬ࠖ, ᪥ᮏ≀⌮Ꮫ఍ 2018 ᖺ⛅Ꮨ኱఍ (ಙᕞ኱Ꮫ, ᯇᮏ, 2018 ᖺ 9 ᭶ 1417 ᪥).

8.

㇂ཱྀ⿱௓, ᱵ⏣㈗ኈ, Ụᑼಙྖ, 㔠㇂࿴⮳, ໭ἑṇΎ, ୗ᮲᪸♩, 㕥ᮌ㐟, 㕥ᮌ༤, 㤿ሙᝡࠕQGP ⢓ᛶಀᩘᑟฟ࡟ྥࡅࡓ Nf=2+1 QCD ࢚ࢿࣝࢠ࣮㐠ື㔞ࢸࣥࢯࣝ┦㛵㛵ᩘࡢ◊✲ࠖ, ᪥ᮏ≀⌮Ꮫ఍ 2018 ᖺ⛅Ꮨ኱఍ (ಙᕞ኱Ꮫ, ᯇᮏ, 2018 ᖺ 9 ᭶ 14-17 ᪥).

9.

㕥ᮌ༤㸪▼ぢᾴ㸪ᱵ⏣㈗ኈ㸪Ụᑼಙྖ㸪㔠㇂࿴⮳㸪໭ἑṇΎ㸪ୗ᮲᪸♩, ⓑ㖟⍞ᶞ㸪㕥ᮌ㐟㸪㇂ཱྀ⿱௓㸪㤿ሙᝡࠕThermodynamic quantities in the Nf=2+1 QCD; the case ofsomewhat heavy ud quarksࠖ, ᪥ᮏ≀⌮Ꮫ఍ 2018 ᖺ⛅Ꮨ኱఍ (ಙᕞ኱Ꮫ, ᯇᮏ, 2018 ᖺ
9 ᭶ 14-17 ᪥).

10. 㤿ሙᝡ, ᱵ⏣㈗ኈ, Ụᑼಙྖ, 㔠㇂࿴⮳, ໭ἑṇΎ, ୗ᮲᪸♩, 㕥ᮌ༤, ㇂ཱྀ⿱௓
ࠕGradient flow ࢆ⏝࠸ࡓ࢝࢖ࣛࣝឤཷ⋡ࡢᐃࠖ, ᪥ᮏ≀⌮Ꮫ఍ 2018 ᖺ⛅Ꮨ኱఍ (ಙᕞ኱Ꮫ, ᯇᮏ, 2018 ᖺ 9 ᭶ 14-17 ᪥).
11. ᯈᇉ⩧ኴ, ▼ぢᾴ, ᱵ⏣㈗ኈ, Ụᑼಙྖ, 㔠㇂࿴⮳, ໭ἑṇΎ, ⓑ㖟⍞ᶞࠕ㔜࠸ࢡ࢛࣮ࢡ㡿ᇦ࡟࠾ࡅࡿ᱁Ꮚ QCD ࡢ⮫⏺㉁㔞ࡢỴᐃ࡟㛵ࡍࡿ࣍ࢵࣆࣥࢢࣃ࣓࣮ࣛࢱᒎ㛤ࡢ཰᮰ᛶࠖ, ᪥ᮏ≀⌮Ꮫ఍ 2018 ᖺ⛅Ꮨ኱఍ (ಙᕞ኱Ꮫ, ᯇᮏ, 2018 ᖺ 9 ᭶ 14-17 ᪥).

- 37 -

─ 37 ─

⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩12. Ύཎ῟ྐ, ᯈᇉ⩧ኴ, Ụᑼಙྖ, 㔠㇂࿴⮳, ໭ἑṇΎ, ㇂ཱྀ⿱௓, ⓑ㖟⍞ᶞࠕ࣏ࣜࣖࢥ
ࣇ࣮ࣝࣉࢆྵࡴస⏝࡟ᇶ࡙ࡃࣔࣥࢸ࢝ࣝࣟィ⟬࡟ࡼࡿ㔜ࢡ࢛࣮ࢡ QCD ࡢ┦㌿⛣ࡢゎᯒࠖ, ᪥ᮏ≀⌮Ꮫ఍ 2018 ᖺ⛅Ꮨ኱఍ (ಙᕞ኱Ꮫ, ᯇᮏ, 2018 ᖺ 9 ᭶ 14-17 ᪥).
13. 㕥ᮌ㐟, ㇂ཱྀ♸௓ࠕGradient flow ࢆ⏝࠸ࡓ ǻ6  ࡢ 4-fermion ₇⟬Ꮚࡢ⧞ࡾ㎸ࡳᅉᏊࡢィ⟬ࠖ, ᪥ᮏ≀⌮Ꮫ఍ 2018 ᖺ⛅Ꮨ኱఍ (ಙᕞ኱Ꮫ, ᯇᮏ, 2018 ᖺ 9 ᭶ 14-17 ᪥).
14. ྜྷᮧ཭భ, ⸝ቑ჆ఙࠕࢸࣥࢯࣝࡃࡾࡇࡳ⩌࡟ࡼࡿ 3 ḟඖ᭷㝈 ᗘ Z2 ࢤ࣮ࢪ⌮ㄽࠖ, ᪥ᮏ≀⌮Ꮫ఍ 2018 ᖺ⛅Ꮨ኱఍ (ಙᕞ኱Ꮫ, ᯇᮏ, 2018 ᖺ 9 ᭶ 14-17 ᪥).
15. Ụᑼಙྖ, 㔠㇂࿴⮳, ᱵ⏣㈗ኈ, ㇂ཱྀ⿱௓, ໭⃝ṇΎ, 㕥ᮌ༤, ⱝᯘ┤㍤, ୗ᮲᪸♩,㕥ᮌ㐟, 㤿ሙᝡ, ᯈᇉ⩧ኴ, ⓑ㖟⍞ᶞࠕ࢘࢖ࣝࢯࣥᆺࣇ࢙࣑ࣝ࢜ࣥࢆ⏝࠸ࡓ 2+1 ࣇࣞ
࣮ࣂ࣮QCD ࡢ⇕ຊᏛ㔞ࠖ, ➨ 5 ᅇࠕிࠖࢆ୰᰾࡜ࡍࡿ HPCI ࢩࢫࢸ࣒฼⏝◊✲ㄢ㢟ᡂᯝሗ࿌఍(THE GRAND HALL, ᮾி㒔, ရᕝ༊, 11/2, 2018).
16. 㔠㇂࿴⮳, ▼ぢᾴ, ᱵ⏣㈗ኈ, Ụᑼಙྖ, ໭ἑṇΎ, ୗ᮲᪸♩, ⓑ㖟⍞ᶞ, 㕥ᮌ㐟, 㕥ᮌ༤, ㇂ཱྀ⿱௓, 㤿ሙᝡࠕࢢࣛࢪ࢚ࣥࢺࣇ࣮ࣟ࡟ࡼࡿ᱁Ꮚ 2+1 ࣇ࣮ࣞࣂ࣮QCD ࡢ⇕ຊᏛ◊✲ࠖ, ᪥ᮏ≀⌮Ꮫ఍➨ 74 ᅇᖺḟ኱఍ (஑ᕞ኱Ꮫ, ⚟ᒸ, 2019 ᖺ 3 ᭶ 14-17 ᪥).
17. ㇂ཱྀ⿱௓, ᱵ⏣㈗ኈ, Ụᑼಙྖ, 㔠㇂࿴⮳, ໭ἑṇΎ, ୗ᮲᪸♩, 㕥ᮌ㐟, 㕥ᮌ༤, 㤿ሙᝡࠕQGP ⢓ᛶಀᩘᑟฟ࡟ྥࡅࡓ Nf=2+1 QCD ࢚ࢿࣝࢠ࣮㐠ື㔞ࢸࣥࢯࣝ┦㛵㛵ᩘࡢ◊✲(II)ࠖ, ᪥ᮏ≀⌮Ꮫ఍➨ 74 ᅇᖺḟ኱఍ (஑ᕞ኱Ꮫ, ⚟ᒸ, 2019 ᖺ 3 ᭶ 14-17 ᪥).
18. Ύཎ῟ྐ, ᯈᇉ⩧ኴ, Ụᑼಙྖ, 㔠㇂࿴⮳, ໭ἑṇΎ, ⓑ㖟⍞ᶞ, ㇂ཱྀ⿱௓ࠕᨵⰋࡋࡓ
ࢡ࢚ࣥࢳ QCD ࡟ࡼࡿ㔜ࢡ࢛࣮ࢡ QCD ࡢ⮫⏺Ⅼࡢ⢭ᐦゎᯒࠖ, ᪥ᮏ≀⌮Ꮫ఍➨ 74 ᅇᖺḟ኱఍ (஑ᕞ኱Ꮫ, ⚟ᒸ, 2019 ᖺ 3 ᭶ 14-17 ᪥).
19. 㤿ሙᝡ, ▼ぢᾴ, ᱵ⏣㈗ኈ, Ụᑼಙྖ, 㔠㇂࿴⮳, ໭ἑṇΎ, ୗ᮲᪸♩, ⓑ㖟⍞ᶞ, 㕥ᮌ㐟, 㕥ᮌ༤, ㇂ཱྀ⿱௓ࠕWilson fermion ࡢୗ࡛ࡢ gradient flow ࢆ⏝࠸ࡓ PCAC 㛵ಀᘧࡢ᳨ドࠖ, ᪥ᮏ≀⌮Ꮫ఍➨ 74 ᅇᖺḟ኱఍ (஑ᕞ኱Ꮫ, ⚟ᒸ, 2019 ᖺ 3 ᭶ 14-17 ᪥).
20. 㕥ᮌ㐟, ▼ぢᾴ, ᱵ⏣㈗ኈ, Ụᑼಙྖ, 㔠㇂࿴⮳, ໭ἑṇΎ, ୗ᮲᪸♩, ⓑ㖟⍞ᶞ, 㕥ᮌ༤, ㇂ཱྀ⿱௓, 㤿ሙᝡࠕGradient flow ࢆ⏝࠸ࡓ K ୰㛫Ꮚࡢ Bag ࣃ࣓࣮ࣛࢱࡢᩘ್ⓗ◊✲ࠖ, ᪥ᮏ≀⌮Ꮫ఍➨ 74 ᅇᖺḟ኱఍ (஑ᕞ኱Ꮫ, ⚟ᒸ, 2019 ᖺ 3 ᭶ 14-17 ᪥).
21. ⛅ᒣ㐍୍㑻, ⸝ቑ჆ఙ, ྜྷᮧ཭భ, ᒣୗᕦࠕ㧗ḟࢸࣥࢯࣝ⧞ࡾ㎸ࡳ⩌ࢆ⏝࠸ࡓ 4 ḟඖIsing ᶍᆺࡢẚ⇕ࡢゎᯒࠖ, ᪥ᮏ≀⌮Ꮫ఍➨ 74 ᅇᖺḟ኱఍ (஑ᕞ኱Ꮫ, ⚟ᒸ, 2019 ᖺ 3
᭶ 14-17 ᪥).
22. ᆏ஭ᾴ, ຍᇽ኱㍜, ⸝ቑ჆ఙ, ୰ᮧᐅᩥ, Ṋ⏣┿⁠, ྜྷᮧ཭భࠕࢸࣥࢯࣝࡃࡾࡇࡳ⩌࡟
ࡼࡿ 2 ḟඖȭ4 ⌮ㄽࡢ⮫⏺⤖ྜᐃᩘࡢィ⟬ࠖ, ᪥ᮏ≀⌮Ꮫ఍➨ 74 ᅇᖺḟ኱఍ (஑ᕞ኱Ꮫ, ⚟ᒸ, 2019 ᖺ 3 ᭶ 14-17 ᪥).
(4) ⴭ᭩ࠊゎㄝグ஦➼- 38 -

─ 38 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

1.

藏増嘉伸,“経路積分における数値的方法 −確率的手法と決定論的手法−”,「数理科学」(サイエンス社) 2019 年 2 月号 No.668, 44-51.

異分野間連携・国際連携・国際活動等
1.

計算基礎科学連携拠点
http://www.jicfus.jp/jp/2.

理化学研究所計算科学研究センター（R-CCS）
https://www.r-ccs.riken.jp/jp/

3.

International Lattice Data Grid (ILDG)
http://ildg.sasr.edu.au/Plone

4.

Japan Lattice Data Grid (JLDG)
http://www.jldg.org/jldg/, http://ws.jldg.org/QCDArchive/index.jsp

シンポジウム、研究会、スクール等の開催実績

管理・運営
1.

藏増嘉伸、運営委員会委員、運営協議会委員

2.

吉江友照、共同研究運用委員会委員

3.

吉江友照、藏増嘉伸、計算機システム運用委員会委員

社会貢献・国際貢献

その他
海外長期滞在、フィールドワークなど- 39 ─ 39 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩II. Ᏹᐂ≀⌮◊✲㒊㛛࣓ࣥࣂ࣮ᩍᤵ  ᱵᮧ 㞞அᩍᤵ  ኱㡲㈡ ೺෸ᩍᤵ 

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─ 40 ─

⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩◊✲ᡂᯝࣛ࢖ࣥ㥑ືᆺ෇┙㢼࡟ࡼࡿᕧ኱ࣈࣛࢵࢡ࣮࣍ࣝᡂ㛗ࡢᢚไᕧ኱ࣈࣛࢵࢡ࣮࣍ࣝࡀࡑࡢṇయ࡜⪃࠼ࡽࢀ࡚࠸ࡿάື㖟Ἑ୰ᚰ᰾࡛ࡣ㸪ග㏿ࡢ 10%⛬ᗘ࡟㐩ࡍࡿᙉຊ࡞࢔࢘ࢺࣇ࣮ࣟࡀほࡉࢀ࡚࠸ࡿࠋࡋ࠿ࡋ㸪ࡑࡢ㉳※ࡣࡼࡃࢃ࠿ࡗ࡚࠸࡞࠸ࠋࡇ

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Nomura & Ohsuga 2017㸧ࠋࡇࡢࣛ࢖ࣥ㥑ືᆺ෇┙㢼ࣔࢹࣝࡣ㸪ほ ⤖ᯝ࡜ࡼࡃㄝ࡛᫂ࡁࡿࡀ㸪෇┙ࡢගᗘࡀ࢚ࢹ࢕ࣥࢺࣥගᗘ࡟㏆࠸ሙྜࡀ㐺⏝⠊ᅖእ࡛࠶ࡗࡓࠋ኱㔞ࡢ࢞ࢫࡀᄇฟࡍࡿࡇ
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the Royal Astronomical Society)ࠋ
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AGN feedback: The interactions of AGN radiation, jets and winds with the host galaxyThe supermassive black holes in the centers of galaxies accrete gas and launch jets, fast winds, oremit copious amounts of radiation. The jets, winds, and radiation may impact the gas in host galaxy on
scales ranging from fractions of parsecs to hundreds of kiloparsec. This cycle of matter andenergy affects the evolution of galaxies and is termed the “feedback cycle of galaxy formation”. It leads
to a regulated history of star-formation, evidenced through the luminosity functions of galaxies, and tothe coevolution of the central supermassive black hole and the galaxy, evidenced throughthe scaling relations such as the Magorrian relation. We are pursuing a numerically intensive projectrunning 3-dimensional relativistic hydrodynamic and radiation-hydrodynamic simulations withmultiphase gas aimed at elucidating the physics of the mass and energy transfer in the feedback cycle
and the effects of jets, winds, and radiation on star-formation and black hole accretion. In recent work
we have: 1) conducted simulations of jets interacting with massive disc galaxies and inducing turbulenceand star-formation within. A strong dependence of the interaction on the inclination of the disc was
discovered. (Mukherjee, Bicknell, Wagner, et al 2018); 2) performed high-resolution wind-cloudinteraction simulations, following the fragmentation, compression and destruction of a turbulent cloud
embedded in a fast astrophysical flow. The work uncovered the very differing of evolution of turbulent
clouds dominated by solenoidal modes, and those dominated by compressive modes (Banda-Barragán,
including Wagner, 2019); 3) investigated how the jet in 4C 31.04 is shocking and exciting molecularand ionized gas in the circumnuclear region of the galaxy using adaptive optics-assisted H- and K-band
integral field Gemini/NIFS observation. A picture emergers in which the jet is directly dispersing the- 45 -

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approximately kpc scale (Zovaro et al 2019).
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─ 57 ─

⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩7.

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1st R-CCS International Symposium, February 18-19, Kobe International Conference Center,
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Symposium 341, PanModel2018: Challenges in Panchromatic Galaxy Modelling with Next
Generation Facillities, 12-16 Nov. Osaka University, Japan(3) ᅜෆᏛ఍࣭◊✲఍Ⓨ⾲A) ᣍᚅㅮ₇
1.

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2.

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4.

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5.

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─ 58 ─

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2.

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3.

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4.

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5.

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6.

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8.

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9.

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10. ᜏ௵ඃ, ᕊ㔜ៅ (ி㒔኱), ኱㡲㈡೺ (⟃Ἴ኱), ᕝᓥ᭸ᑦ (ᅜ❧ኳᩥྎ), άື㖟Ἑ᰾࡟࠾ࡅࡿࢩࣥࢡࣟࢺࣟࣥ೫ග㍽ᑕ㍺㏦ィ⟬㸪᪥ᮏኳᩥᏛ఍⛅Ꮨᖺ఍㸪2018 ᖺ 9 ᭶ 1921 ᪥㸪රᗜ┴❧኱Ꮫጲ㊰࢟ࣕࣥࣃࢫ㸪රᗜ- 59 -

─ 59 ─

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11. 㔝ᮧ┿⌮Ꮚ, ኱ྥ୍⾜ (ᮾ໭኱Ꮫ), ኱㡲㈡೺ (⟃Ἴ኱Ꮫ), ࣛ࢖ࣥࣇ࢛࣮ࢫ㥑ືᆺ෇┙㢼ࡢ㔠ᒓ㔞౫Ꮡᛶ: 㖟Ἑ–SMBH ඹ㐍໬࡬ࡢᙳ㡪㸪᪥ᮏኳᩥᏛ఍⛅Ꮨᖺ఍㸪2018 ᖺ
9 ᭶ 19-21 ᪥㸪රᗜ┴❧኱Ꮫጲ㊰࢟ࣕࣥࣃࢫ㸪රᗜ12. ⏣୰㈼, ྜྷᕝ⪔ྖ, ᒸᮏᓫ, 㛗㇂ᕝ㈼஧ ࠗ➨୍ୡ௦ᫍᙧᡂ࡟࠾ࡅࡿ෌⤖ྜᨺᑕࡢᙳ
㡪࠘㸪᪥ᮏኳᩥᏛ఍ 2018 ᖺ⛅Ꮨᖺ఍㸪2018 ᖺ 9 ᭶ 19 ᪥-21 ᪥㸪රᗜ┴❧኱Ꮫ ጲ㊰ᕤᏛ࢟ࣕࣥࣃࢫ㸪රᗜ
13. ྜྷᕝ⪔ྖ, ⏣୰㈼, ᩪ⸨ಇ, ྜྷ⏣┤⣖ ࠗࢽ࣮ࣗࢺࣜࣀ࡟ࡼࡿᏱᐂ኱つᶍᵓ㐀࡬ࡢຊᏛⓗᙳ㡪࠘㸪᪥ᮏኳᩥᏛ఍ 2018 ᖺ⛅Ꮨᖺ఍㸪2018 ᖺ 9 ᭶ 19 ᪥-21 ᪥㸪රᗜ┴❧኱Ꮫ ጲ㊰ᕤᏛ࢟ࣕࣥࣃࢫ㸪රᗜ
14. ᳃ṇኵ㸪⏣἟ⴌ⨾㸪ࢲ࣮ࢡ࣐ࢱ࣮ࣁ࣮ࣟࡢࣘࢽࣂ࣮ࢧࣝࢫࢣ࣮ࣜࣥࢢ㛵ಀ㸪᪥ᮏኳ
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15. ຍ⸨୍㍤, ᳃ṇኵ(⟃Ἴ኱Ꮫ), ᡪ㇂㇦(ࢽ࣮ࢫኳᩥྎ), ✑✚ಇ㍜(⁠㈡኱Ꮫ)㸪SCF ἲ࡟ࡼࡿࢲ࣮ࢡ࣐ࢱ࣮ࣁ࣮ࣟࡢ cusp-core 㑄⛣㐣⛬ࡢゎᯒ㸪᪥ᮏኳᩥᏛ఍ 2018 ᖺ⛅Ꮨᖺ఍㸪2018 ᖺ 9 ᭶ 19 ᪥-21 ᪥㸪රᗜ┴❧኱Ꮫ ጲ㊰ᕤᏛ࢟ࣕࣥࣃࢫ㸪රᗜ
16. Ọ㔝⿱ኴ, ᳃ṇኵ(⟃Ἴ኱Ꮫ), ᪂⏣ఙஓ(⟃Ἴᢏ⾡኱Ꮫ)㸪ࢥ࣮ࣝࢻࢲ࣮ࢡ࣐ࢱ࣮ࣁࣟ
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-21 ᪥㸪රᗜ┴❧኱Ꮫ ጲ㊰ᕤᏛ࢟ࣕࣥࣃࢫ㸪රᗜ17. Ọ㔝⿱ኴ, ᳃ṇኵ(⟃Ἴ኱Ꮫ), ᪂⏣ఙஓ(⟃Ἴᢏ⾡኱Ꮫ)㸪ࢥ࣮ࣝࢻࢲ࣮ࢡ࣐ࢱ࣮ࣁࣟ
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-21 ᪥㸪රᗜ┴❧኱Ꮫ ጲ㊰ᕤᏛ࢟ࣕࣥࣃࢫ㸪රᗜ18. ᐑᕝ㖟ḟ㑻㸪 ᳃ṇኵ(⟃Ἴ኱Ꮫ)㸪 ୕ᮌὒᖹ(ᮾி኱Ꮫ)㸪 ᱒ཎᓫர(༓ⴥ኱Ꮫ)㸪Dark
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20. ྂᐙ೺ḟ, ࠕศᏊ㞼ࢥ࢔ L1544 ୰ᚰ㡿ᇦ࡟࠾ࡅࡿ㔜❅⣲ࡢᕼ㔘ࠖ㸪᪥ᮏኳᩥᏛ఍ 2018ᖺ⛅Ꮨᖺ఍㸪2018 ᖺ 9 ᭶ 19-21 ᪥㸪රᗜ┴❧኱Ꮫ㸪රᗜ21. ຍ⸨୍㍤, ࠕCusp-core 㑄⛣㐣⛬࡟࠾ࡅࡿࢲ࣮ࢡ࣐ࢱ࣮ࣁ࣮ࣟࡢຊᏛ㐍໬ࠖ, ➨㸷ᅇDTA ࢩ࣏ࣥࢪ࣒࢘ ࢲ࣮ࢡ࣐ࢱ࣮ࣁ࣮ࣟ◊✲఍, 2018 ᖺ 8 ᭶ 27-28 ᪥, ᅜ❧ኳᩥྎ୕㮚࢟ࣕࣥࣃࢫ

- 60 -

─ 60 ─

⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩22. ኱㡲㈡೺, ୍⯡┦ᑐㄽⓗ㍽ᑕ☢Ẽὶయࢩ࣑࣮ࣗࣞࢩࣙࣥࡢ㐍ᒎ࡜௒ᚋࡢㄢ㢟, ➨஧ᅇ ࣏ࢫࢺࠕிࠖ᫬௦ࡢኳయᙧᡂࢩ࣑࣮ࣗࣞࢩࣙࣥ◊✲఍, ⚄ᡞ኱Ꮫ, 2018 ᖺ 10 ᭶ 12
᪥23. ⏣୰㈼, ࠕᏱᐂ኱つᶍᵓ㐀ᙧᡂ࡟࠾ࡅࡿࢽ࣮ࣗࢺࣜࣀࡢຊᏛⓗᙳ㡪ࠖ, ⣲⢏Ꮚ࣭ཎᏊ᰾࣭Ᏹᐂࠕி࠿ࡽ࣏ࢫࢺி࡟ྥࡅ࡚ࠖࢩ࣏ࣥࢪ࣒࢘, 2019 ᖺ 1 ᭶ 9 ᪥-10 ᪥, ⟃Ἴ኱Ꮫ ᮾி࢟ࣕࣥࣃࢫᩥிᰯ⯋, ᮾி
24. ྜྷᕝ⪔ྖ, ࠕSIMD ࿨௧ࢆ⏝࠸ࡓ㔜ຊከయィ⟬࡜ SPH ィ⟬ࡢ㧗㏿໬ࠖ, ᅜ❧ኳᩥྎኳᩥࢩ࣑࣮ࣗࣞࢩࣙࣥࣉࣟࢪ࢙ࢡࢺ 2018 ᖺᗘ࣮ࣘࢨ࣮࣑࣮ࢸ࢕ࣥࢢ, ᅜ❧ኳᩥྎ,2019 ᖺ 1 ᭶ 15 ᪥
25. ⏣୰㈼, ࠕVlasov ࢩ࣑࣮ࣗࣞࢩࣙࣥ࡟ࡼࡿᏱᐂ኱つᶍᵓ㐀ᙧᡂ࡟࠾ࡅࡿࢽ࣮ࣗࢺࣜ
ࣀᙳ㡪ࠖ, ᅜ❧ኳᩥྎ ኳᩥࢩ࣑࣮ࣗࣞࢩࣙࣥࣉࣟࢪ࢙ࢡࢺ 2018 ᖺᗘ࣮ࣘࢨ࣮࣑࣮
ࢸ࢕ࣥࢢ, ᅜ❧ኳᩥྎ, 2019 ᖺ 1 ᭶ 16 ᪥
26. Ḉ஭ᖿグ㸪ᑠᯘ┤ᶞ㸪ⓑ▼㈼஧㸪ᒸᮏ┤ஓ㸪▼ཎ༟㸪ྂ㇂╎㸪ᱵᮧ㞞அ㸪ࠕཎጞᝨᫍ
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27. ᱵᮧ㞞அ㸪ࠕィ⟬Ᏹᐂ⏕࿨⛉Ꮫ࠿ࡽࡢᮇᚅࠖ㸪Ᏹᐂ⏕࿨᥈ᰝࢩ࣏ࣥࢪ࣒࣭࢘タ❧‽ഛ◊✲఍㸪2019 ᖺ 3 ᭶ 25 ᪥㸪JAXA Ᏹᐂ⛉Ꮫ◊✲ᡤ㸪┦ᶍཎ
28. ▮ᓥ⚽ఙ, ࠕᏱᐂ෌㟁㞳ᮇ࡟࠾ࡅࡿཎጞ㖟Ἑᅋᙧᡂࠖ, 㖟Ἑ㐍໬࡜㐲᪉Ᏹᐂ, ⚄ዉᕝ኱Ꮫ, 2019 ᖺ 3 ᭶ 11-13 ᪥
29. Ᏻ㒊∾ே, ࠕึ௦ᫍࡢᙳ㡪ࢆ⪃៖ࡋࡓ㧗⢭ᗘึ௦㖟Ἑᙧᡂࢩ࣑࣮ࣗࣞࢩࣙࣥࠖ, 㖟Ἑ㐍໬࡜㐲᪉Ᏹᐂ, ⚄ዉᕝ኱Ꮫ, 2019 ᖺ 3 ᭶ 11-13 ᪥
30. Ᏻ㒊∾ே, ࠕึ௦ᫍࡢᙳ㡪ࢆ⪃៖ࡋࡓ㧗⢭ᗘึ௦㖟Ἑᙧᡂࢩ࣑࣮ࣗࣞࢩࣙࣥࠖ, ኳᩥᏛ఍ᖺ఍, ἲᨻ኱Ꮫ, 2019 ᖺ 3 ᭶ 14-17 ᪥
31. ኱㡲㈡೺, ࠕ෇┙㢼ࡢᄇฟ࡟ࡼࡿ෇┙ᵓ㐀ࡢኚ໬࡟ࡘ࠸࡚ࠖ, ࣈࣛࢵࢡ࣮࣍ࣝ㝆╔ὶ࣑ࢽ࣮࣡ࢡࢩࣙࢵࣉ, ༓ⴥ኱Ꮫ, 2019 ᖺ 2 ᭶ 28 ᪥-3 ᭶ 1 ᪥
32. ኱㡲㈡೺, ࠕ෇┙㢼ࡢᄇฟ࡟ࡼࡿ෇┙ᵓ㐀ࡢኚ໬࡟ࡘ࠸࡚ࠖ, ➨㸷ᅇ࢔࢘ࢺࣇ࣮ࣟ◊✲఍, JAXA, 2019 ᖺ 3 ᭶ 25 ᪥
33. ᮅẚዉ㞝ኴ (ி㒔኱Ꮫ), 㧗ᶫ༤அ (୰㒊኱Ꮫ), ኱㡲㈡೺ (⟃Ἴ኱Ꮫ), ࠕ࣎ࣝࢶ࣐ࣥ
᪉⛬ᘧࢆゎࡃ୍⯡┦ᑐㄽⓗ☢Ẽὶయࢥ࣮ࢻ࡟ࡼࡿ㉸⮫⏺㝆╔ὶࢩ࣑࣮ࣗࣞࢩࣙࣥࠖ㸪᪥ᮏኳᩥᏛ఍᫓Ꮨᖺ఍㸪2019 ᖺ 3 ᭶ 14-17 ᪥㸪ἲᨻ኱Ꮫᑠ㔠஭࢟ࣕࣥࣃࢫ㸪ᮾி
34. ஭ୖኊ኱㸪኱㡲㈡೺(⟃Ἴ኱)㸪ᕝᓥ᭸ᑦ(ᅜ❧ኳᩥྎ), ࠕ୰ᛶᏊᫍ࡬ࡢ㉸⮫⏺㝆╔ᰕࣔࢹࣝ࡟ࡼࡿ㉸㧗ගᗘ X ⥺※ࡢ X ⥺ࣃࣝࢫࡢィ⟬ࠖ㸪᪥ᮏኳᩥᏛ఍᫓Ꮨᖺ఍㸪2019ᖺ 3 ᭶ 14-17 ᪥㸪ἲᨻ኱Ꮫᑠ㔠஭࢟ࣕࣥࣃࢫ㸪ᮾி- 61 -

─ 61 ─

⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩35. ᕝᓥ᭸ᑦ (ᅜ❧ኳᩥྎ), ኱㡲㈡೺ (⟃Ἴ኱Ꮫ), 㧗ᶫ༤அ (୰㒊኱Ꮫ), ࠕ㉸⮫⏺㝆╔ὶࢆక࠺ࣈࣛࢵࢡ࣮࣭࣍ࣝ୰ᛶᏊᫍࡢ㍽ᑕࢫ࣌ࢡࢺࣝࡢ㉁㔞㝆╔⋡౫Ꮡᛶࠖ㸪᪥ᮏኳᩥᏛ఍᫓Ꮨᖺ఍㸪2019 ᖺ 3 ᭶ 14-17 ᪥㸪ἲᨻ኱Ꮫᑠ㔠஭࢟ࣕࣥࣃࢫ㸪ᮾி
36. 㒔୸ுኴ (ᮾ኱⌮, IPMU)㸪኱㡲㈡೺ (⟃Ἴ኱)㸪Chris Done (Durham ኱Ꮫ)㸪㧗ᶫᛅᖾ(IPMU, ᮾ኱⌮), ࠕX ⥺㐃ᫍࡢࣁ࣮ࢻ≧ែ࡟࠾ࡅࡿ⇕㥑ືᆺ෇┙㢼ࠖ㸪᪥ᮏኳᩥᏛ఍
᫓Ꮨᖺ఍㸪2019 ᖺ 3 ᭶ 14-17 ᪥㸪ἲᨻ኱Ꮫᑠ㔠஭࢟ࣕࣥࣃࢫ㸪ᮾி37. ໭ᮌᏕ᫂ (ி㒔኱Ꮫ), ᕊ㔜ៅ (ி㒔኱Ꮫ), ኱㡲㈡೺ (⟃Ἴ኱Ꮫ), ᕝᓥ᭸ᑦ (ᅜ❧ኳᩥྎ), ࠕ㉸⮫⏺㝆╔ὶࡢ኱ᇦィ⟬ࠖ㸪᪥ᮏኳᩥᏛ఍᫓Ꮨᖺ఍㸪2019 ᖺ 3 ᭶ 14-17 ᪥㸪ἲᨻ኱Ꮫᑠ㔠஭࢟ࣕࣥࣃࢫ㸪ᮾி38. ஬༑ᔒኴ୍(༓ⴥ኱Ꮫ), ຍ⸨ᡂ᫭(⌮໬Ꮫ◊✲ᡤ), 㧗ᶫ༤அ(ᅜ❧ኳᩥྎ), ኱㡲㈡೺(⟃Ἴ኱Ꮫ), ᯇඖு἞(༓ⴥ኱Ꮫ), ࠕࢭ࢖ࣇ࢓࣮ࢺ㖟Ἑࡢ㝆╔ὶ࡟࠾ࡅࡿ X ⥺ᨺᑕ㡿ᇦᙧᡂࡢ 3 ḟඖ኱ᒁⓗ㍽ᑕ☢Ẽὶయࢩ࣑࣮ࣗࣞࢩࣙࣥࠖ㸪᪥ᮏኳᩥᏛ఍᫓Ꮨᖺ఍㸪2019 ᖺ 3 ᭶ 14-17 ᪥㸪ἲᨻ኱Ꮫᑠ㔠஭࢟ࣕࣥࣃࢫ㸪ᮾி39. ᜏ௵ඃ, ᕊ㔜ៅ(ி㒔኱), ኱㡲㈡೺(⟃Ἴ኱), ᕝᓥ᭸ᑦ(ᅜ❧ኳᩥྎ), ୰ᮧ㞞ᚨ(ྎ‴୰ኸ◊✲㝔), ࠕ೫ගࡢ୍⯡┦ᑐㄽⓗ㍽ᑕ㍺㏦ィ⟬࡟ࡼࡿάື㖟Ἑ᰾ࢪ࢙ࢵࢺࡢᵓ㐀ゎ᫂ࠖ㸪᪥ᮏኳᩥᏛ఍᫓Ꮨᖺ఍㸪2019 ᖺ 3 ᭶ 14-17 ᪥㸪ἲᨻ኱Ꮫᑠ㔠஭࢟ࣕࣥࣃࢫ㸪ᮾி
40. ኱㡲㈡೺, ࠕ෇┙㢼ࡢᄇฟ࡟ࡼࡿ෇┙ᵓ㐀ࡢኚ໬࡟ࡘ࠸࡚ࠖ, SWANS/SNAWS ఍㆟,㮵ඣᓥ኱Ꮫ, 2019 ᖺ 3 ᭶ 26-27 ᪥
41. ▮ᓥ⚽ఙ, ࠕ኱つᶍᩘ್ࢩ࣑࣮ࣗࣞࢩ࡛ࣙࣥ᥈ࡿ྾཰⥺⣔࡜㖟Ἑ㐍໬ࠖ, Cosmic
Shadow 2018, ▼ᇉᓥ, Ἀ⦖
42. ኱㡲㈡೺, ෇┙㢼ࡢᄇฟ࡟ࡼࡿ෇┙ᵓ㐀ࡢኚ໬࡟ࡘ࠸࡚, ➨㸷ᅇ࢔࢘ࢺࣇ࣮ࣟ◊✲఍, 3/25, JAXA
43. ኱㡲㈡೺, ෇┙㢼ࡢᄇฟ࡟ࡼࡿ෇┙ᵓ㐀ࡢኚ໬࡟ࡘ࠸࡚, SWANS/SNAWS ఍㆟,
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Edinburgh-Tsukuba Collaboration Meeting, The University of Edinburgh (3rd – 4thDecember, 2018), M. Umemura, H. Yajima, A. Wagner- 62 -

─ 62 ─

⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
2.

LBNL- CCS Joint Workshop, Lawrence Berkeley National Laboratory (6th – 7th March,2019), M. Umemura, H. Yajimaࢩ࣏ࣥࢪ࣒࢘ࠊ◊✲఍ࠊࢫࢡ࣮ࣝ➼ࡢ㛤ദᐇ⦼
1.

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2.

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3.

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4.

◊✲఍㛤ദࠕRadiation Hydrodynamic Approaches to the Study of Black Hole Accretion
and Outflowsࠖ㸪2019 ᖺ 2 ᭶ 22 ᪥㸪⟃Ἴ኱Ꮫ࣭ィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮఍㆟ᐊ A⟶⌮࣭㐠Ⴀ⤌⧊㐠Ⴀࡸᨭ᥼ᴗົࡢጤဨ࣭ᙺဨࡢᐇ⦼x ᱵᮧ㞞அ
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240

Pu ࡢ୍⢏Ꮚᵓ㐀ࡀ๻ⓗ࡟ኚ໬ࡋ࡚࠸ࡿࡇ࡜ࢆ♧၀ࡍࡿ⤖ᯝ࡛࠶ࡿࠋ

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Skyrme-HFB ࡢ⤖ᯝࢆ෌⌧ࡍࡿࡼ࠺࡟ Pairing-plus-quadrupole ┦஫స⏝ࡢࣃ࣓࣮ࣛࢱࢆỴᐃࡋ࡚ࡇࢀࢆ⏝࠸ࡓࠋSLy4 ࢆ⏝࠸ࡓ⌮ㄽィ⟬࡛ࡣ࢜ࣈ࣮ࣞࢺኚᙧ࡟࢚ࢿࣝࢠ࣮ᴟᑠⅬࡀ⌧ࢀࠊࢫ࣌ࢡࢺࣝ࡟ࡣȚࢯࣇࢺ࡞ᛶ㉁ࡀᙉࡃぢࡽࢀࡓ㸦ᅗ 3㸧ࠋ୍᪉ SLy5+T ࢆ⏝࠸ࡓィ⟬࡛ࡣࣉࣟࣞ
࣮ࢺኚᙧࡀ⌧ࢀࠊ106,108Mo ࡛ࡣȚ᣺ືⓗ࡞ࢫ࣌ࢡࢺࣝࡀᚓࡽࢀࠊᐇ㦂࡜ࡢࡼ࠸୍⮴ࡀぢࡽࢀࡓࠋ- 68 -

─ 68 ─

⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ
筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
年度 年次報告書

108

Excitation Energy (MeV)

2.5
2

6

+

6

1.5
1

Mo

+

4+
6+

0.5

4+

0

2+
+

2+
+

0

(6+)

5+
+
4
+

3
+
2

6

+

4+

5+
+

4
+
3
+
2

2+
0+

0

CHB+LQRPA(SLy5+T)

EXPᅗࡢᅄ㔜ᴟኚᙧ࣏ࢸࣥࢩࣕࣝ᭤㠃㸦ᕥᅗ㸧࡜ CHFB+LQRPA ࡟ࡼࡿపບ㉳≧ែ
図 3: 108Mo の四重極変形ポテンシャル曲面（左図）とによる低励起状態
ࡢࢫ࣌ࢡࢺࣝ㸦ྑᅗ㸧ࠋ
のスペクトル（右図）。

 ᭷㝈᣺ᖜἲ࡟ࡼࡿ஧㔜࣮࣋ࢱᔂቯཎᏊ᰾⾜ิせ⣲ࡢィ⟬
有限振幅法による二重ベータ崩壊原子核行列要素の計算 㸦᪥㔝ཎࠊEngel㸦ࣀ࣮ࢫ࢝（日野原、Engel（ノースカࣟࣛ࢖ࢼ኱㸧㸧
ロライナ大））
ࢽ࣮ࣗࢺࣜࣀࣞࢫ஧㔜࣮࣋ࢱᔂቯࡢ༙ῶᮇ࠿ࡽ㟁Ꮚࢽ࣮ࣗࢺࣜࣀࡢ᭷ຠ㉁㔞ࢆỴᐃࡍࡿࡓ
ニュートリノレス二重ベータ崩壊の半減期から電子ニュートリノの有効質量を決定するたࡵ࡟ࡣᔂቯࡢཎᏊ᰾⾜ิせ⣲ࢆ⢭ᐦ࡟ィ⟬ࡍࡿᚲせࡀ࠶ࡿࡀࠊཎᏊ᰾⾜ิせ⣲ࡣ୰ᛶᏊ̿㝧
めには崩壊の原子核行列要素を精密に計算する必要があるが、原子核行列要素は中性子―陽Ꮚᑐ┦㛵࡟ࡼࡗ࡚ᢚไࡉࢀࡿࡇ࡜ࡀ▱ࡽࢀ࡚࠾ࡾࠊᑐ┦஫స⏝ࡢ⤖ྜᐃᩘࢆỴᐃࡍࡿࡇ࡜ࡀ
子対相関によって抑制されることが知られており、対相互作用の結合定数を決定することが⾜ิせ⣲ࡢ⢭ᐦィ⟬ࡢࡓࡵ࡟㔜せ࡛࠶ࡿࠋࢽ࣮ࣗࢺࣜࣀࢆ㸰ࡘᨺฟࡍࡿ஧㔜࣮࣋ࢱᔂቯ࡟ࡣ
行列要素の精密計算のために重要である。ニュートリノを２つ放出する二重ベータ崩壊には㇏ᐩ࡞ᐇ㦂ࢹ࣮ࢱࡀᏑᅾࡋࠊࡇࢀࢆ⏝࠸࡚୰ᛶᏊ̿㝧Ꮚᑐ┦㛵ࡢ⤖ྜᐃᩘࢆỴᐃࡍࡿࡇ࡜ࡀ
豊富な実験データが存在し、これを用いて中性子―陽子対相関の結合定数を決定することがྍ⬟࡛࠶ࡿࠋ஧㔜࣮࣋ࢱᔂቯࡢཎᏊ᰾⾜ิせ⣲ࢆ‽⢏Ꮚ஘㞧఩┦㏆ఝ࡛ィ⟬ࡍࡿሙྜࠊ኱ḟ可能である。二重ベータ崩壊の原子核行列要素を準粒子乱雑位相近似で計算する場合、大次ඖࡢ⾜ิᑐゅ໬ࢆ⾜࠺ᚲせࡀ࠶ࡿࡀࠊ᭷㝈᣺ᖜἲ࡟ࡼࡗ࡚ᛂ⟅㛵ᩘࢆ཯᚟ἲ࡛ຠ⋡ⓗ࡟ィ⟬元の行列対角化を行う必要があるが、有限振幅法によって応答関数を反復法で効率的に計算ࡋࠊᛂ⟅㛵ᩘࡢ஧㔜」⣲✚ศ࡟ࡼࡗ࡚ཎᏊ᰾⾜ิせ⣲ࡢᑟฟࡀྍ⬟࡛࠶ࡿᐃᘧ໬ࢆࡇࢀࡲ࡛
し、応答関数の二重複素積分によって原子核行列要素の導出が可能である定式化をこれまで
࡟⾜ࡗࡓࠋ⡿ᅜࣀ࣮ࢫ࢝ࣟࣛ࢖ࢼ኱Ꮫ࡛㛤Ⓨࡉࢀࡓ୰ᛶᏊ̿㝧Ꮚࢳࣕࢿࣝࡢ᭷㝈᣺ᖜἲࡢࢥ
に行った。米国ノースカロライナ大学で開発された中性子―陽子チャネルの有限振幅法のコ࣮ࢻࢆᣑᙇࡋࠊ஧㔜㑄⛣ᙉᗘ࠾ࡼࡧࢽ࣮ࣗࢺࣜࣀࢆ㸰ࡘᨺฟࡍࡿ஧㔜࣮࣋ࢱᔂードを拡張し、二重 Gamow-Teller 遷移強度およびニュートリノを２つ放出する二重ベータ崩
ቯཎᏊ᰾⾜ิせ⣲ィ⟬ࡢᐇ⿦ࢆ⾜ࡗࡓࠋpf
壊原子核行列要素計算の実装を行った。pf Ẇ㡿ᇦࡢཎᏊ᰾࡟ᑐࡋ࡚⣔⤫ⓗ࡞ィ⟬ࢆ⾜࠸ࠊཎ
殻領域の原子核に対して系統的な計算を行い、原Ꮚ᰾⾜ิせ⣲ࡢ୰ᛶᏊ̿㝧Ꮚᑐ┦㛵౫Ꮡᛶࡢศᯒࢆ⾜ࡗࡓ㸦ᅗ
子核行列要素の中性子―陽子対相関依存性の分析を行った（図 4㸧ࠋ4）。

ᅗ 4: 48Ca の二重ࡢ஧㔜 Gamow-Teller 遷移（左図）とニュートリノを２つ放出する二重ベー㑄⛣㸦ᕥᅗ㸧࡜ࢽ࣮ࣗࢺࣜࣀࢆ㸰ࡘᨺฟࡍࡿ஧㔜࣮࣋図タ崩壊（右図）の原子核行列要素のアイソスカラー対相関結合定数依存性。
ࢱᔂቯ㸦ྑᅗ㸧ࡢཎᏊ᰾⾜ิせ⣲ࡢ࢔࢖ࢯࢫ࣮࢝ࣛᑐ┦㛵⤖ྜᐃᩘ౫Ꮡᛶࠋ
-- 69 -─ 69 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩㉸ὶືཎᏊ᰾ࡢ⼥ྜ㐣⛬࡟࠾ࡅࡿᑐ┦㛵ࡢຠᯝ㸦ᶫᮏࠊG. Scampsʥ௒ᖺᗘࡣࠊᣊ᮰᮲௳௜ࡁࣁ࣮ࢺ࣮ࣞࣇ࢛ࢵࢡ࣭࣎ࢦࣜࣗ࣎ࣇ㸦CHFB㸧ἲ࡟ࡼࡾ◲㯤 40S ࢆ஧ࡘࡢ㓟⣲ 20O ࡟ศ㞳ࡍࡿ㐣⛬ࡢ࢚ࢿࣝࢠ࣮㠃࡜୍⢏ᏊἼື㛵ᩘࡢࢭࢵࢺࢆᚓࡓࠋࡇࢀࡣࠊ
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CHFB ἲ࡟ࡼࡗ࡚ồࡵࡓ୍⢏Ꮚ࢚ࢿࣝࢠ࣮ࡢศᕸࡣࠊ┦ᑐ㊥㞳ࡢῶᑡ࡟ࡘࢀ࡚஧ࡘࡢ㓟⣲ 20O
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─ 70 ─

⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩ Effect of octupole deformation on the fission of actinides (G. Scamps and C. Simenel)ᅗ 6㸸 Evolution of the fission of 240Pu nuclei.
Nuclear fission is a process in which a heavy nucleus split into two. Most of the actinides nuclei(Plutonium, Uranium, Curium…) fission asymmetrically with one big fragment and one small.
Empirically, the heavy fragment presents on average a Xenon element (with charge number Z=54)
independently from the initial fissioning nucleus. To understand the mechanism that determines thenumber of protons and neutrons in each of the two fragments has been a longstanding puzzle. It was
expected that the deformation of the fragments could play a role. Indeed, the atomic nuclei can havedifferent shapes depending on their internal structure. Some of them are spherical, most of them aredeformed like a rugby ball and a few have a pear-shaped deformation. The internal structure of the nuclei
varies as a function of the number of protons and neutrons composing the nuclei. The state of the art ofnuclear theory has been used to describe dynamically the fission process. This simulation of the nuclear
fission uses the quantum-mechanics to take into account the motion of the nucleons in the nuclei anduses adequate simplifications to solve the many-body problem. Using that model, in the case of the 240Pu,
it has been found that the fission fragments are preferably formed with a pear-shaped deformation (seefigure 6). This pear-shaped deformation is due to the strong Coulomb repulsion of the two fragments.
This initial deformation favours nuclei which are pear-shaped in their ground state. This is the case of
the Xenon due to some internal structure effects associated with a number of proton Z=54. Thismechanism is strong enough to strongly influence the partition of nucleons in several fissioning systems.
This mechanism has been found in simulations of the fission of 230Th, 234U, 236U, 246Cm and 250Cf inagreement with the experimental observations. These findings may explain in future, surprising recent
observations of asymmetric fission of lighter than lead nuclei, and improve predictions of fission- 71 -

─ 71 ─

⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
properties of exotic nuclei which impact the abundance of elements produced in the astrophysicalprocesses.
 Density-constraint Hartree-Fock-Bogoliubov (G. Scamps and Y. Hashimoto)
A new method is developed in order to determine the Nucleus-Nucleus potential for fusion reactions
for which pairing play an important role, the Density-constraint Hartree-Fock-Bogoliubov theory. Using
this method, we investigate the splitting of the Nucleus-Nucleus potential with respect to different
relative gauge angles (figure 7).

ᅗ 7: Nucleus-Nucleus potential for the 20O+ 20O reaction for 3 gauge-angle.
Self-consistent random phase approximation based on the relativistic Hartree-Fock

WKHRU\5ROHRIȡ-tensor coupling (Wang 㸦≉ู◊✲⏕㸧 ࠊNaitoʤᮾ኱ʥǃLiangʤ⌮◊ʥࠊLong (Lanzhou Univ.))  
The framework of the random phase approximation (RPA) based on the relativistic Hartree-Fock(RHF) theory is extended to achieve a self-FRQVLVWHQWFDOFXODWLRQZLWKWKHȡ-meson tensor coupling. The
model self-consistency is verified by the check of the isobaric DQDORJVWDWHDQGLWLVIRXQGWKDWWKHȡWHQVRUDQGȡ-vector-tensor couplings play significant roles in maintaining the self-consistency. Using
the RHF Lagrangian PKA1, the properties of the Gamow-Teller resonances (GTR) are investigated(figure 8), in which the roles played by the particle-hole residual interaction of various meson-nucleon
couplings are clarified in details. Furthermore, the effects of the tensor force, which is introduced
naturally via the Fock terms, are analyzed by comparing the calculations with full Lagrangians and theones artificially dropping the tensor force components. It is found that for the RHF Lagrangians PKOi
(i = 1,2,3) and PKA1, the tensor forces play the role mainly via the RHF mean-field rather than via the
RPA residual interaction in determining the GTR. Moreover, the tensor-force effects are not as strongas those indicated by the Skyrme Hartree-Fock calculations.
- 72 -

─ 72 ─

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GHQRWHGDV+) DQGWKHUHVXOWVRIWKHFDOFXODWLRQZLWKı-6Ȧ-V (short-GDVKHGOLQH ı-6Ȧ-9ȡ-V(dash-GRWWHGOLQH ı-6Ȧ-9ȡ-9ʌ-PV (short-dot-dotted line) in the ph residual interactions, as well
DVWKHUHVXOWVRIWKHIXOOFDOFXODWLRQ VROLGOLQH DUHVKRZQ$/RUHQW]LDQVPHDULQJSDUDPHWHUī 
MeV is used. The horizontal position of the arrow corresponds to the experimental peak energy.

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─ 73 ─

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1,000,000 ෇㸦H30 ᖺᗘ┤᥋⤒㈝㸧ࠊࠕ⏕ᡂᗙᶆἲ࡟ࡼࡿ஧㔜࣮࣋ࢱᔂቯཎᏊ᰾⾜ิせ
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(1) ◊✲ㄽᩥA) ᰝㄞ௜ࡁㄽᩥ
1.

K. Wen and T. Nakatsukasa, “Nuclear reaction path and requantization of TDDFT”, JPS Conf.
Proc. 23, 012024 (2018).

2.

K. Washiyama and T. Nakatsukasa, “Multipole modes for triaxially deformed superfluid
nuclei”, JPS Conf. Proc. 23, 013012 (2018).

3.

F. Ni, N. Hinohara, and T. Nakatsukasa, “Low-lying collective excited states in non-integrable
pairing models based on the stationary-phase approximation to the path integral”, Phys. Rev.
C 98, 064327 (2018).

4.

F. Ni and T. Nakatsukasa, “Comparative study of the requantization of the time-dependent
mean field for the dynamics of nuclear pairing”, Phys. Rev. C 97, 044310 (2018).

5.

G. Scamps and C. Simenel, “Impact of pear-shaped fission fragments on mass-asymmetricfission in actinides”, Nature 564, 382 (2018).
- 74 -

─ 74 ─

⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩6.

H. Zheng, S. Burrello, M. Colonna, D. Lacroix, and G. Scamps, “Connecting the nuclear EoS
to the interplay between fusion and quasifission processes in low-energy nuclear reactions”,
Phys. Rev. C 98, 024622 (2018).

7.

Z. H. Wang, Q. Zhao, H. Z. Liang, and W. H. Long, “Quantitative analysis of tensor effects
in the relativistic Hartree-Fock theory”, Phys. Rev. C, 98, 034313 (2018).

8.

S. Burrello, M. Colonna, D. Lacroix, X. Roca-Maza, G. Scamps, and H. Zheng, “Collective
aspects of the dipole response in nuclei: an analysis from semi-classical and quantal
approaches”, Accepted for publication in Phys. Rev. C (2019), arXiv:1807.10118.

9.

Y. Kashiwaba and T. Nakatsukasa, “Self-consistent band calculation of slab phase in neutronstar crust”, submitted to Phys. Rev. C; Preprint arXiv:1904.10712.

10. N. Hinohara, “Energy-weighted sum rule for nuclear density functional theory”, Submitted toPhys. Rev. C, arXiv:1902.11105.
B) ᰝㄞ↓ࡋㄽᩥ1.

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reactions”, Proceedings of the International Conference on Nuclear Theory in the
Supercomputing Era - 2016 (NTSE-2016) (Pacific National University, 2018), pp. 115 – 123.

(2) ᅜ㝿఍㆟Ⓨ⾲A) ᣍᚅㅮ₇
1.

T. Nakatsukasa, “Dipole response in exotic nuclei”, ECT* workshop on Probing exotic
structure of short-lived nuclei by electron scattering, Trento, Italy, Jul. 16 – 20, 2018.

2.

T. Nakatsukasa, “Theories of nuclear large amplitude collective motion”, 1st APCTPTRIUMF joint workshop on understanding nuclei from different theoretical approaches,
Pohang, Korea, Sep. 14 – 19, 2018.

3.

T. Nakatsukasa, “Self-consistent determination of nuclear reaction path and clustering”, ECT*
workshop on indirect methods in nuclear astrophysics, Trento, Italy, Nov. 5 – 9, 2018.

4.

T. Nakatsukasa, “Nuclear structure and reaction with quantum shape fluctuation”, 13th
International Conference on nucleus-nucleus collisions (NN2018), Saitama, Japan, Dec. 4 – 8,
2018.

5.

T. Nakatsukasa, “Self-consistent band calculation for 1D neutron-star crust”, Workshop on
Nonequilibrium phenomena in superfluid systems, Warsaw, Poland, Mar. 1 – 3, 2019.

- 75 -

─ 75 ─

⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
6.

N. Hinohara, “Nuclear density functional theory for description of collective excitation”, 10th
China-Japan Joint Nuclear Physics Symposium (CJNP2018), Huizhou, China, Nov. 18 – 23,
2018.

7.

N. Hinohara, “Nuclear density functional theory for collective excitation”, Fifth Joint Meetingof the Nuclear Physics Divisions of the APS and the JPS (HAWAII2018), Waikoloa Village,
HI, USA, Oct. 23 – 27, 2018.

8.

N. Hinohara, “Application of finite-amplitude method for nuclear collective motion”, 2018
PKU-CUSTIPEN workshop on “Low-Energy Nuclear Dynamics and Effective Nuclear
Interactions”, Beijing, China, Sep. 17 – 19, 2018.

9.

N. Hinohara, “Collective motion in stable and unstable nuclei within nuclear density
functional theory”, IX International Symposium on Exotic Nuclei (EXON-2018),
Petrozavodsk, Russia, Sep. 10 – 15, 2018.

10. K. Washiyama, “Shape fluctuation and large amplitude collective motion in transitional
nuclei”, New Frontiers in Nuclear Physics and Astrophysics-1, Antalya, Turkey, May 28 –Jun. 1, 2018.
11. K. Yoshida, “Analog pygmy-dipole resonance and low-lying charge-exchange dipole state inneutron-rich nuclei”, The 6th International Conference on Collective Motion in Nuclei under
Extreme Conditions, Cape Town, South Africa, Oct. 29 – Nov. 2, 2018.
B) ୍⯡ㅮ₇
1.

T. Nakatsukasa, “New scheme of MCRP-2019”, 10th symposium on Discovery, Fusion,
Creation of New Knowledge by Multidisciplinary Computational Sciences, Tsukuba, Japan,
Oct. 15 – 16, 2018.

2.

T. Nakatsukasa, “Collective coordinate for pairing dynamics and requantization of TDHFB”,
Fifth joint meeting of the Nuclear Physics Divisions of the APS and the JPS (HAWAII2018),
Waikoloa Village, HI, USA, Oct. 23 – 27, 2018.

3.

T. Nakatsukasa, “Multi-reference EDF theory alternative to GCM: Application to the pairingmodel”, Tsukuba-CCS workshop on “microscopic theories of nuclear structure and dynamics”,
Tsukuba, Japan, Dec. 10 – 12, 2018.

4.

N. Hinohara, “Finite-amplitude method for double-beta decay nuclear matrix elements”(poster presentation), International Symposium on Revealing the history of the universe with
underground particle and nuclear research 2019, Sendai, Japan, Mar. 7 – 9, 2019.

5.

N. Hinohara, “Finite-amplitude method for double-beta decay”, Tsukuba-CCS workshop on“microscopic theories of nuclear structure and dynamics”, Tsukuba, Japan, Dec. 10 – 12, 2018.
- 76 -

─ 76 ─

⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
6.

N. Hinohara, “Binding-energy differences of even-even nuclei and pairing correlation”, 13th
International Conference on Nucleus-Nucleus Collisions (NN2018), Saitama, Japan, Dec. 4 –8, 2018.

7.

N. Hinohara, “Energy-weighted sum rule for nuclear density functional theory” (poster
presentation), 13th International Conference on Nucleus-Nucleus Collisions (NN2018),
Saitama, Japan, Dec. 4 – 8, 2018.

8.

N. Hinohara and J. Engel, “Double-beta decay nuclear matrix element using finite-amplitude
method”, Fifth Joint Meeting of the Nuclear Physics Divisions of the APS and the JPS(HAWAII2018), Waikoloa Village, HI, USA, Oct. 23 – 27, 2018.

9.

N. Hinohara, “Double-beta decay nuclear matrix elements with linear and non-linear dynamics
of neutron-proton pairing” (poster presentation), 10th symposium on Discovery, Fusion,
Creation of New Knowledge by Multidisciplinary Computational Sciences, Tsukuba, Japan,
Oct. 15 – 16, 2018.

10. N. Hinohara, “Neutron-proton DFT”, The 4th workshop on many-body correlations in
microscopic nuclear model (SADO2018), Sado, Japan, Aug. 18 – 20, 2018.
11. N. Hinohara, “Nuclear collective excitation within finite-amplitude method” (poster
presentation), 10th international conference on Direct Reactions with Exotic Beams(DREB2018), Matsue, Japan, Jun. 4 – 8, 2018.
12. Y. Hashimoto, “Study of structure changes in 406ĺ20O+20O by Gogny TDHFB method”, The
4th workshop on many-body correlations in microscopic nuclear model (SADO2018), Sado,
Japan, Aug. 18 – 20, 2018.
13. Y. Hashimoto, “Study of 40S by Gogny-TDHFB method”, Tsukuba-CCS workshop on“microscopic theories of nuclear structure and dynamics”, Tsukuba, Japan, Dec. 10 – 12, 2018.
14. K. Washiyama, “Collective Hamiltonian from Skyrme EDF”, The 4th workshop on manybody correlations in microscopic nuclear model (SADO2018), Sado, Japan, Aug. 18 – 20,
2018.
15. G. Scamps, “Dynamical effects of superfluidity on multi-nucleon transfer, fusion and fission”,“ECT* workshop on Probing exotic structure of short-lived nuclei by electron scattering”,
Trento, Italy, Apr. 9 – 13, 2018.
16. G. Scamps, “Role of octupole deformed shell effects on the fission of actinides”, 2018 PKUCUSTIPEN workshop on “Low-Energy Nuclear Dynamics and Effective Interactions”,
Beijing, China, Sep. 17 – 19, 2018.

- 77 -

─ 77 ─

⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
17. G. Scamps, “Role of octupole deformed shell effects on fission” (poster presentation), 13th
International Conference on Nucleus-Nucleus Collisions (NN2018), Saitama, Japan, Dec. 4 –8, 2018.
18. G. Scamps, “Impact of pear-shaped fission fragments on mass-asymmetric fission”, TsukubaCCS workshop on “microscopic theories of nuclear structure and dynamics”, Tsukuba, Japan,
Dec. 10 – 12, 2018.
19. Z. H. Wang, “Quantitative analysis of tensor effects in relativistic Hartree-Fock theory”, The
17th CNS International Summer School, Wako, Japan, Aug. 22 – 28, 2018.
20. K. Yoshida, “First-Forbidden Beta-decay near the Drip Line”, The 4th workshop on manybody correlations in microscopic nuclear model, Sado (SADO2018), Niigata, Aug. 18 – 20,
2018.
21. K. Yoshida, “Beta-decay around 78Ni: N=50 magic number and shell structure”, YITP
workshop on `Recent advances in nuclear structure physics 2018', Kyoto, Japan, Nov. 29 –Dec. 3, 2018.
(3) ᅜෆᏛ఍࣭◊✲఍Ⓨ⾲A) ᣍᚅㅮ₇
1.

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2.

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5.

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6.

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7.

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- 78 -

─ 78 ─

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1.

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2.

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3.

୰ົ Ꮥࠊ“ప࢚ࢿࣝࢠ࣮᰾཯ᛂ࡜㔞Ꮚࢡࣛࢫࢱ࣮࡬ࡢ㠀⤒㦂ⓗ࢔ࣉ࣮ࣟࢳ”ࠊࠕ㔞Ꮚࢡࣛࢫࢱ࣮࡛ㄞࡳゎࡃ≀㉁ࡢ㝵ᒙᵓ㐀ࠖ ࢟ࢵࢡ࢜ࣇࢩ࣏ࣥࢪ࣒࢘ࠊᮾᕤ኱ࠊᮾிࠊ
2018 ᖺ 11 ᭶ 19 – 20 ᪥.

4.

୰ົ Ꮥࠊ”PJ3- 3: ᰾ᵓ㐀ィ⟬࡟ࡼࡿ᰾཯ᛂࣔࢹࣝࡢ㧗⢭ᗘ໬”㸦࣏ࢫࢱ࣮㸧ࠊImPACT
ࣉࣟࢢ࣒ࣛࠕ᰾ኚ᥮࡟ࡼࡿ㧗ࣞ࣋ࣝᨺᑕᛶᗫᲠ≀ࡢ኱ᖜ࡞పῶ࣭㈨※໬ࠖබ㛤ᡂᯝሗ࿌఍ ʊ᪂ࡓ࡞㑅ᢥ⫥ࡢᥦ᱌ࠊᮍ᮶࡟ྥࡅ࡚ʊࠊရᕝ࢖ࣥࢱ࣮ࢩࢸ࢕࣮࣍ࣝࠊᮾிࠊ
2019 ᖺ 3 ᭶ 9 ᪥.

5.

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6.

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20 ᪥.

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9.

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1.

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Nakatsukasa, N. Schunck, “Energy Density Functional Methods for Atomic Nuclei”, (IOP
Publishing, Bristol, UK) 2019.

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2.

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Oct. 29 - Nov. 2, 2018) ࡢ⛉Ꮫㅎၥጤဨࢆົࡵࡓ ୰ົ .

3.

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Fusion, Creation of New Knowledge by Multidisciplinary Computational Sciences (Tsukuba,
Japan, Oct. 15 - 16, 2018) ࡢ⤌⧊ጤဨ㛗ࢆົࡵࡓ ୰ົ .
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5.

ᅜ㝿࣮࣡ࢡࢩࣙࢵࣉ Microscopic theories of nuclear structure and dynamics (Tsukuba,
Japan, Dec. 10-12, 2018) ࡢ⤌⧊ጤဨ㛗(᪥㔝ཎ)࠾ࡼࡧ⤌⧊ጤဨ㸦୰ົࠊᶫᮏ㸧ࢆົࡵ
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3.

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1.

M. Noda, S.A. Sato, Y. Hirokawa, M. Uemoto, T. Takeuchi, S. Yamada, A. Yamada, Y.
Shinohara, M. Yamaguchi, K. Iida, I. Floss, T. Otobe, Kyung-Min Lee, K. Ishimura, T. Boku,
George F. Bertsch, K. Nobusada, K. Yabana, "SALMON: Scalable Ab-initio Light–Matter- 95 -

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Heterogeneous Two-Dimensional Layered Materials", JOURNAL OF PHYSICALCHEMISTRY C, 122, 37, 21651-21658 (2018).
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筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書
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overbridging boundary matching method without using Green's functions", Phys. Rev. B
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22. D. Manabe and H. Koizumi, "Magnetic field induced charge order in cuprate superconductors:
and explanation by spin-vortex-induced loop currents", J. Phys.: Conf. Ser. 1148, 012009(2018).
23. D. Manabe and H. Koizumi, "Supercurrent generation by spin-twisting itinerant motion ofelectrons", J. Supercond. Nov. Magn. 32, 2303-2312, (2019).
24. Y. Komaki, Y. Iwase, S. Yanagimatsu, Y. Muta, N. Maeshima, and K. Hino, "Dynamicalcharge structure factor of a one-dimensional ionic Hubbard model in the low-energy region",
J. Phys. Soc. Jpn. (2019) accepted.
25. Y. Watanabe, K. Hino, N. Maeshima, H. Petek, M. Hase, "Ultrafast asymmetric Rosen-Zenerlike coherent phonon responses observed in silicon", Phys. Rev. B 99, 174304 (2019).

- 97 ─ 97 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩B) ᰝㄞ↓ࡋㄽᩥ
1.

A. Yamada, K. Yabana, "First-Principles Electron Dynamics Simulation Study of HighIntensity Laser Irradiation on Crystal Systems: Photon Energy Dependent Energy Transfer",
Proceedings of XXI International Conference on Ultrafast Phenomena 2018, 205, 04020(2019).

2.

M. Uemoto, K. Yabana, S.A. Sato, Y. Hirokawa, T. Boku, "A first-principles simulation
method for ultrafast nano-optics", Proceedings of XXI International Conference on Ultrafast
Phenomena 2018, 205, 04023 (2019).

3.

S. Yamada, M. Noda, K. Nobusada, and K. Yabana, "First-principles method for propagationof ultrashort pulsed light in thin films", Proceedings of XXI International Conference on
Ultrafast Phenomena 2018, 205, 01003 (2019).

4.

B. Buades, A. Picón, I. León, N.D. Palo, S.L. Cousin, C. Cocchi, E. Pellegrin, J. H. Martin, S.
Mañas-Valero, E. Coronado, T. Danz, C. Draxl, M. Uemoto, K. Yabana, M. Schultze, S. Wall,
J. Biegert, "Attosecond-resolved petahertz carrier motion in semi-metallic TiS2", arXiv:
1808.06493.

5.

᳜ᮏග἞ࠊ▮ⰼ୍ᾈࠊ"Maxwell+TDDFT ࣐ࣝࢳࢫࢣ࣮ࣝィ⟬ࡢࡓࡵࡢ ᩳࡵ᪉ྥගධ
ᑕࡢྲྀࡾᢅ࠸࡟ࡘ࠸࡚"ࠊ➨㸰㸷ᅇග≀ᛶ◊✲఍ㄽᩥ㞟ࠊ205-208 (2018)

6.

X. Gao and X. M. Tong, "Photoabsorption of atoms in a strong elliptical laser field", submit
to ICPEAC2019.

7.

X. M. Tong and N. Toshima, "Abnormal photoelectron angular distribution of Aratoms inpulsed XUV and IR laser fields", submit to ICPEAC2019.

8.

H. Koizumi, "Theory of Supercurrent generation in BCS Superconductors", arXiv:1810.125.

9.

S. Borbely, X. M. Tong, et al., "Energy loss of p and pbar in He: electron correlation effects",
submit to ICPEAC2019.

(2) ᅜ㝿఍㆟Ⓨ⾲A) ᣍᚅㅮ₇
1.

K. Yabana, "Ab-initio simulations for ultrashort laser-pulse irradiation on nanomaterials ",SPIE Defense + Commercial Sensing 2018, Orlando, Florida,USA, April15 , 2018

2.

K. Yabana, M. Uemoto, S.A. Sato, Y. Hirokawa, T. Boku, "Ab-initio large-scale simulation
for initial stage of laser damage in transparent nano-materials", 3rd Smart Laser Processing
Conference 2018, Pacifico Yokohama, April 24-26, 2018

- 98 -

─ 98 ─

⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩3.

K. Yabana, "Practical Aspects of TDDFT Calculations", TDDFT School and SALMON
Hands-on Seminar, Univ. Tsukuba, Nov. 11-12, 2018

4.

K. Yabana, "First-Principles Simulations for Extreme Light-Matter Interaction ", 50th Reimei
Workshop on Universal Physics in Many-Body Quantum Systems - From atoms to Quarks,
Ibaraki Quantum Beam Research Center, Tokai, Dec. 12-14, 2018

5.

K. Yabana, "First-principles calculation for propagation of strong laser pulse with dielectrics
International Symposium on Ultrafast Electronic and Structural Dynamics", Tohoku
University, Sendai, March7-8, 20196.

M. Uemoto, S. A. Sato, Y. Hirokawa, T. Boku and K. Yabana, "Maxwell+TDDFT Ab initio
Multiscale Simulation and Application to Nano-optics", International Symposium on Ab Initio
Electron Dynamics Simulations 2018 (AIEDS18), Tsukuba, Japan, Nov. 16, 20187.

A. Yamada, K. Yabana, "Maxwell + Nonadiabatic ab initio MD Multi-Scale Simulation andApplication to Impulsive Stimulated Raman Scattering Spectroscopy", International
Symposium on Ab Initio Electron Dynamics Simulations 2018 (AIEDS18), Tsukuba, Japan,
Nov. 16, 20188.

S. Yamada, M. Noda, K. Nobusada, K. Yabana, "Microscopic and Macroscopic descriptions
for interaction of ultrashort light pulse with thin materials", International Symposium on Ab
Initio Electron Dynamics Simulations 2018 (AIEDS18), Tsukuba, Japan, Nov. 16, 20189.

M. Uemoto, "Ab-initio large-scale computational approach for ultrafast dynamics in NanoOptics", International Workshop on Massively Parallel Programming for Quantum Chemistry
and Physics 2019, RIKEN R-CCS, Jan. 16, 2019

10. T. Ono, "Evolution of ab-initio calculation based on real-space finite-difference method for
massively parallel computers", International Workshop on Massively Parallel Programmingfor Quantum Chemistry and Physics 2019, Kobe, Japan, January 15-17, 2019B) ୍⯡ㅮ₇
1.

K. Yabana, M. Uemoto, S.A. Sato, Y. Hirokawa, T. Boku, "A first-principles simulation
method for ultrafast nano-optics", XXI International Conference on Ultrafast Phenomena,
Hamburg, Germany. July 15-20, 2018 (Poster)2.

M. Uemoto and K. Yabana, "Ab-initio simulation for propagation of ultrashort laser pulse insolids" SPIE Photonics Europe, Strasbourg, France, Apr.24, 2018 (Oral)

3.

M. Uemoto, S. A. Sato, Y. Hirokawa, T. Boku, K. Yabana, "Ab-initio large-scalecomputational approach for ultrafast dynamics in nano-structures", EXCON2018, Nara, Japan,
Jul. 9, 2018 (Oral)- 99 -

─ 99 ─

⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
4.

Atsushi Yamada, Kazuhiro Yabana, "First Principle Electrons Dynamics Simulation Study ofHigh Intensity Laser Irradiation on Crystal Systems: Photon Energy Dependent Energy
Transfer", XXI International Conference on Ultrafast Phenomena, Germany Hamburg, July
2018 (Poster)5.

S. Yamada, M. Noda, K. Nobusada, and K. Yabana, "First-principles method for propagationof ultrashort pulsed light in thin films", XXI International Conference on Ultrafast Phenomena,
Hamburg, Germany, July 19, 2018 (Poster)6.

K. Yabana, M. Uemoto, S.A. Sato, Y. Hirokawa, T. Boku, "Ab-initio multiscale simulation
method for ultrafast nano-optics,15th Int. Conf. on Near-Field Optics", The 15th International
Conference of Near Field Optics Nanophotonics and Related Techniques, Troyes, France, Aug.
26-31, 2018 (Poster)7.

M. Noda, M. Yamaguchi, K. Iida and K. Nobusada , " First principles calculations for wave
vector excitations of silicon induced by optical near fields", The 15th International Conferenceof Near Field Optics Nanophotonics and Related Techniques, Troyes, France, Aug. 26-31,
2018 (Poster)8.

T. Takeuchi and K. Nobusada, "Electronic States Dressed up in an Optical Near Field: Optical
Responses Induced by Spatial Symmetry and Asymmetry", The 15th International Conferenceof Near Field Optics Nanophotonics and Related Techniques, Troyes, France, Aug. 26-31,
2018 (Poster)9.

A. Yamada, K. Yabana, " First-Principles Electron Dynamics Simulation Study of HighIntensity Laser Irradiation on Crystal Systems: Pulse Frequency Dependent Energy Transfer",
International Symposium on Ab Initio Electron Dynamics Simulations, Tsukuba, Japan, Nov.
14, 2018 (Poster)

10. M. Uemoto, Y. Kuwabara, S. A. Sato and K. Yabana, "Spatio-Temporal Analysis of Nonlinear
Optical Responses by Time-Dependent Density Functional Theory", International Symposium
on Ab Initio Electron Dynamics Simulations, Tsukuba, Japan, Nov. 14, 2018 (Poster)
11. T. Takeuchi and K. Yabana, "Optical Properties of Metallic Nanoparticle Arrays by TDDFT",International Symposium on Ab Initio Electron Dynamics Simulations, Tsukuba, Japan, Nov.
14, 2018 (Poster)
12. M. Noda, K. Iida, M. Yamaguchi, T. Yatsui and K. Nobusada, "Direct wave vector excitationsof silicon induced by optical near fields", International Symposium on Ab Initio Electron
Dynamics Simulations, Tsukuba, Japan, Nov.14, 2018 (Poster)- 100 -

─ 100 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
13. S. Yamada, M. Noda, K. Nobusada, K. Yabana, "Comprehensive theoretical framework forlight-matter interaction in thin materials based on TDDFT ", CSW2019, Ryogoku, Tokyo,
Japan, Jan. 16, 2019 (Poster)
14. T. Takeuchi and K. Yabana, "Optical Responses of a Metasurface Consisting of Metallic
Nanoparticles", CSW2019, Ryogoku, Tokyo, Jan. 16, 2019 (Poster)
15. M. Uemoto, K. Yabana, "Large-scale ab-initio simulation for nano-optics based on timedependent density functional theory", The 1st R-CCS International Symposium, Kobe, Japan,
Feb. 18, 2019 (Poster)
16. M. Noda, K. Iida, M. Yamaguchi, K. Ishimura, T. Yatsui, K. Nobusada and K. Yabana ,"Massively-parallel first-principles calculations for near field optics: wave vector excitations
in silicon", The 1st R-CCS International Symposium, Kobe, Japan, Feb. 18, 2019 (Poster)
17. Atsushi Yamada and Kazuhiro Yabana, "Maxwell + First-Principles TDDFT-MD Multi-Scale
Simulation and Application to Impulsive Stimulated Raman Scattering Spectroscopy", APS
March Meeting 2019, Boston, USA, March, 2019 (Oral)
18. M. Uemoto and K. Yabana, "Maxwell+TDDFT multiscale simulation for optical response of
nanomaterials", APS March Meeting 2019, Boston, USA, March 5, 2019 (Oral)
19. S. Yamada, M. Noda, K. Nobusada, and K. Yabana, "Microscopic and macroscopic MaxwellTDDFT descriptions for light-matter interaction in thin materials", APS March Meeting 2019,
Boston, USA, March 5, 2019 (Oral)
20. M. Noda, K. Iida, M. Yamaguchi, K. Ishimura, T. Yatsui, K. Nobusada, K. Yabana,"Massively-parallel time-dependent density functional theory calculations for optical nearfield excitations in silicon", APS March Meeting 2019, Boston, USA, March 5,2019 (Oral)
21. T. Ono, "Density functional study on functionality of nanoscale devices", JSPS Core to Core
workshop, Cambridge, UK, April 16-18, 2018
22. T. Ono, "Evolution of ab-initio transport calculation scheme based on real-space method",
Workshop on UT/DAAD partnership program "Development of first-principles calculation
codes for large scale simulations targeting materials and device design", Tsukuba, Japan, April
26, 2018
23. T. Ono, S. Tsukamoto, "Improvement of wave-function-matching technique for large-scale
first-principles electron-transport calculation", H30 ᖺᗘ ࣏ࢫࢺࠕிࠖ㔜Ⅼㄢ㢟㸦㸵㸧 ➨3 ᅇ CDMSI ◊✲఍, Tokyo, Japan, July 19-20, 201824. T. Ono, "DFT calculation for electronic structure of SiC/SiO2 after nitridization", European
Conference on Silicon Carbide and Related Materials 2018, Birmingham, UK, September 26, 2018
- 101 -

─ 101 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
25. T. Ono, "DFT Study on Atomic and Electronic Structures of SiC/SiO2 after NO Annealing",
49th IEEE Semiconductor Interface Specialists Conference, San Diego, USA, December 6-8,
2018
26. A. Hashmi, K. Nakanishi, T. Ono, "Graphene and h-BN based symmetric and non-symmetricmagnetoresistive junctions", 19th International Workshop on Computational Physics andMaterial Science: Total Energy and Force Methods 2019, Italy, January 9-11, 2019
27. X. M. Tong, "Theoretical Studies on Antiproton Captured by H and He atoms", Workshop to
discuss PUMA experiment and its future possibilities, Osaka University, Aug. 24, 201828. H. Koizumi, "Charge order in cuprate superconductors: effect of Rashba spin-orbit interaction",
XXIVth International Symposium on the Jahn-Teller Effect, Santander, Spain, June 24-29,2019
29. H. Koizumi, "Reformulating supercurrent generation in superconductors", 12th International
Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity and High Temperature
Superconductors, Beijing, China, August 19-24, 201830. H. Koizumi, "Superconducting state as an energy minimal state under external current feeding:
A story of gauge potential from Maxwell to Berry", ⟃Ἴ኱Ꮫ࣮࢚ࢪࣥࣂࣛ኱Ꮫ ྜྠ࣮࣡ࢡࢩࣙࢵࣉ, Edinburgh, UK, December3-4, 201831. H. Koizumi, "Error correctable architecture for quantum computers using spin-vortex-induced
loop current qubits", LBNL/CRD-7VXNXED&&60HHWLQJ%HUNHOH\86$0DUFKí
32. DB Esry et al., "Comparing the performance of time-dependent-Schr" odinger-equation
solvers for the 800-nm, one-electron-atom, strong-field problem", 49th Annual Meeting of the
APS Division of Atomic, Molecular and Optical Physics, Lauderdale, FL, USA, May 28-June
1, 2018C) ࢭ࣑ࢼ࣮➼1.

▮ⰼ୍ᾈࠊ"Ab-initio description for propagation of extreme light pulse in solids: Recent
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ࠊ2019 ᖺ 3 ᭶ 20 ᪥

2.

▮ⰼ୍ᾈࠊ"Ab-initio description for propagation of extreme light pulse in solids: Recent
progresses"ࠊࢢ࣮ࣛࢶ኱Ꮫ㸦࣮࢜ࢫࢺࣜ࢔㸧ࠊ2019 ᖺ 3 ᭶ 25 ᪥

3.

▮ⰼ୍ᾈࠊ"Ab-initio description for propagation of extreme light pulse in solids: Recent
progresses"ࠊ࣐ࢵࢡࢫࣉࣛࣥࢡ≀㉁ᵓ㐀ືຊᏛ◊✲ᡤ㸦ࢻ࢖ࢶ㸧ࠊ2019 ᖺ 3 ᭶ 27 ᪥

4.

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Federal University of RondoniaࠊPorto Velho㸦ࣈࣛࢪࣝ㸧ࠊ2019 ᖺ 3 ᭶ 27 ᪥- 102 -

─ 102 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩(3) ᅜෆᏛ఍࣭◊✲఍Ⓨ⾲A) ᣍᚅㅮ₇
1.

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2.

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3.

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4.

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2018 ᖺ 7 ᭶ 19 ᪥㸦ཱྀ㢌㸧

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2018 ᖺ 7 ᭶ 19-20 ᪥㸦ཱྀ㢌㸧

4.

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5.

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2018 ᖺ 9 ᭶ 10 ᪥㸦ཱྀ㢌㸧
- 103 -

─ 103 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

6.

山田篤志、矢花一浩、"瞬間誘導ラマン分光の Maxwell/TDDFT/MD マルチスケール
シミュレーション－ダイヤモンドにおけるコヒーレントフォノンのポンプープロー
ブ分光シグナルの解析―"、第 79 回応用物理学会秋季学術講演会、名古屋、2018 年
9 月 21 日(口頭)7.

山田篤志、矢花一浩、" Maxwell + TDDFT + MD マルチスケールシミュレーションの開発および瞬間誘導ラマン分光におけるコヒーレントフォノンとシグナルの計算への適用" 、 分子シミュレーション討論会、産業総合研究所、2018 年 11 月 29 日（口頭）8.

植本光治、矢花一浩、"Maxwell+TDDFT マルチスケール計算のための 斜め方向光入射の取り扱いについて"、第 29 回光物性研究会、II-51、京都大学宇治おうばくプラ
ザ、2018 年 12 月 8 日（口頭）9.

山田篤志、矢花一浩、"Maxwell + TDDFT + MD マルチスケールシミュレーションの開発および瞬間誘導ラマン分光におけるコヒーレントフォノンへの適用"、CREST 次
世代フォトニクス領域会議、秋葉原、2018 年 12 月 12 日（ポスター）

10. 山田俊介、野田真史、信定克幸、矢花一浩、"薄膜における光・物質相互作用のための微視的および巨視的理論"、CREST 次世代フォトニクス領域会議、秋葉原 2018 年
12 月 12 日（ポスター）
11. 竹内嵩、矢花一浩、"第一原理計算による微小金属周期列の光物性解析"、CREST 次
世代フォトニクス領域会議、秋葉原、2018 年 12 月 12 日（ポスター）
12. 植本光治、桑原有輝、佐藤俊介、矢花一浩、"TDDFT による非線形光学応答の時空間
空間解析"、 ポスト「京」重点課題（７）「次世代の産業を支える新機能デバイス・
高性能材料の創成(CDMSI）」第 4 回シンポジウム、柏、2018 年 12 月 17 日（ポスター）
13. 野田真史、飯田健二、信定克幸、"表面-金クラスター複合系における光誘起電子ダイ
ナミクス", ポスト「京」重点課題（7）「次世代の産業を支える新機能デバイス・ 高
性能材料の創成(CDMSI）」第 4 回シンポジウム、柏、2018 年 12 月 17 日（ポスター）
14. 植本光治、"第一原理電子ダイナミクス計算に基づくナノフォトニクスシミュレーシ
ョン"、MI2I マテリアルズ探索グループ拡大合同 Working「ナノテクノロジーにおけるマテリアルズ・インフォマティクス・ネットワーク」、浜松、2019 年 2 月 17 日（口頭）
15. 山田篤志、矢花一浩、"コヒーレントフォノンとプローブ光シグナルの位相差の理論
解析およびシミュレーションによる検証"、第 66 回応用物理学会春季学術講演会、東京工業大学、2019 年 3 月 9 日(口頭)- 104 ─ 104 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
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─ 105 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
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Hands-on Tutorial

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─ 108 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

2. SALMON に関わる一般記事。実験をリアルに再現するマルチスケール シミュレーシ
ョン〜「光と物質の相互作用」を理解する、京算百景 Vol.22, 2018.7
3. マンスリーサバティカルによる海外滞在（小泉）、Federal University of Rondonia, Porto
Velho, Brazil、平成 31 年 3 月 18 日～平成 31 年 4 月- 109 ─ 109 ─

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V. 生命科学研究部門
V-1.

生命機能情報分野

メンバー
教授

重田 育照

准教授

原田 隆平

助教

庄司 光男

助教

栢沼 愛

助教

西澤 宏晃

研究員

鬼頭-西岡 宏任

学生

大学院生

5 名、学類生2名

概要
生命機能情報分野では、生体内で重要な働きをしている蛋白質と核酸に注目し、その原子レベルでの特異的機能を理論的に解明することを目的としている。平成 30 年度は、光合成酸
素発生中心 (PSII-OEC) の反応機構、宇宙空間におけるアミノ酸生成機構・アルコール分解機
構、分子動力学シミュレーションによるナノキューブ形成機構、三重項-三重項消滅に基づく
フォトン・アップコンバージョンの理論的研究、シングレットフィッション過程の理論研究、
ナトリウム含有遷移金属酸化物の物性解明が大きく進展した。これらの研究では、センターのスーパーコンピューター（HA-PACS、COMA）を利用している。センター内の共同研究として宇宙物理研究部門および高性能計算システム研究部門と連携し、Post K 萌芽的課題やCREST の研究課題を行なった。また、平成 27 年度より分子進化分野とも共同研究を続けて
いる。

研究成果
酵素反応機構の解明
1. 光化学系 II 酸素発生中心(PSII-OEC)おける水分解反応機構の理論的解明
光化学系 II (PSII) では光エネルギーを利用して水分解反応 (2H2O + 4hv → O2 + 4H+ + 4e–)を触媒している。本系は生体による効率的な光エネルギー変換システムとして極めて重要であり、現在、その反応機構の解明が非常に注目されている。
PSII の反応サイクルは 4 つの（準）安定な S 状態を経由すると考えられている。この S 状態遷移の中でも、S3→S0 遷移は酸素―酸素結合、酸素分子放出、基質水分子の Mn クラスター
への挿入、MnCaO5 クラスター骨格の再構築が含まれ、非常に複雑な化学反応を伴う。高精度- 110 ─ 110 ─

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電子状態計算 (QM/MM) により、S3→S0 遷移に含まれる O-O 結合形成を検討し、２つの新しい機構を提唱した[1,5,7]。非断熱電子移動 (NA-CT) 機構 [1] と非ラジカルカップリング(CBS) 機構[5,7]である。酸素分子放出は水分子挿入と協奏過程であることを明らかにした[2]。
また、Mn クラスターに存在する Ca イオンが水分子導入に重要な役目を果たしていることも明らかにした。複雑な化学反応を効率良く自動的に探索するアルゴリズムも新規に提案した。
Mn 錯体の高酸化状態の電子状態については高精度な多参照電子状態理論 (DMRG 等) で精密に評価した。
2. ビリルビンオキシダーゼの活性中心構造変化と触媒機構についての理論解明 [5,7]ビリルビンオキシダーゼ (BOD: Bilirubin Oxidase) は活性中心に 3 種類の Cu イオンを 4 原子 (Type 1 Copper (T1Cu) と Type 2 Copper (T2Cu)、Type 3 Copper (T3Cu)) 含有している。T1Cu
部位でビリルビンは酸化され、電子は T2Cu と 2 つの T3Cu で構成される三核銅中心 (TNC:
Trinuclear Copper Center) に移動し、O2 を H2O に 4 電子還元する。BOD は、触媒活性が安定しているため、疾病の原因であるビリルビンに対する検査薬や酵素燃料電池の電極への応用
研究がなされている。Cu イオンの配位子の違いにより、立体構造や酸化還元電位に顕著な違いが現れることについての理論解明を行った。野生型 (WT: Wild type) と変異型 M467Q(Met467Gln) の高解像度の X 線結晶構造を基に、量子力学/古典力学混合 (QM/MM) 法を用いて、酸化還元電位の変化や反応中間体の同定についての理論的解明を行った。WT と変異型
(Met467Gln: M469Q) の T1Cu 近傍の立体構造を再現できることを確認した[5]。
次に、4 電子還元過程による 4 個の Cu イオンの構造変化と電子状態の変化について理論解析した。触媒サイクル中の初期構造である RO (Resting Oxidized) 状態では μ2-OH を持つ RO1
状態よりも μ3-oxo を持つ RO0 の方が 24.9 kcal/mol も安定であった。NI 状態における Löwdin
のスピン密度を解析すると、NI 状態は完全酸化型であるが ρ(T1Cu) = 0.00 であったことから、
NI 状態にプロトンを一つ加えた NI H+ 状態が安定な native intermediate の候補であると予測した。これらの触媒サイクルの中間体候補と、WT BOD と M467Q BOD の還元過程での分子軌
道の変化を解析し、本論文で提案した新たな中間体候補を含む新しい触媒サイクルを解明した。T1Cu 周囲の構造変化自体が非常に小さいことや、TNC を構成する T2Cu と T3Cu で作る
距離は各中間体の構造で変化が大きいことに注目し、T2Cu と 2 つの T3Cu 原子によって形成される三角形の面積に比例する新しい指標 l を用いることで、それぞれの BOD の構造変化を特徴づけた。指標 l は, 酸化型と還元型の構造を良く分離し、TNC の酸化状態の良い指標となることを示した。

データ駆動型分子動力学シミュレーションの開発と応用
我々はこれまで、超並列カスケード選択型分子動力学シミュレーション（PaCS-MD）法を開発し、タンパク質の折りたたみやドメイン運動などの遅い過程の構造変化の解析を行って- 111 ─ 111 ─

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きた。PaCS-MD ではこれまで初期構造の選択の際に終構造などの情報を事前に与えていた。
同じアルゴリズムを用いて、実験から得られる低解像度の構造データ（例えば SAXS や CryoMD）と MD で得られた構造に基づく理論計算データの差を小さくする構造を探索することが可能である。そこで平成 30 年度は、実験データとの類似度を用いて PaCS-MD を実行する
ことにより、低解像度の構造データを再現する MD 構造を探索する計算手法を開発した。また、実験データとの非類似度を利用することで、構造遷移を誘起可能であることを示した。
SAXS-/EM-駆動型PaCS-MDの応用例として、リジン-アルギニン-オルニチン結合 (LAO) タン
パク質を選択した。LAOタンパク質はOpen状態構造とClosed状態構造のX線結晶構造が決定されており、Open-Closed構造遷移をPaCS-MDを用いて誘起した。PaCS-MD の１サイクルは100psのMDシミュレーション (T = 300 K, P = 1 bar) を10個の独立な初期構造から実行した。
SAXS駆動型PaCS-MDのサンプリング効率を示すために、図1にSAXSのプロファイルを計算した。図1にターゲットデータ（緑）、初期構造（青）、SAXS駆動PaCS-MDデータ（赤）をそれぞれ示す。初期構造では、q = 0.15からq = 0.4においてターゲットデータから著しく外れていたが、SAXS駆動PaCS-MD後に得られた理論SAXSプロファイルは、目標となる実験データのプ
ロファイルを良好に再現し、ほぼ完全に重なっていた。SAXS駆動PaCS-MDによって得られた生成物（Closed状態構造）から測定した最小Cα RMSDは0.8Åであり、Closed状態構造に関して高い分解能の構造が得られたことを示している。興味深いことに、SAXSデータが3次元の1次元平均
回折パターンを表していたとしても、SAXS駆動型PaCS-MDはレアイベントである構造遷移を誘起し、最終構造の細密化に成功している。この結果は、LAOタンパク質のOpen状態構造とClosed状態構造の二次構造のポーズのおよびトポロジーの類似性に起因している。故に、本手法が低解像度の実験データから妥当な高分解能の原子レベルの構造を生じる可能性があることを示している。
EM 駆動型 PaCS-MD に関しても、Open-Closed 構造遷移が再現された。図 1(b)は、Closed 状態構造との Cα RMSD が最も小さいスナップショット（青）を X 線構造（赤）・EM データ（網掛け）に重ねたものである。得られた構造は、いくつかの柔軟なループ領域を除いて X 線構造とほぼ一致しており、EM 駆動型 PaCS-MD の有効性が検証できた。

(a)

図1

(b)

(a) SAXS のデータ（緑：実験、青：PaCS-MD の初期構造、赤：PaCS-MD の終構造、(b) Cryo-EM データ（網掛け）、青：PaCS-MD の終構造、赤：X 線結晶構造.
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筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

教育【卒業研究発表】松本悠路、「MD 計算を用いたアポ体・ホロ体シトクロム c の安定性解析」
柳 昴輝、「環状ジペプチドの安定構造における系統的な傾向と特徴【修士課程修了】
山崎笙太朗、「DNA-小分子複合体の構造安定性」
木間塚政人、「環状ペプチドの膜通過における構造変化の理論解析」【博士課程修了】なし【講義】
重田育照・庄司光男、生物物理学 II、物理学類専門科目、秋 AB
重田育照・庄司光男、生物物理科学、物理学類専門科目、春 ABC
庄司光男、生物物理学実験、物理学類専門科目、秋 B
原田隆平、分子進化学 II (分担) 生命環境学群生物学類 秋 AB
原田隆平、基礎生物学実験 I (分担) 生命環境学群生物学類 秋 AB
原田隆平、生物学演習 生命環境学群生物学類 秋 C
原田隆平、計算科学リテラシー 計算科学研究センター 秋 C
原田隆平、先端生物科学セミナー (分担) 生命環境学群生物学類 秋 AB
原田隆平、専門語学 BII (分担) 生命環境学群生物学類 秋 AB
原田隆平、専門語学 BIII(分担)生命環境学群生物学類 秋 C受賞、外部資金、知的財産権等受賞
1. 原田隆平、日本物理学会 第 13 回 若手奨励賞 (領域 12) (受賞日: 2019 年 3 月 14 日)
2. 重田育照、2018 Best Faculty Award, Feb. 18th 2019, 筑波大学（Japan）.
外部資金【研究代表者】
1.

新学術領域研究「複合光応答」計画研究：重田育照（代表者）（平成 26～30 年度）「実験と理論の協奏的アプローチによる多重スピン励起子変換制御」

2.

若手研究（A）：庄司光男（研究代表者）（平成 29 年～31 年度）「光化学系 II 酸素- 117 ─ 117 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

発生中心における水分解反応の全反応経路解明」
3.

若手研究（A）：原田隆平（研究代表者）（平成 28 年～30 年度）「G タンパク質共役受容体におけるシグナル伝達機構の解明」

4.

さきがけ（日本学術振興機構）：鬼頭-西岡宏任（研究代表者）（2017/10 ～ 2021/3）「量子シミュレーション技術による未知の生体電子移動/機能発現の探索」【分担研究者】
1.

AMED「中分子創薬」、重田育照（代表者：前仲勝実）（平成 30～令和 2 年度）「立体構造を基盤とする中分子創薬の合理的設計」

2.

ポスト「京」重点課題 7A、重田育照（代表者：押山淳 教授）（平成 28～31 年度）「構成の半導体デバイス」

3.

基盤研究(B)、庄司 光男（代表者：岡島 俊英）（平成 28～31 年度）、「酵素活性中
心の構造変化とゆらぎにリンクする触媒反応遷移状態の制御機構」

4.

挑戦的萌芽研究、庄司 光男（代表者：相川 祐理）（平成 28～31 年度）「計算科学によるアストロバイオロジーへの理論的挑戦」

研究業績(1) 研究論文
A) 査読付き論文
1. V. Sladek, H. Tokiwa, Y. Shigeta, “Protein side-chain networks from energetic and geometricdata – are they identical?”, Journal of Chemical Theory and Computation 14 (12), 6623-6631(2018). DOI:10.1021/acs.jctc.8b00733
2. M. Kayanuma, M. Shoji, K. Furuya, Y. Aikawa, M. Umemura, Y. Shigeta, “Theoretical Studyof the Photodissociation Reaction of Methanol in Interstellar Clouds”, Chemical Physics
Letters 714, 137-142 (2018). DOI:10.1016/j.cplett.2018.10.077
3. R. Sato, H. Kitoh-Nishioka, K. Kamada, Y. Shigeta, “Synergetic Effects of Triplet-Triplet
Annihilation and Triplet-Triplet Energy Transfer Processes on Photon Up-conversion in
Crystalline Systems”, The Journal of Physical Chemistry Letters 9, 6638-6643 (2018).
DOI:10.1021/acs.jpclett.8b02887
4. K. M. Bui, J. Iwata, Y. Kangawa, K. Shiraishi, Y. Shigeta, A. Oshiyama, "First principle
analysis of ammonia adsorption and desorption on GaN surface", The Journal of Physical
Chemistry C 122 (43), 24665-24671 (2018) DOI:10.1021/acs.jpcc.8b05682
5. M. H. N. Al Assadi, M. Fronzi, M. Ford, Y. Shigeta, ”High-performance Na ion cathodes
based on the ubiquitous and reversible O redox reaction”, Journal of Materials Chemistry A 6,
24120-24127 (2018). DOI: 10.1039/C8TA05961F- 118 ─ 118 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書
6. R. Harada, Y. Shigeta, “Selection Rules on Initial Structures in Parallel Cascade Selection
Molecular Dynamics Affect Conformational Sampling Efficiency”, Journal of Molecular
Graphics and Modelling 85, 153-159 (2018). DOI:10.1016/j.jmgm.2018.08.014
7. M. Akter, T. Tokiwa, M. Shoji, K. Nishikawa, Y. Shigeta, T. Sakurai, K. Kataoka, Y. Higuchi,
N. Shibata, "Redox potential-dependent formation of an unusual His–Trp bond in bilirubinoxidase", Chemistry-A European Journal 24, 18052-18058 (2018).
DOI:10.1002/chem.201803798
8. R. Fujiki, Y. Kasai, Y. Seno, T. Matsui, Y. Shigeta, N. Yoshida, H. Nakano, “A new scheme
for computation of pKa values based on the three-dimensional reference interaction site model
self-consistent field theory coupled with the linear fitting correction scheme”, Physical
Chemistry Chemical Physics 20, 27272-27279 (2018). DOI:10.1039/C8CP04354J
9. A. Ghiami-Shomami, B. Ghalami-Choobar, Y. Shigeta, "Computational electrochemistry of anovel ferrocene derivative", Journal of Chemical Information and Modeling, 85, 84-90 (2018).
DOI: 10.1016/j.jmgm.2018.08.004
10. R. Harada, H. Aida, Y. Shigeta, “The Formation of Hydrophobic Core Regulates the Protein
Folding of Villin Elucidated with Parallel Cascade Selection Molecular Dynamics”, Chemistry
Letters 47, 1300-1303 (2018). DOI:10.1246/cl.180596
11. M. Shoji, M. Kayanuma, Y. Shigeta, "A practical approach for searching stable molecular
structures by introducing repulsive interactions among walkers", Bulletin of Chemical Societyof Japan (Selected Paper) 91, 1465-1473 (2018). DOI: 10.1246/bcsj.20180122
12. R. Harada, Y. Shigeta, "How Does Friction Coefficient Affect the Conformational Sampling
Efficiency of Parallel Cascade Selection Molecular Dynamics?”, Chemistry Letters 47(9),1119-1122 (2018). DOI: 10.1246/cl.180464
13. R. Harada, Y. Shigeta, "Temperature Shuffled Structural Dissimilarity Sampling Based on a
Root-Mean Square Deviation", Journal of Chemical Information and Modeling 58(7), 13971405 (2018). DOI: 10.1021/acs.jcim.8b00095
14. R. Harada, Y. Shigeta, "How low-resolution data can predict conformational changes of aprotein: a molecular dynamics study", Physical Chemistry Chemical Physics 20, 17790-17798(2018). DOI: 10.1039/C8CP02246A
15. M. Shoji, H. Isobe, Y. Shigeta, T. Nakajima, K. Yamaguchi, “Concerted Mechanism of Water
Insertion and O2 Release during the S4 to S0 Transition of the Oxygen-Evolving Complex in
Photosystem II”, Journal of Physical Chemistry B 122 (25), 6491-6502 (2018).
DOI:10.1021/acs.jpcb.8b03465.

- 119 ─ 119 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書
16. I. Kurniawan, K. Kawaguchi, M. Shoji, T. Matsui, Y. Shigeta, H. Nagao, “A Theoretical Studyon Redox Potential and pKa of [2Fe-2S] cluster model from Iron-Sulfur Proteins”, Bulletin ofChemical Society of Japan (Selected Paper) 91, 1451-1456(2018).
17. R. Harada, Y. Shigeta, "On-the-Fly Specifications of Reaction Coordinates in Parallel Cascade
Selection Molecular Dynamics Accelerate Conformational Transitions of Proteins", Journalof Chemical Theory and Computation 14, 3332-3341 (2018). DOI: 10.1021/acs.jctc.8b00264
18. Y. Terai, R. Sato, T. Yumiba, R. Harada, K. Shimizu, T. Toga, T. Ishikawa-Fujiwara, T. Todo,
S. Iwai, Y. Shigeta, J. Yamamoto, “Coulomb and CH–π interactions in (6–4) photolyase–DNA
complex dominate DNA binding and repair abilities”, Nucleic Acid Research 46(13), 67616772 (2018). DOI: 10.1093/nar/gky364
19. M. Hada, S. Saito, R. Sato, Y. Hayashi, Y. Shigeta, K. Onda, "Novel Techniques for Observing
Structural Dynamics of Photoresponsive Liquid Crystals", Journal of Visualized Experiments(135), e57612 (2018). DOI:10.3791/57612
20. M. H. N. Al Assadi, Y. Shigeta, "The effect of octahedral distortions on the electronic
properties and magnetic interactions in O3 NaTMO2 compounds (TM = Ti-Ni & Zr-Pd)", RSC
Advance 8, 13842-13849 (2018). DOI:10.1039/C8RA00576A
21. M. H. N. Al Assadi, Y. Shigeta, "Negative influence of orbital splitting on cathode potentialof O3 NaTMO2 compounds", Journal of Power Sources 388, 1-4 (2018). DOI:
10.1016/j.jpowsour.2018.03.056
22. R. Harada, T. Mashiko, M. Tachikawa, S. Hiraoka, Y. Shigeta, "Programmed Dynamical
Ordering in Self-organization Processes of Nano-cube: A Molecular Dynamics Study",
Physical Chemistry Chemical Physics 20, 9115-9122 (2018). DOI: 10.1039/C8CP00284C
23. Y. Yamamoto, K. Takei, S. Arulmozhiraja, V. Sladek, N. Matuo, S.-I. Han, T. Matsuzaka, M.
Sekiya, T. Tokiwa, M. Shoji, Y. Shigeta, Y. Nakagawa, H. Tokiwa, H. Shimano, "Molecularassociation model of PPARα and its new specific and efficient ligand, pemafibrate: Structural
basis for SPPARMα", Biochemical and Biophysical Research Communications 499, 239-245(2018). DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.03.135
24. M. Shoji, H. Isobe, Y. Shigeta, T. Nakajima, K. Yamaguchi, "Nonadiabatic one-electrontransfer mechanism for the O-O bond formation in the oxygen-evolving complex ofphotosystem

II",

ChemicalPhysics

Letters698,

138-146(2018).

DOI:

10.1016/j.cplett.2018.02.056
25. R. Sato, H. Kitoh-Nishioka, K. Kamada, T. Mizokuro, K. Kobayashi, Y. Shigeta, "Does
Inactive Alkyl Chain Enhance Triplet-triplet Annihilation of 9,10-diphenylanthracene- 120 ─ 120 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
Derivatives?", The Journal of Physical Chemistry C, 122 (10), 5334–5340 (2018).
DOI: 10.1021/acs.jpcc.8b01328
26. A. Sato, M. Shoji, Y. Kitazawa, T. Ochi, Y. Komatsu, M. Kayanuma, Y. Aikawa, M. Umemura,Y. Shigeta, "First-principles study of the formation of glycine-producing radicals from
commoninterstellar

species",

Molecular

Astrophysics

10,

11-19

(2018).

DOI:

10.1016/j.molap.2018.01.002
27. R. Sato, R. Harada, Y. Shigeta, "The binding structure and affinity of photodamaged duplex
DNA with members of the photolyase/cryptochrome family: A computational study",
Biophysics and Physicobiology 15, 18-27 (2018). DOI:10.2142/biophysico.15.0_18
28. M. Shoji,* H. Isobe, K. Miyagawa, K. Yamaguchi,* Possibility of the right-opened Mn-oxointermediate (R-oxo (4444)) among all nine intermediates in the S3 state of the oxygenevolving complex of photosystem II revealed by large-scale QM/MM calculations, Chem.
Phys, 518, 81-90(2019). https://doi.org/10.1016/j.chemphys.2018.11.003
29. K. Yamaguchi,* M. Shoji, H. Isobe, K. Miyagawa, K. Nakatani, Theory of chemical bonds inmetalloenzymes XXII: a concerted bond switching mechanism for the oxygen-oxygen bondformation coupled with one electron transfer for water oxidation in the oxygen-evolving
complex of photosystem II, Mol. Phys. 2018, 1-35.
30. C. E. Castillo, T. Stoll, M. Sandroni, R. Gueret, J. Fortage, M. Kayanuma, C. Daniel, F. Odobel,
A. Deronzier, M.-N. Collomb, “Electrochemical generation and spectroscopic characterizationof the key rhodium(III) hydride intermediates of rhodium poly(bipyridyl) H2-evolving
catalysts”, Inorg. Chem., 57, 11225-11239, 2018
31. R. Sato, H. Kitoh-Nishioka, K. Ando, T. Yamato, “Electron Transfer Pathways of Cyclobutane
Pyrimidine Dimer Photolyase Revisited”, The Journal of Physical Chemistry B, 122(27),6912-6921 (2018).
B) ᰝㄞ↓ࡋㄽᩥ࡞ࡋ(2) ᅜ㝿఍㆟➼࡛ࡢᣍᚅㅮ₇
1.

R. Harada, “Developments of Efficient Conformational Sampling Methods for BiogogicallyRare Events”, Asia Hub for e-Drug Discovery (AHeDD) 2018 2018 ᖺ 9 ᭶ 28 ᪥

2.

R. Harada, “Simple yet Powerful Conformational Sampling Methods for Detecting
Biologically Rare Events of Proteins”, LBNL-CCS ྜྠ࣮࣡ࢡࢩࣙࢵࣉ 2019 ᖺ 3 ᭶ 6
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Y. Shigeta, “Theoretical Studies on Triplet-Triplet Annihilation Up-conversion Processes in
Solution and Solid Phases”, Theoretical Chemistry Symposium 2019, Feb. 13th-16th 2019,
Pilani, India.

4.

Y. Shigeta, “Theoretical Insight into Triplet-Triplet Annihilation Up-conversion Processes in
Solution and Solid Phases”, International Workshop of Photofunctional Materials Using Spin
Degrees of Freedom: Interplay among synthesis, measurement, and theory, 24th Jan. 2019,
Toyonaka, Osaka, Japan.

5.

Y. Shigeta, "Triplet-Triplet Annihilation Up-conversion Processes of9,10-diphenylanthracene
in solution and solid phases", 10th Asian Photochemistry Conference, Dec. 16th-20th 2018,
Taipei, Taiwan.

6.

Y. Shigeta, "QM/MM analysis of metalloenzymes and beyond", Quantum International
Frontiers 2018, Oct. 17th-21st 2018, Hunan, China.

7.

Y. Shigeta, "QM/MM analysis of metalloenzymes", The Asia Hub for e-Drug Discovery
Symposium 2018, Sep. 27th -29th 2018, Korea.

8.

Y. Shigeta, "Data-driven Parallel Cascade Selection Molecular Dynamics", 22nd International
Annual Symposium on Computational Science and Engineering (ANSCSE22), Aug. 2nd-3rd,
Chulalongkorn University, Bangkok, Thailand.

9.

Mitsuo Shoji, "Water Insertion Reactions of the Oxygen-Evolving Complex of Photosystem
II Revealed by QM/MM", 2019/2/14, Theoretical Chemistry Symposium 2019 (TCS2019),
Birla Institute of Technology and Science, Pilani, Rajasthan, India.

10. M.Shoji, H.Isobe, Y.Shigeta, T.Nakajima, K.Yamaguchi,"Water insertion reactions in theoxygen-evolving complex of photosystem II revealed by QM/MM calculations" 2018/10/31,
ICPAC Langkawi 2018, Langkawi Island, Malaysia.
11. M.Shoji, H.Isobe, Y.Shigeta, T.Nakajima, K.Yamaguchi,"QM/MM study on the S statetransitions of the oxygen-evolving complex in photosystem II" 2018/8/3, the 43rd International
Conference on Coordination Chemistry (ICCC2018), Sendai, Miyagi.
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2. Y. Shigeta, R. Harada, H. Matsumura, “Identification of the key interactions in structuraltransition pathway of FtsZ from Staphylococcus aureus”, ≀ᛶ◊✲ᡤActivity Report 2017ࠊࣜࢧ࣮ࢳࣁ࢖ࣛ࢖ࢺ (invited letter) (2018). ISSN:2189-6070
3. R. Harada, Y. Shigeta, “Recent Extensions and Applications of Parallel Cascade Selection
Molecular Dynamics Simulations”, ≀ᛶ ◊ ✲ ᡤ ࢫ࣮ ࣃ ࣮ ࢥ ࣥࣆ ࣗ ࣮ ࢱ ࣮ࢭ ࣥ ࢱ ࣮
Activity Report 2017 (invited review) (2018).
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5. ཎ⏣㝯ᖹ, 㔜⏣⫱↷, ࠕ࢝ࢫࢣ࣮ࢻ㑅ᢥᆺศᏊືຊᏛἲ࡟ࡼࡿࢱࣥࣃࢡ㉁ᶵ⬟ࡢືⓗ⛛ᗎゎᯒࠖ, Journal of Computer Chemistry Japan (invited review) 17(1), 46-56 (2018).
DOI: 10.2477/jccj.2017-0055
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Kamikawa et al. 2014 Genome Biol Evol 2:306-315; Nishimura et al. 2014 Mob Genet Elements
4:e29384; Takeuchi et al. 2015 PLOS ONE 10:e000132030; Nishimura et al. 2016 Genome Biol Evol
8:3090-3098㸧ࠋࡉࡽ࡟ 2018 ᖺᗘ࡟ࡣࠊ2016ᖺᗘ࡟ሗ࿌ࡋࡓ᭷୰ᚰ⢏ኴ㝧⹸ Marophrys
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Biologique de Roscoff㸪Jan. 18㸪2019㸪Station Biollogique de Roscoff㸦Roscoff㸪France㸧

2.

Yuji Inagaki. Recent progress in understanding the early evolution of eukaryotes basedon phylogenomic data-analyses. ➨ 10 ᅇࠕᏛ㝿ィ⟬⛉Ꮫ࡟ࡼࡿ᪂ࡓ࡞▱ࡢⓎぢ࣭⤫ྜ࣭๰ฟࠖࢩ࣏ࣥࢪ࣒࢘㸪Oct 15-16㸪2018㸪⟃Ἴ኱Ꮫ㸦ࡘࡃࡤᕷ㸪Ⲉᇛ┴㸧

3.

Yuji Inagaki. Novel eukaryotes for elucidating the early eukaryotic evolution.㸪ISEP18㸪
May 27-Jun 1㸪2018㸪Droushia Heights Hotel㸦Paphos㸪Cyprus㸧B) ୍⯡ㅮ₇- 136 -

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1.

Takashi Shiratori, Akinori Yabuki, Euki Yazaki, Yuki Nishimura, Moriya Ohkuma,
Katsunori Fujikura, Tetsuo Hashimoto, Yuji Inagaki, Ken-ichiro Ishida. Orphan
protistology, accelerating in Japan. Joint meeting of the Japan Society of Protistology and
the Korean Society of Protozoologists㸪Jul 13-15㸪2018㸪Korea Institute of Ocean Science& Technology㸦Jeju Island㸪Korea㸧

2.

Yoshiyuki Ishitani, Yurika Ujiie, Euki Yazaki, Takashi Toyofuku, Yukiko Nagai, Yuji
Inagaki. FORAMS2018, June 17-22, 2018, University of Edinburgh㸦Edinburgh㸪UK㸧

3.

Takuro Nakayama, Yoshito Takano, Mami Nomura, Kogiku Shiba, Kazuo Inaba, Goro
Tanifuji, Yuji Inagaki, Masakado Kawata. Genome analysis of a symbiotic
cyanobacterium in a dinophysialean dinoflagellate, Orthocercus magnificus. ISEP18㸪
May 27-Jun 1㸪2018㸪Droushia Heights Hotel㸦Paphos㸪Cyprus㸧

4.

Goro Tanifuji, Ryoma Kmikawa, Chista E Moore, Tyler Mills, Naoko T Onodera, John
M Archibald, Yuji Inagaki, Tetsuo Hahismoto. Comparative genomics ofphotosynthetic and non-photosynthetic Cryptomonas (Cryptophyta) species. ISEP18㸪
May 27-Jun 1㸪2018㸪Droushia Heights Hotel㸦Paphos㸪Cyprus㸧(3) ᅜෆᏛ఍࣭◊✲఍Ⓨ⾲A) ᣍᚅㅮ₇1.

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2.

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5.

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6.

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─ 139 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

VI. 地球環境研究部門
メンバー
教授

田中 博（センター勤務）、日下博幸（センター勤務）

植田 宏昭（学内共同研究員）
助教

松枝 未遠（センター勤務）

研究員

石崎 紀子、荒木

学生

大学院生

貴光、山上

晃央、Doan Quang Van

23 名、学類生 6 名、特別研究留学生 1 名

概要
地球環境研究部門における主な活動として、ある地域を対象とした地域規模の気象・気候の研究と地球規模の気象の研究がある。
地域規模の気候の研究として、内閣府 SIP プロジェクトの一環としてのフェーン研究がある。平成 30 年度は、2018 年 7 月 23 日に熊谷で発生した日本最高気温記録 41.1℃の要因が地面加熱を伴うタイプのフェーンであることを明らかにした。また、関東地方で吹く空っ風に対して、脊梁山脈が持つ前橋付近の半盆地地形が重要な要因の一つであることを明らかにした。そのほか、NEDO プロジェクトの一環として、風ランプ現象予測手法を開発した。また、文科省 SIP プロジェクトの一環として都道府県単位での熱中症予測手法を開発した。
地球規模の気象研究のひとつに、北極低気圧の研究がある。平成 30 年度は、全球気象モデ
ル NICAM を用いて、過去に発生した北極低気圧の数値シミュレーションを実施し、北極低気圧の形成に重要となる暖気核は、北極圏周辺で発生発達する温帯低気圧が北極圏に侵入し、北極低気圧と融合することで供給されていることを明らかにした。
さらなる地球環境研究部門における活動として、世界各国の気象庁により日々行われているアンサンブル予報データを用いた、数日から数ヶ月先までの大気現象を対象とした予測可能性研究がある。平成 30 年度は、科研費・研究活動スタート支援として、世界各地で起こる
天候レジームの 1-2 週間先までの予測可能性を解析した。また、文科省・北極域研究推進（ArCS）
プロジェクトでは、1-2 ヶ月先までを対象とした熱帯から極域までの諸大気海洋現象の予測可能性についての解析を推進した。

研究成果
全球雲解像モデル NICAM をもちいた北極低気圧の数値実験
東京大学 AORI の佐藤正樹教授のグループとの共同研究により、全球雲解像モデル NICAMを用いた北極低気圧の数値実験を実施した。当センターの COMA および OFP を用いること- 140 ─ 140 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
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- 145 -

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- 146 -

─ 146 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

茨城県緑丘高校生研究室体験受け入れ（日下）筑波大学付属駒場高校生研究室体験受け入れ（日下）茨城県勝田高校生科学体験教室受け入れ（日下）受賞、外部資金、知的財産権等

【1】受賞
1.

第 57 回日本生気象学会.若手・学生発表コンテスト「優秀賞」（佐藤・日下ほか）

2.

大気環境学会平成 30 年度最優秀論文賞（富山・日下ほか）【2】外部資金1.

科学研究費補助金

基盤研究（C）、代表、2017-2019 年度、ロスビー波の砕波と飽和による地衡風乱流理論の構築、3,400,000 円（田中）2.

日本学術振興会・学術研究助成基金助成金、若手研究（B）、代表、2016－2018 年度、
天候レジームに関連する大気顕著現象の予測可能性、3,510,000 円（松枝）3.

文部科学省・北極域研究推進プロジェクト（ArCS）、分担、2015－2019 年度、気象・
海氷・波浪予測研究と北極航路支援情報の統合、25,000,000 円、（松枝）4.

内閣府、戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）、分担、2014-2018 年度、フェーンの発生実態の解明とリスク情報の創出国立研究開発法人、12,180,000 円（日下）5.

文部科学省、気候変動適応技術社会実装プログラム（SI-CAT）、課題代表、2015-2018
年度、気候変動に関する分野別影響・適応策評価技術の開発（適応策評価のための暑
熱環境と健康影響モデル開発）、19,994,000 万円（日下）6.

環境省、地域適応コンソーシアム事業、分担、2017-2019 年度、熱中症リスクの評価
手法の整理・構築、10,220,000 円（日下）7.

科学研究費補助金

基盤研究（B）、分担、2017-2019 年度、極端気象予測を拓くビ

ッグデータ機械学習基盤の研究、3,600,000 円（日下）8.

科学研究費補助金

基盤研究（B）、分担、2018-2020 年、発展途上諸国の急成長都

市群におけるヒートアイランド現象の形成要因と将来予測、1,400,000 円（日下）9.

科学研究費補助金

基盤研究（B）、分担、都市大気環境におけるトレードオフの推計と機構解明、2017-2019 年度、3,600,000 円（日下）10. 新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）、分担、2014-2018 年度、電力系統
出力変動対応技術研究開発事業, 電力系統出力変動対応技術研究開発／風力発電予
測・制御高度化、 163,421,000 円（日下）- 147 ─ 147 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩࠙3ࠚ▱ⓗ㈈⏘ᶒ≉࡟࡞ࡋ◊✲ᴗ⦼(1) ◊✲ㄽᩥA) ᰝㄞ௜ࡁㄽᩥ
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2.

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4.

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Nakanowatari, N., J. Inoue, K. Sato, L. Bertino, J. Xie, M. Matsueda, A. Yamagami,
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- 148 -

─ 148 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
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11. Nishi, A., H. Kusaka, 2019: Comparison of Spatial Pattern and Mechanism between
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13. Chatterjee, S., A. Khan, A. Dinda, S. Mithun, R. Khatun, H. Akbari, H. Kusaka, C. Mitra, S.
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16. బ⸨ᣅே, ᪥ୗ ༤ᖾ, 2018: Ẽ㇟Ꮫ RANS ࣔࢹࣝ࡜⩼㠀ᅇ㌿㢼㌴ࣔࢹࣝࢆ⏝࠸ࡓ㢼㌴ᚋὶ࡟ࡼࡿ㢼㏿Ḟᦆࡢ෌⌧ᛶ(Ẽ㇟Ꮫ LES ࣔࢹࣝ࡜ࡢẚ㍑㸧. ᪥ᮏ㢼ᕤᏛ఍ㄽᩥ㞟,
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17. Doan, Q. V., H. Kusaka, Toan V. D., Duc D. N., Thanh C. , 2018: Numerical Approach forStudying Offshore Wind Power Potential Along the Southern Coast of Vietnam. Proceedingsof the 1st Vietnam Symposium on Advances in Offshore Engineering, 2018, 245-249.
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19. Kakimoto, M., Y. Endoh, H. Shin, R. Ikeda, H.Kusaka, 2018: Probabilistic Solar Irradiance
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20. Suzuki-Parker, A., H. Kusaka, I. Takayabu, K Dairaku, N. N. Ishizaki, S. Ham, 2018:
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- 149 -

─ 149 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
22. Vitanova, L. L., H. Kusaka, 2018: Study on the urban heat island in Sofia City: Numericalsimulations with potential natural vegetation and present land use data. SUSTAINABLE
CITIES AND SOCIETY, 40, 110-125.
23. 㕥ᮌࣃ࣮࣮࢝ ᫂᪥㤶, ᪥ୗ ༤ᖾ, Ώ᮶ 㟹, 2018: ➨㸱ࡢྎ㢼࢝ࢸࢦ࣮ࣜࠕ㧗ྎ㢼ࠖࡢㅖ≉ᛶ 㸫㞵ྎ㢼࣭㢼ྎ㢼࡜ࡢẚ㍑㸫. ᆅ⌫⎔ቃ◊✲, 20, 185-191.
B) ᰝㄞ↓ࡋㄽᩥ1.

Akasofu, S. and H.L. Tanaka, 2018: On the natural component of climate change, Tsukuba
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2.

Tanaka, H. L., and K. Ito 2018㸸 Multi-decadal variability in planetary albedo. Abstract,
Fifth International Symposium on Arctic Research, January 15-18, 2018, Hitotsubashi Hall,
Tokyo, Japan, S1-O04.

3.

Akasofu, S. I., and H. L. Tanaka 2018: On the natural component of climate change. Abstract,
Fifth International Symposium on Arctic Research, January 15-18, 2018, Hitotsubashi Hall,
Tokyo, Japan, S1-O01.

4.

Kurihana, T. and H. L. Tanaka 2018: Analysis of cloud formation process for arctic cyclone
in the non-hydrostatic icosahedral grid model. Abstract, Fifth International Symposium on
Arctic Research, January 15-18, 2018, Hitotsubashi Hall, Tokyo, Japan, G01-O06.

5.

Yamagami, A., M. Matsueda, and H. L. Tanaka 2018: Medium-range forecast skill for
Arctic cyclone. Abstract, Fifth International Symposium on Arctic Research, January 15-18,
2018, Hitotsubashi Hall, Tokyo, Japan, S02-O10.

6.

⏣୰༤࣭బࠎᮌ๛ྐ, 2018: ໭ᴟపẼᅽࡢ 3 ḟඖᵓ㐀࡜ࣛࢢࣛࣥࢪࣗ㐠ືࡢゎᯒ, ᖹᡂ 29 ᖺᗘᮾி኱Ꮫ኱Ẽᾏὒ◊✲ᡤ ඹྠ◊✲ሗ࿌ 51-54, 2018 ᖺ 6 ᭶.

(2) ᅜ㝿఍㆟Ⓨ⾲A) ᣍᚅㅮ₇
1.

Tanaka, H. L. 2018: How to Use the PUFF Model. Volcanic Ash and Aviation Safety Lecture.
BMKG, Indonesia.

2.

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B) ୍⯡ㅮ₇- 150 -

─ 150 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
1. Matsueda, M., and A. Yamagami, 2018: The S2S Museum – a website of ensemble forecast
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2. Matsueda, M., and T. N. Palmer, 2018: Predictability of winter Pacific weather regimes andits connections with MJO on medium-range timescales. International Conferences on
Subseasonal to Decadal Prediction. 17th – 21st September 2018, Boulder, USA.
3. Yamagami, A and M. Matsueda, 2018: Forecast Verification of Pacific/North American(PNA) Teleconnection on Sub-seasonal to Seasonal Timescales. Asia Oceania Geosciences
Society 15th Annual Meeting. 3rd – 8th June, 2018, Hawaii, USA.
4. Yamagami, A., M. Matsueda, and H. L. Tanaka, 2018: Forecast verification of summertime
Arctic cyclones on medium-range timescales. European Geoscience Union General Assembly
2018. 8th – 13th April, 2018, Vienna, Austria. (highlight)
5. Matsueda, M., and T. N. Palmer, 2018: Estimates of flow-dependent predictability of
wintertime Euro-Atlantic weather regimes in medium-range forecasts. European Geoscience
Union General Assembly 2018. 8th – 13th April, 2018, Vienna, Austria.
6. Okada, M., T. Ichizawa, Y. Nakamura, K. Yamaguchi, R. Kodama, H. Kato, Y. Nagano, R.
Ikeda, V. Q. Doan, H. Kusaka, T. Araki, I. N. Ishizaki, N. Ogasawara, 2018: Japan's R&D
Project of Ramp Forecasting Technology: Meteorological Pattern Analysis Method. 17th Wind
Integration Workshop, Stockholm/Sweden. 2018/10/18.
7. Araki, T., R. Ikeda, V. Q. Doan, N. Ishizaki, H. Kusaka, 2018: Japan's R&D Project of Ramp
Forecasting Technology: Correction Method with Additive Model for NWP-based Wind Speed
Forecast. 17th Wind Integration Workshop, Stockholm/Sweden. 2018/10/18.
8. Asano, Y., H. Kusaka, 2018: Dynamical effect of topography of Aso caldera on “Matsuborikaze”. Tsukuba Global Science Week 2018, ࡘࡃࡤ, 2018/09/21.
9. V. Q. Doan, H. Kusaka, R. Ikeda, 2018: Sensitivity of the WRF model to initial/ boundary
conditions in the numerical prediction of wind speed ramps in Hokkaido, Japan.ࢢࣛࣥࢻ෌
⏕ྍ⬟࢚ࢿࣝࢠ࣮2018 ᅜ㝿఍㆟, Yokohama, Japan. 2018/06/19.
10. Okada M., T. Ichizawa , Y. Nakamura , K. Yamaguchi , R. Kodama , H. Kato , Y. Nagano , R.
Ikeda , V. Q. Doan , H. Kusaka, N. Ogasawara 2018: Development of Wind Power Ramp
Forecast System based on Statistical and Meteorological Approach. ࢢࣛࣥࢻ෌⏕ྍ⬟࢚ࢿࣝࢠ࣮2018 ᅜ㝿఍㆟, Yokohama, Japan. 2018/06/19.
(3) ᅜෆᏛ఍࣭◊✲఍Ⓨ⾲A) ᣍᚅㅮ₇- 151 -

─ 151 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩≉࡟࡞ࡋB) ࡑࡢ௚ࡢⓎ⾲
1.

⏣୰༤ 2018: ᆅ⌫⎔ቃࢆ⪃࠼ࡿࠋᅧᏥ㝔ᰣᮌ㧗ᰯ๰❧グᛕㅮ₇఍.

2.

ᯇಙ໶, ᯇᯞᮍ㐲, ⏣୰༤, 2018: ࢔ࣥࢧࣥࣈࣝணሗ࡟ࡼࡿᖹᡂ 30 ᖺ 7 ᭶㇦㞵ࡢணྍ⬟ᛶ࡟ࡘ࠸࡚. ␗ᖖẼ㇟◊✲఍ 2018ࠕ Ꮨ⠇ண ࢩࢫࢸ࣒ࡢ㐍ᒎ࡜␗ᖖẼ㇟ࡢせᅉศᯒ ࠖ, 2018 ᖺ 11 ᭶ 21 ᪥-11 ᭶ 22 ᪥, Ᏹ἞ (ཱྀ㢌)3.

᪥ୗ ༤ᖾ, す ᬡྐ, ᰠ἟ ள⾰, 㐲⸨ ࿘ᖹ, 2018: ࠕ᪥ᮏࡢ༡ࣇ࢙࣮ࣥ”⚄㏻࠾ࢁࡋ”ࡢ≉ᚩ࡜࣓࢝ࢽࢬ࣒ࠖ, ➨ 60 ᅇ㢼࡟㛵ࡍࡿࢩ࣏ࣥࢪ࣒࢘, ᮾி, 2018/12/01.

4.

ᒣ⏣ 㥴௓, ᪥ୗ ༤ᖾ, 2018: 㕥㮵࠾ࢁࡋࡢࢱ࢖ࣉูࡢᙉ㢼ᇦࡢศᕸ, ➨ 69 ᅇẼೃᙳ㡪࣭฼⏝◊✲఍, ᮾி, 2018/12/01.

5.

ὸ㔝 ⿱ᶞ, ᪥ୗ ༤ᖾ, 2018: ࡲࡘࡰࡾ㢼࡟ᑐࡍࡿ࢝ࣝࢹࣛᆅᙧࡢຊᏛຠᯝ, ➨ 69 ᅇẼೃᙳ㡪࣭฼⏝◊✲఍, ᮾி, 2018/12/01.

6.

బ⸨ ு࿃, ᪥ୗ ༤ᖾ, 2018: ᆅୖᆅ⾮㢼࡟╔┠ࡋࡓ channeling ὶࡢẼೃᏛⓗ◊✲, ➨60 ᅇ㢼࡟㛵ࡍࡿࢩ࣏ࣥࢪ࣒࢘, ᮾி, 2018/12/01.

7.

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8.

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᭱኱࡛ 7.0 GB/s (⌮ㄽᛶ⬟ࡢ 87.5%) ࡢࣂࣥࢻᖜࡀ☜ㄆࡉࢀࡓࠋ୍᪉ࠊGPU ࠿ࡽ FPGA ࡬ࡢ㏻
ಙࡣࠊ4 MB ࢹ࣮ࢱࢧ࢖ࢬࢆ㉸࠼ࡿ࡜ᚑ᮶ᡭἲࡢ᪉ࡀᛶ⬟ࡀⰋ࠸⤖ᯝ࡜࡞ࡗࡓࠋࡇࡢ⌮⏤࡟ࡘ࠸࡚ NVIDIA ࡢᢏ⾡⪅࡜㆟ㄽࡋࡓ࡜ࡇࢁࠊGPU ࡢ L2 ࢟ࣕࢵࢩ࣮ࣗ࢜ࣂ࣮ࣇ࣮ࣟ࡟ࡼࡿࡶࡢ
- 156 -

─ 156 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ
筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
年度 年次報告書ࡔ࡜⪃࠼ࡽࢀ࡚࠾ࡾࠊ⌧ᅾヲ⣽࡟ゎᯒ୰࡛࠶ࡿࠋࡑࡋ࡚ࠊ≉࡟ࢹ࣮ࢱࢧ࢖ࢬࡀᑠࡉࡃ࡞ࡿ⣽だと考えられており、現在詳細に解析中である。そして、特にデータサイズが小さくなる細⢏ᗘ୪ิฎ⌮ࢆ⾜࠺ሙྜࠊపࣞ࢖ࢸࣥࢩ㏻ಙࢆᐇ⌧࡛ࡁࡿᥦ᱌ᡭἲࡢ᪉ࡀ᭷฼࡛࠶ࡿࡇ࡜ࡀ
粒度並列処理を行う場合、低レイテンシ通信を実現できる提案手法の方が有利であることが確認された。
☜ㄆࡉࢀࡓࠋ

 GPU-FPGA 連携のためのプログラム開発手法（朴、小林）㐃ᦠࡢࡓࡵࡢࣉࣟࢢ࣒ࣛ㛤Ⓨᡭἲ㸦ᮔࠊᑠᯘ㸧
前項に示した通り、我々は๓㡯࡟♧ࡋࡓ㏻ࡾࠊᡃࠎࡣ GPU に演算通信性能に優れている࡟₇⟬㏻ಙᛶ⬟࡟ඃࢀ࡚࠸ࡿ FPGA (Field Programmable

Gate Array)を連携させ、双方を相補的に利用するために
Array)ࢆ㐃ᦠࡉࡏࠊ཮᪉ࢆ┦⿵ⓗ࡟฼⏝ࡍࡿࡓࡵ࡟ GPU-FPGA 㛫࡛ࢹ࣮ࢱࢆ㏦ཷಙࡍࡿ
間でデータを送受信するࡓࡵࡢ௙⤌ࡳࢆ㛤Ⓨࡋ࡚࠸ࡿࠋGPUための仕組みを開発している。GPU ࡜と FPGA ࢆࢯࣇࢺ࢙࢘࢔ⓗ࡟㐃ᦠࡉࡏࡿࡓࡵ࡟ࡣࠊࣁ࣮
をソフトウェア的に連携させるためには、ハードウェア及び周辺システムの開発だけでなく、GPU ࠾ࡼࡧ
および FPGA ࢆྠ୍ࣉࣟࢢ࣒ࣛ࠿ࡽ࿧ࡧ
を同一プログラムから呼びࢻ࢙࢘࢔ཬࡧ࿘㎶ࢩࢫࢸ࣒ࡢ㛤Ⓨࡔࡅ࡛࡞ࡃࠊGPU

ฟࡋࠊᥦ᱌ࡋࡓ
出し、提案した DMA ㌿㏦ᢏ⾡ࢆά⏝ࡋ࡞ࡀࡽ༠ㄪィ⟬ࢆ⾜࠺ࡓࡵࡢࣉࣟࢢ࣒ࣛ⎔ቃࡀᚲせ転送技術を活用しながら協調計算を行うためのプログラム環境が必要࡜࡞ࡿࠋࡑࡢࡓࡵᮏ◊✲࡛ࡣࠊGPUとなる。そのため本研究では、GPU ࡜と FPGA ࡢࢥࣥࣃ࢖ࣝ⎔ቃࡸ㛤Ⓨゝㄒࡢ⤌ࡳྜࢃࡏࢆ
のコンパイル環境や開発言語の組み合わせを
ㄪᰝࡋࠊGPU-FPGA
調査し、GPU-FPGA ༠ㄪィ⟬ࢆ⾜࠺ࡓࡵࡢᇶᮏࣔࢹࣝࢆᥦ᱌ࡋࡓࠋᅗ
協調計算を行うための基本モデルを提案した。図 2 ࡟ࡑࡢᴫせ࠾ࡼࡧᡂにその概要および成
ᯝࢆ♧ࡍࠋ
果を示す。
協調計算のサン プ ルコ ード(GPU で ベク タ 加算・ F PGA で 加算結果のリ ダク シ ョ ン 演算)

H ea d er files
for CUD A(*.h )__global__
void vecadd(float *a, float *b, float *c, int n) {int i = blockIdx.x * blockDim.x + threadIdx.x;
if (i < n) c[i] = a[i] + b[i];}Ru n ning o n the GPU__kernel void reduction({)__global float *restrict Y,__global const float *restrict X,__global uint *restrict I,
const uint NUMDATA

veca d d .cu

nvcc

So u rce files

com p ile

clho st. cc

g++veca d d .olin k

int idx = *I;
float sum = 0.0f;
for (int i = 0; i < NUMDATA; i++) {sum += X[i];clh o st. o

Op enC L
Lib ra ry(*.a , *. so )H ea d er f iles
fo r O p en CL(*. h)

Y[idx] = sum;
*I = ++idx;

Ru n ning o n th e F PGA

2

20 0

send C

red uction

Stream 1
init

send A

send B veca d drecv C

send Cg et
resultred uction

Stream 2
send A: CPU ta sk: GPU task

send B vecad d

recv C…

: F PGA task

w / FPG A -GPU D M A

16 0
Exe cu tio n tim e [m s ]recv CLow er is Better

Stream 0
send B veca d d

1.8

18 0

Tim e
send A

a.out

nvcc

in clu d e}}

CU D ALib rary(*. a, *.so )in clu d e

1.6

w o / F PGA -GPU D M A

14 0

1.4

S p eed u p ra tio

12 0

1.2

10 0

1

80

0.8

サンプルコ ード に提案し たDM A機能を 付ける・ 付けない
場合の性能を 評価

60
40
20

0.6

Sp eed u p r a tio// Initialization is performed
init();// GPU-FPGA cooperative computationfor (int stm = 0; stm < numstream; ++stm) {// send A (CPU -> GPU)
cudaMemcpyAsync(..., cudaMemcpyHostToDevice, stream[stm]);// send B (CPU -> GPU)
cudaMemcpyAsync(..., cudaMemcpyHostToDevice, stream[stm]);// C = A + B on GPU
vecadd<<<..., stream[stm]>>>(...);// Recieve C (CPU <- GPU)
cudaMemcpyAsync(..., cudaMemcpyDeviceToHost, stream[stm]);// Sync GPU
cudaStreamSynchronize(stream[stm]);// Sync FPGA
clWaitForEvents(1, &kernel_event);// send C (CPU -> FPGA)
clEnqueueWriteBuffer(..., CL_FALSE, ..., &write_event);// Run OpenCL Kernel (Reduction calc.)
clEnqueueNDRangeKernel(..., 1, &write_event, &kernel_event);}// get the FPGA calculation result (CPU <- FPGA)
clEnqueueReadBuffer(...);
Ru n ning o n th e CPU

ホス ト プ ロ グラ ムのコ ン パイ ル方法

0.4
0.2
0

0
1

4

16

64

25 6

10 24

# o f s tr e a m sᅗ
図 2 GPU-FPGA ༠ㄪィ⟬ࡍࡿࡓࡵࡢᇶᮏࣔࢹࣝࡢᥦ᱌
協調計算するための基本モデルの提案
GPU プログラムはࣉࣟࢢ࣒ࣛࡣ CUDA、FPGA
CUDAࠊFPGA プログラムはࣉࣟࢢ࣒ࣛࡣ OpenCL で記述される。図に示すように、
࡛グ㏙ࡉࢀࡿࠋᅗ࡟♧ࡍࡼ࠺࡟ࠊ
CUDA ࢥ࣮ࢻ࡜
ࢆ⏝࠸࡚ศ๭ࢥࣥࣃ࢖ࣝࡉࢀࠊ⏕ᡂ
コードと OpenCL ࣍ࢫࢺࢥ࣮ࢻࡣࠊnvcc
ホストコードは、nvcc ࡜と g++ を用いて分割コンパイルされ、生成ࡉࢀࡓ࢜ࣈࢪ࢙ࢡࢺࣇ࢓࢖ࣝࡣࠊnvcc
されたオブジェクトファイルは、nvcc ࡛ࣜࣥࢡࡉࢀࡿࡇ࡜࡟ࡼࡗ࡚ࠊᐇ⾜ࣇ࢓࢖ࣝでリンクされることによって、実行ファイル (ᅗࡢ(図のa.out) が生成される。
ࡀ⏕ᡂࡉࢀࡿࠋ༠ㄪィ⟬ࡍࡿࡓࡵࡢ౛࡜ࡋ࡚ࠊ
協調計算するための例として、GPU ࡛࣋ࢡࢱຍ⟬ࠊでベクタ加算、FPGA ࡛ຍ⟬⤖ᯝࡢ
で加算結果のࣜࢲࢡࢩࣙࣥ₇⟬ࢆྠ᫬࠿ࡘ㠀ྠᮇⓗ࡟ᐇ⾜ࡍࡿࢧࣥࣉࣝࢥ࣮ࢻࢆᐇ⿦ࡋࠊࡇࢀࢆୖグࡢࢥ
リダクション演算を同時かつ非同期的に実行するサンプルコードを実装し、これを上記のコࣥࣃ࢖ࣝ᪉ἲ࡛ࢥࣥࣃ࢖ࣝࡋ࡚ᐇ⾜ࡉࡏࡓ࡜ࡇࢁࠊពᅗࡋࡓ㏻ࡾࡢ⤖ᯝࢆ♧ࡍࡇ࡜ࡀ☜ㄆࡉ
ンパイル方法でコンパイルして実行させたところ、意図した通りの結果を示すことが確認さ-- 157 -─ 157 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩ࢀࡓࠋࡲࡓࠊࡇࡢࢧࣥࣉࣝ࡟๓㡯┠࡛㏙࡭ࡓ DMA ㌿㏦ᢏ⾡ࢆ௜ຍࡋࡓሙྜ࡜௜ຍࡋ࡞࠸ሙ
ྜࡢᐇ⾜᫬㛫ࢆẚ㍑ࡋࠊ㏻ಙࡀᨭ㓄ⓗ࡞≧ἣୗ࡛ࡣ DMA ㌿㏦ᢏ⾡ࢆ௜ຍࡋࡓሙྜࡢ᪉ࡀඃ
ࢀ࡚࠸ࡿࡇ࡜ࡶ☜ㄆฟ᮶ࡓࠋࡓࡔࡋࠊࡇࡢࡼ࠺࡞」ᩘࡢࣉࣟࢢ࣑ࣛࣥࢢゝㄒࢆ⏝࠸ࡓ࣐ࣝࢳ
ࣜࣥ࢞ࣝࣉࣟࢢ࣑ࣛࣥࢢࡣࠊ࣮ࣘࢨ࣮࡟ከ኱࡞㈇ᢸࢆᙉ࠸ࡿࡢ࡛ࠊ௒ᚋࡢ◊✲࡛ࡣ GPU ࡜
FPGA ࡀᦚ㍕ࡉࢀࡓィ⟬ᶵࢩࢫࢸ࣒ୖ࡟࡚ࠊ୧࢔ࢡࢭ࣮ࣛࣞࢱࡢ⤫ྜⓗ࡞ไᚚࢆྍ⬟࡟ࡍࡿࣉࣟࢢ࣑ࣛࣥࢢ⎔ቃ࡟ࡘ࠸᳨࡚ウࡍࡿࠋ⌧ᅾࠊࡇࡢᡭἲࡢ୍ࡘ࡜ࡋ࡚ࠊ⡿ᅜ Oak Ridge National Laboratorry ࡢ Jeff Vetter ༤ኈࡢ◊✲ࢢ࣮ࣝࣉ࡜ࡢඹྠ◊✲ࢆ㐍ࡵࠊྠࢢ࣮ࣝࣉࡀ㛤Ⓨ୰ࡢ FPGA ࢆࢱ࣮ࢤࢵࢺ࡜ࡋࡓ OpenACC ࢥࣥࣃ࢖࡛ࣛ࠶ࡿ OpenARC ࢆ⏝࠸ࠊ₇⟬ຍ㏿ࢥ࣮ࢻࡢホ౯ཬࡧᡃࠎࡢ⎔ቃ࡬ࡢᐇ⿦ࢆ⾜࡞ࡗ࡚࠸ࡿࠋࡇࡇ࡛ࡣࠊOpenACC ࢆ FPGA ཬࡧ GPU ࡢඹ㏻ࣉࣟࢢ࣑ࣛࣥࢢゝㄒ࡜ࡋ࡚఩⨨௜ࡅࠊࡑࢀࡒࢀࡢࢹࣂ࢖ࢫ⏝࡟᭩࠿ࢀࡓ OpenACC ໬ࡉࢀࡓࢥ࣮ࢻ㸦࣮࢝ࢿࣝࢥ࣮ࢻ࡟┦ᙜ㸧ࢆࠊ
GPU ⏝㒊ศ࡜ FPGA ⏝㒊ศ࡟ศ๭ࠊ๓⪅ࢆᚑ᮶ࡢ PGI 〇 OpenACC ࢥࣥࣃ࢖࡛ࣛࠊᚋ⪅ࢆ
OpenARC ࡛ࡑࢀࡒࢀ㒊ศࢥࣥࣃ࢖ࣝࡋࠊ⏕ᡂࡉࢀࡓ࢜ࣈࢪ࢙ࢡࢺࢆ PGI ࢥࣥࣃ࢖ࣛࡢ࣍ࢫࢺ
ࢥ࣮ࢻ࡜㐃⤖ࡍࡿࡇ࡜࡛ࠊOpenACC ࡢࡳ࡛୧ࢹࣂ࢖ࢫࡢ₇⟬ຍ㏿ࣉࣟࢢ࣒ࣛࢆ᏶⤖ࡍࡿࣉࣟࢢ࣑ࣛࣥࢢ⎔ቃࡢ◊✲ࢆ㐍ࡵ࡚࠸ࡿࠋ
⌧᫬Ⅼ࡛ࡣ୧ࢹࣂ࢖ࢫྥࡅ࡟ OpenACC ໬ࡉࢀࡓ㒊ศࢆศ㞳ࡍࡿ࣓ࢱࢥࣥࣃ࢖ࣛࡀ㛤Ⓨ୰࡛࠶ࡿࡓࡵࠊࢩࢫࢸ࣒࡜ࡋ࡚᏶ᡂࡋ࡚࠸࡞࠸ࠋ࣓ࢱࢥࣥࣃ࢖ࣛ㒊ศࡣ⌮໬Ꮫ◊✲ᡤ R-CCS ࡢ୪ิࣉࣟࢢ࣑ࣛࣥࢢゝㄒ㛤Ⓨ㒊㛛࡜ࡢඹྠ◊✲࡛㛤Ⓨࡋ࡚࠸ࡿ Omni Compiler ࡢὴ⏕࡛࠶ࡿ
XcalableACC Compiler ࢆὶ⏝ࡋ࡚ᐇ⿦ࡍࡿணᐃ࡛࠶ࡿࠋࡇࡢ࣓ࢱࢥࣥࣃ࢖ࣛࡀ⏕ᡂࡍࡿࢥ࣮
ࢻࢆ᝿ᐃࡋࠊࡇࢀࢆᮏ㡯࡛㏙࡭ࡓ GPU ࡜ FPGA ࢆ୧❧ࡉࡏࡿᐇ⾜⎔ቃ࡟㐺⏝ࡋࡓ࡜ࡇࢁࠊ
OpenACC ࡢࡳࡢࢥ࣮ࢻࢆṇࡋࡃ୧ࢹࣂ࢖ࢫ࡛ศᢸᐇ⾜ࡍࡿࡇ࡜ࡀྍ⬟࡛࠶ࡿࡇ࡜ࡀᐇドࡉࢀࡓࠋḟᖺᗘࡢ◊✲࡛ࡣࠊOpenACC ࣓ࢱࢥࣥࣃ࢖ࣛࢆᐇ⿦ࡋࠊOpenACC ࡟ࡼࡿ GPU+FPGAࣉࣟࢢ࣑ࣛࣥࢢ⎔ቃࡢᐇ⌧ࢆ┠ᣦࡍࠋ
OpenCL ࡟ࡼࡿ FPGA ୖࡢ₇⟬࡜㏻ಙࢆ⼥ྜࡋࡓ୪ิฎ⌮ࢩࢫࢸ࣒ࡢ㛤Ⓨ㸦ᮔࠊᑠᯘ㸧᭱᪂ࡢ FPGA ࡣ᭱኱࡛ 100Gbps4 ࡢ㏻ಙᛶ⬟ࢆ᭷ࡋࠊࡲࡓࡑࢀࡽࡢ㏻ಙᶵᵓࡣ┤᥋ FPGA࡟᥋⥆ࡉࢀ࡚࠸ࡿࡓࡵࠊ࣮࢜ࣂ࣮࣊ࢵࢻࡢᑡ࡞࠸ FPGA 㛫㏻ಙࢆྍ⬟࡜ࡍࡿࡇ࡜ࡀࢃ࠿ࡗ࡚
࠸ࡿࠋFPGA ࢆ༢యࡢ࢔ࢡࢭ࣮ࣛࣞࢱ࡜ࡋ࡚ぢࡿ࡜ࠊ௚ࡢ࢔ࢡࢭ࣮ࣛࣞࢱ࡟⤯ᑐⓗ࡞ᾋືᑠᩘⅬᛶ⬟࡛ඃࡿࡇ࡜ࡣ㞴ࡋ࠸ࠋࡋ࠿ࡋ࡞ࡀࡽࠊFPGA ࡀᣢࡘ₇⟬⬟ຊ࡜๓㏙ࡋࡓᙉຊ࡞㏻ಙ⬟ຊࢆ⤌ࡳྜࢃࡏࡿࡇ࡜࡛ࠊࡼࡾᗈ࠸࢔ࣉࣜࢣ࣮ࢩࣙࣥཬࡧ୪ิᐇ⾜⎔ቃ࡟ FPGA ࢆ㐺⏝࡛ࡁࡿ࡜⪃࠼ࡽࢀࡿࠋᮏ◊✲ࡢ┠ⓗࡣࠊ㧗఩ྜᡂ࡛グ㏙ࡉࢀࡓ FPGA ࢔ࣉࣜࢣ࣮ࢩࣙࣥ࠿ࡽ㏻
ಙᶵᵓࢆ᧯సࡋ୪ิฎ⌮ࢩࢫࢸ࣒ࢆᐇ⌧ࡍࡿࡇ࡜࡛࠶ࡿࠋᮏ◊✲࡛ࡣ㧗఩ྜᡂࡢ㛤Ⓨ⎔ቃ࡜ࡋ࡚ Intel FPGA SDK for OpenCL ࢆ⏝࠸ࡿࠋᮏ SDK ࡣ OpenCL ゝㄒ࡟ᑐࡋ࡚࠸ࡃࡘ࠿ࡢ FPGA- 158 -

─ 158 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩࡟≉໬ࡋࡓᣑᙇࢆຍ࠼࡚࠾ࡾࠊࡑࡢᣑᙇࡢ 1 ࡘ࡟ࠕChannelࠖᶵᵓࡀ࠶ࡿࠋChannel ࡣ OpenCL࣮࢝ࢿࣝ㛫࡛ࢹ࣮ࢱࢆ┤᥋஺᥮ࡍࡿࣃ࢖ࣉࢆᵓ⠏࡛ࡁࡿᶵ⬟࡛࠶ࡿࠋࡲࡓࠊChannel ࡢ୍ࡘ࡜ࡋ࡚ࠕI/O Channelࠖࡀ࠶ࡾࠊࡇࢀࢆ⏝࠸ࡿࡇ࡜࡛ OpenCL ࣮࢝ࢿࣝ࡜እ㒊࣌ࣜࣇ࢙ࣛࣝࡢࢹ
࣮ࢱ஺᥮ࡀྍ⬟࡜࡞ࡿࠋᮏ◊✲࡛ࡣࠊOpenCL 㛤Ⓨ⎔ቃ࡟㏻ಙᶵᵓࢆ᧯సࡍࡿࡓࡵࡢࢥࣥࢺ࣮ࣟࣛ (ᮏ◊✲࡛ࡣ 40Gbit Ethernet) ࢆ㏣ຍࡋࠊI/O Channel ࢆ㏻ࡌ࡚ OpenCL ࢥ࣮ࢻ࠿ࡽ㏻ಙࢆ
⾜࠼ࡿ Channel over Ethernet (CoE) ࢩࢫࢸ࣒ࡢ㛤Ⓨࢆ⾜ࡗࡓࠋᅗ 3 ࡟ Intel Arria10 FPGA ࢆ⏝࠸࡚⾜ࡗࡓ CoE ࢩࢫࢸ࣒ࡢ⤖ᯝࢆ♧ࡍࠋࡇࡢᛶ⬟ ᐃࡣࠊ2ࡘࡢ␗࡞ࡿࣀ࣮ࢻ࡟࠶ࡿ FPGA ࢆ Ethernet ࢫ࢖ࢵࢳ⤒⏤࡛᥋⥆ࡋ࡚ ᐃࡋࡓࡶࡢ࡛࠶ࡾࠊࢫ
࣮ࣝࣉࢵࢺࡣ 29.77Gbos (⌮ㄽ್ࡢ࠾ࡼࡑ 75%)ࠊ᭱ᑠࣞ࢖ࢸࣥࢩࡣ 950ns ࡜࠸࠺⤖ᯝࡀᚓࡽࢀࡓࠋ

ᅗ 3 ࢫ࣮ࣝࣉࢵࢺ㸦ᕥ㸧࠾ࡼࡧࣞ࢖ࢸࣥࢩ㸦ྑ㸧ࡢᐃ⤖ᯝ

ᅗ 4 ࡟ᚑ᮶ᡭἲ࡛࠶ࡿ InfinBand (IB) ⤒⏤ࡢ㏻ಙ࡜ CoE ࡟ࡼࡿㄪ⠇㏻ಙࡢᛶ⬟ẚ㍑ࡢ⤖ᯝ
࡜ࠊCoE ࢆ⿇㡿ᇦ஺᥮࠾ࡼࡧ཰᮰ุᐃࡢ Allreduce ࡟㐺⏝ࡋࡓጲ㔝࣋ࣥࢳ࣐࣮ࢡࡢ ᐃ⤖ᯝࢆ
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─ 163 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩ࢣࣝࢺࣥࢥ࣮ࢻࢆ෌ᗘࢥࣥࣃ࢖ࣝࡋࠊࢲ࣑࣮MPI ࣛ࢖ࣈࣛࣜ࡜ࣜࣥࢡࡋ࡚ᐇ⾜ྍ⬟࡞ࣂ࢖ࢼࣜࣇ࢓࢖ࣝࢆ⏕ᡂࡍࡿࠋࡇࡢࣂ࢖ࢼࣜࢆࢱ࣮ࢤࢵࢺࢩࢫࢸ࣒ࡢࢧ࢖ࢬࠊࣛࣥࢡࠊ࠾ࡼࡧᐇࢺ
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Listing 1

ࣉࣟࢢ࣒ࣛࡢᴫせvoid cholesky(const int tsࠊ const int ntࠊ float* A[nt][nt]){#pragma omp parallel#pragma omp single
for (int k = 0; k < nt; k++) {//create POTRF task
#pragma omp task depend(out:A[k][k]){omp_potrf(A[k][k]ࠊ tsࠊ ts);}for (int i = k + 1; i < nt; i++) {//create TRSM task
#pragma omp task depend(in:A[k][k]) depend(out:A[k][i]){omp_trsm(A[k][k]ࠊ A[k][i]ࠊ tsࠊ ts);
write_data_to_fpga(A[k][k]ࠊ event0);
waitForFinish(event0);}}
for (int i = k + 1; i < nt; i++) {for (int j = k + 1; j < i; j++) {//create GEMM task
#pragma omp task depend(in:A[k][i]ࠊ A[k][j]) depend(out:A[j][i]){enqueue_request_to_fpga(gemmKernelࠊ ࠋࠋࠋࠊ event1);
do {#pragma omp taskyieldcheckStatus(event1ࠊ &ret);} while (ret != done);
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do {#pragma omp taskyieldcheckStatus(event2ࠊ &ret);- 169 -

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Xeon E5-2660 v4 @2.00GHz x 2

Host DRAM

DDR4-2400 16GB x4

GPU

NVIDIA Tesla P100 PCIe x2

FPGA Board

BittWare A10PL4FPGAIntel Arria10 (10AX115N3F40E2SG)FPGA DRAM

DDR4-2133 4GB x2

InfiniBand

Mellanox ConnectX-4 EDR

OS

CentOS 7.3 64bit- 170 -

─ 170 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩FPGA Compiler

Intel FPGA SDK for OpenCL 17.1.2

CPU Compiler

Intel C Compiler 18.0.1

CPU BLAS LibraryIntel Math Kernel LibraryThread Library

Argobots 1.0b1

FPGA ୖࡢ GEMM ࣮࢝ࢿࣝࡢᶵ⬟࡜ᅇ㊰つᶍࢆไᚚࡍࡿࣃ࣓࣮ࣛࢱ࡜ࡋ࡚ࠊ1 ࡘࡢ࣮࢝ࢿ
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- 171 -

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- 178 -

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- 179 -

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௡య ିଵ

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ࢥࣥࣃ࢖ࣛࡣ Intel Fortran Compiler version 18.0.1.163- 181 -

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- 183 -

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- 185 -

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International Conference on Social Networks Analysis, Management and Security (SNAMS-2018)࡟ే
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- 186 -

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(1) MPIpool + GPFS
600

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time (sec)ᅗ 26 ࡇࢀࡲ࡛ࡢ᪉ἲ࡟ࡼࡿࢹ࣮ࢱゎᯒࡢᶍᵝ- 187 -

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࠸ࡿࠋ(5) Pwrake + Gfarm (task overlap, cpn=5 for Coadd)
600

total
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7000

time (sec)ᅗ 27 ᥦ᱌ᡭἲ࡟ࡼࡿᐇ⾜ࡢᶍᵝ ᅗ 27 ࡟ᥦ᱌ᡭἲ࡟ࡼࡿᐇ⾜ࡢᶍᵝࢆ♧ࡍࠋFrame ィ⟬୰ࡢᚅࡕ᫬㛫ࡀ࡞ࡃ࡞ࡾࠊࡲࡓࡑࡢ
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DDR4 2133MHzࠊࢥࣥࣃ࢖ࣛ㸸Intel Fortran ver. 19.0.0ࠊࢥࣥࣃ࢖ࣝ࢜ࣉࢩࣙࣥ㸸-qopenmp -axCoreAVX2 ࡛࠶ࡾࠊOpenMP ࢆ⏝࠸࡚ 12 ࢫࣞࢵࢻ୪ิ࡛ィ⟬ࡋࡓࠋ ᅗ 27ࠥ29 ࡟ࠊBlock GWBiCGSTABrQ ἲࡢࣃ࣓࣮ࣛࢱ ‫ࢆ ݏ‬ኚ໬ࡉࡏࡓ࡜ࡁࡢ┿ࡢ┦ᑐṧᕪࠊ཯᚟ᅇᩘࠊྑ㎶࣋ࢡࢺࣝ 1 ᮏ࠶ࡓࡾࡢィ⟬᫬㛫ࡢኚ໬ࢆࡑࢀࡒࢀ♧ࡍࠋྑ㎶࣋ࢡࢺࣝᩘ‫ ࡣ ܮ‬1, 4 ࡜ࡋࡓࠋᅗ 27(a)ࡼࡾࠊ ‫ = ܮ‬1 ࡢሙྜࡣ Block BiCGGRrQ ἲࠊBlock BiCGSTABrQἲࡶ┿ࡢ┦ᑐṧᕪࡀ 10ିଵସ ࢆୗᅇࡗ࡚࠾ࡾ㧗⢭ᗘࡢ㏆ఝゎࡀᚓࡽࢀ࡚࠸ࡿࡀࠊBlock
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- 192 -

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2.

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3.

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6.

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7.

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8.

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Best Paper Award, Kohei Hiraga, Osamu Tatebe, Hideyuki Kawashima, “PPMDS : A
Distributed Metadata Server Based on Nonblocking Transactions”, The Fifth International
Conference on Social Networks Analysis, Management and Security, Valencia, Spain,
October 17, 2018

2.

Workshop Best Paper, Yasuhiro Nakamura, Hideyuki Kawashima, Osamu Tatebe,“Integrating TicToc with Parallel Logging”, 6th International Workshop on Computer
Systems and Architectures, Gifu, Japan, November 29, 2018

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筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

外部資金
1.

文部科学省高性能汎用計算機高度利用事業費補助金

朴泰祐（代表）, H29～33 年度,

23,400 千円（H30 年度）, 「次世代演算通信融合型スーパーコンピュータの開発」
2.

科学研究費補助金

基盤研究 (B)，朴泰祐（代表），H30～32 年度，6,110 千円（H30

年度），「再構成可能システムと GPU による複合型高性能計算プラットフォーム」
3.

理化学研究所受託研究朴泰祐（代表）, H27〜H32 年度, 6,600 千円（H30 年度）,

「ポスト京の並列プログラミング環境およびネットワークに関する研究」
4.

科学研究費補助金

基盤研究 (C)，高橋大介（代表），H28～30 年度，1,300 千円（H30

年度），「メニーコア超並列クラスタにおける有理数演算ライブラリに関する研究」
5.

JST CREST，建部修見，主たる共同研究者，H25〜H30 年度, 7,150 千円，EBD：次世
代の年ヨッタバイト処理に向けたエクストリームビッグデータの基盤技術

6.

科学研究費補助金

基盤研究(B)（一般），建部修見，代表，H29～H31 年度，5,070

千円，極端気象予測を拓くビッグデータ機械学習基盤の研究
7.

NEDO，建部修見，分担，H30～H32 年度，7,345 千円，実社会の事象をリアルタイ
ム処理可能な次世代データ処理基盤技術の研究開発

8.

共同研究（富士通研究所），建部修見，代表，H30 年度，3,564 千円，大量データ管理に向けたストレージシステムに関する研究

知的財産権（該当なし）

研究業績(1) 研究論文
A) 査読付き論文
1.

Miwako Tsuji, Taisuke Boku, Mitsuhisa Sato, “Scalable Communication Performance
Prediction Using Auto-Generated Pseudo MPI Event Trace.”, Proc. of HPC Asia 2019,
Guangzhou, Jan. 15th, 2019.

2.

Yuta Hirokawa, Taisuke Boku, Mitsuharu Uemoto, Shunsuke A. Sato, and Kazuhiro Yabana:“Performance Optimization and Evaluation of Scalable Optoelectronics Application on Large
Scale KNL Cluster”, ISC High Performance 2018, Frankfurt, June 2018,https://doi.org/10.1007/978-3-319-92040-5_11

3.

Norihisa Fujita, Ryohei Kobayashi, Yoshiki Yamaguchi, Yuuma Oobata, Taisuke Boku,
Makito Abe, Kohji Yoshikawa, and Masayuki Umemura: Accelerating Space Radiate Transfer- 195 ─ 195 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩on FPGA using OpenCL, International Symposium on Highly-Efficient Accelerators andReconfigurable Technologies (HEART 2018) pp.6:1-6:7 (June 2018)
4.

Yutaka Watanabe, Jinpil Lee, Taisuke Boku and Mitsuhisa Sato, "Trade-off of offloading to
FPGA in OpenMP Task-based programming", Proc. of Int. Workshop on OpenMP 2018
(IWOMP2018), 12 pages, Barcelona, Sep. 2018.

5.

Takahiro Katagiri and Daisuke Takahashi, “Japanese Autotuning Research: Autotuning
Languages and FFT”, Proceedings of the IEEE, Vol. 106, No. 11, pp. 2056-2067, 2018.
(invited paper)

6.

Daisuke TakDKDVKL³&RPSXWDWLRQRIWKHTXDGULOOLRQWKKH[DGHFLPDOGLJLWRIʌRQDFOXVWHU
of Intel Xeon Phi processors”, Parallel Computing, Vol. 75, pp. 1-10, 2018.

7.

Takuya Edamatsu and Daisuke Takahashi, “Acceleration of Large Integer Multiplication withIntel AVX-512 Instructions”, Proc. 20th IEEE International Conference on High Performance
Computing and Communications (HPCC-2018), pp. 211-218, 2018.

8.

Takayuki Tanabe, Hideyuki Kawashima, and Osamu Tatebe, “Integration of Parallel Write
Ahead Logging and Cicada Concurrency Control Method”, Proceedings of 2nd IEEE
International Workshop on Big Data and IoT Security in Smart Computing (BITS), pp.291296, 2018

9.

Masahiro Tanaka, Osamu Tatebe, and Hideyuki Kawashima, “Applying Pwrake Workflow
System and Gfarm File System to Telescope Data Processing”, Proceedings of 2018 IEEE
International Conference on Cluster Computing, pp.124-133, 2018

10. Kohei Hiraga, Osamu Tatebe, and Hideyuki Kawashima, “PPMDS: A Distributed Metadata
Server Based on Nonblocking Transactions”, Proceedings of The Second International
Workshop on Data Science Engineering and its Applications, pp.202-208, 2018
11. Yasuhiro Nakamura, Hideyuki Kawashima, and Osamu Tatebe, "Integrating TicToc with
Parallel Logging", Proceedings of the 6th International Workshop on Computer Systems andArchitectures, pp.105-111, 201812. Harunobu Daikoku, Hideyuki Kawashima, and Osamu Tatebe, "Skew-Aware Collective
Communication for MapReduce Shuffling", Proceedings of the 6th Workshop on Scalable
Cloud Data Management, pp.3331-3340, 201813. Hiroto Tadano, Ryosei Kuramoto, Accuracy improvement of the Block BiCGSTAB method
for linear systems with multiple right-hand sides by group-wise updating technique, Journalof Advanced Simulation in Science and Engineering, Vol. 6, No. 1, pp. 100—117, 2019.

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14. Ryohei Kobayashi, Norihisa Fujita, Yoshiki Yamaguchi, Taisuke Boku: OpenCL-enabledHigh Performance Direct Memory Access for GPU-FPGA Cooperative Computation (shortpaper), Proceedings of Workshops of HPC Asia 2019, 4 pages, (January 2019)
B) 査読無し論文
1. 中道 安祐未, 小林 諒平, 藤田 典久, 朴 泰祐: GPU・FPGA 混載ノードにおけるヘテ
ロ演算加速プログラム環境に関する研究, 研究報告ハイパフォーマンスコンピュー
ティング（HPC）/2019-HPC-168(10)/pp.1-7 (March 2019)
2. 小林 諒平, 藤田 典久, 山口 佳樹, 朴 泰祐: 異デバイス間での PCIe 通信を実現するOpenCL 対 応 FPGA モ ジ ュ ー ル の 提 案 と 検 証 , IEICE-RECONF2018-63/IEICE118(432)/pp.107-112 (January 2019)
3. 藤田 典久, 小林 諒平, 山口 佳樹, 朴 泰祐: OpenCL による FPGA 上の演算と通信を融合した並列処理システムの実装及び性能評価, 研究報告ハイパフォーマンスコン
ピューティング（HPC）/2018-HPC-167(9)/pp.1-9 (December 2018)
4. 小林 諒平, 藤田 典久, 山口 佳樹, 朴 泰祐: OpenCL と Verilog HDL の混合記述による GPU-FPGA デバイス間連携, 研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）/2018-HPC-167(11)/pp.1-10 (December 2018)
5. 横野 智也, 藤田 典久, 山口 佳樹, 大畠 佑真, 小林 諒平, 朴 泰祐, 吉川 耕司, 安部 牧人, 梅村 雅之: FPGA による宇宙輻射輸送シミュレーションの演算加速, IEICERECONF2018-25/118(215)/pp.35-40 (September 2018)
6. 藤田 典久, 小林 諒平, 山口 佳樹, 朴 泰祐, 吉川 耕司, 安部 牧人, 梅村 雅之: 並
列 FPGA システムにおける OpenCL を用いた宇宙輻射輸送コードの演算加速, 研究報
告ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）/2018-HPC-165(27)/pp.1-8 (July 2018)
7. 廣川 祐太, 朴 泰祐, 矢花 一浩, "AVX-512 Intrinsics で実装されたステンシル計算の
Scalable Vector Extension への展開", 情報処理学会研究報告ハイパフォーマンスコン
ピューティング(HPC), 2019-HPC-168(4), pp.1-7, 2019 年 2.
8. 辻 美和子, 村井 均, 佐藤 三久, 朴 泰祐, Serge Petiton, Nahid Emad, Joachim Protze,
Christian Terboven, Matthias S. Müeller, "MYX：マルチ SPMD プログラミングモデルにおける実行時正当性チェック", 情報処理学会研究報告ハイパフォーマンスコンピュ
ーティング(HPC), 2019-HPC-168(6), pp.1-7, 2019 年 2 月.
9. 辻 大亮, 多田野 寛人, 朴 泰祐, 池田 亮作, 佐藤 拓人, 日下 博幸, "都市気象 LES コ
ードの並列 GPU 環境における高速化", 研究報告ハイパフォーマンスコンピューティ
ング(HPC), 2019-HPC-168(8), pp.1-7, 2019 年 2 月.

- 197 ─ 197 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

10. 小林 諒平, 阿部 昂之, 藤田 典久, 山口 佳樹 朴 泰祐: GPU-FPGA 複合システムにおけるデバイス間連携機構, 研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）/2018-HPC-165(26)/pp.1-8 (July 2018)
11. 小林 諒平, 藤田 典久, 大畠 佑真, 山口 佳樹 朴 泰祐: 複数の FPGA による分散ソーティングの実現に向けた予備評価, 電子情報通信学会技術研究報告 : 信学技報
/118(63)/pp.65-70 (May 2018)12. 佐藤 駿一，高橋 大介，“GPU における SELL 形式疎行列ベクトル積の性能評価”，
日本応用数理学会 2018 年度年会講演予稿集, 2 pages, 2018.
13. 高橋 大介，“Intel AVX-512 命令を用いた複数の整数除算の高速化”，日本応用数理学会 2018 年度年会講演予稿集, 2 pages, 2018.
14. 佐藤 駿一，高橋 大介，“GPU における SELL 形式疎行列ベクトル積の実装と性能評
価”，情報処理学会研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC），2018HPC-164(3), 6 pages, 2018.
15. 堀江 悠樹，川島 英之，建部 修見，耐ビザンチン障害性を持つ分散合意手法の調査，研究報告システムソフトウェアとオペレーティング・システム（OS），2018-OS-143(15),
5 pages, 2018 年 5 月
16. 岩井 厚樹, 建部 修見, サイエンティフィックビッグデータアプリケーションのためのベンチマークセットの提案, 研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）, 2018-HPC-165(4), 5 pages, 2018 年 7 月
17. 畑中 智之，建部 修見，コンテナ型仮想化における NVMe-oF の性能評価, 研究報告
ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）, 2018-HPC-167(13), 7 pages, 2018 年
12 月
18. 高橋 宗史，建部 修見, 高性能計算に向けた分散オブジェクトストレージ Ceph の性能評価, 研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）, 2018-HPC-167(15),8 pages, 2018 年 12 月
19. 杉原 航平, 建部 修見, ノードローカルバーストバッファのための MPI-IO の設計,研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）, 2019-HPC-168(22), 7 pages,
2019 年 3 月
20. 芹沢 和洋, 建部 修見, 深層ニューラルネットワークにおける訓練高速化のための自動最適化, 研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）, 2019-HPC168(25), 10 pages, 2019 年 3 月
21. 渡部 裕, 李 珍泌, 佐野 健太郎, 朴 泰祐, 佐藤 三久, "FPGA へのオフロード最適化のための SPGen と OpenCL の統合の検討", 研究報告ハイパフォーマンスコンピュー
ティング(HPC), 2019-HPC-168(11), pp.1-10, 2019 年 2 月.
- 198 ─ 198 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

22. 渡部 裕, 李 珍泌, 朴 泰祐, 佐藤 三久, "OpenMP タスク並列実行における FPGA オ
フローディングの性能最適化", 研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング(HPC), 2018-HPC-165(25), pp.1-7, 2018 年 7 月.

(2) 国際会議発表
A) 招待講演1. Taisuke Boku, "Oakforest-PACS: Japan's Fastest Intel Xeon Phi Supercomputer and Its
Applications", IXPUG Conference Middle East, Jeddha, Saudi Arabia, Apr. 24, 2018.
2. Taisuke Boku, "Oakforest-PACS: World Largest KNL/OPA Cluster and Its Performance
Optimization", IPCC Asia Summit 2018, Chengdu, China, May 10, 2018.
3. Taisuke Boku, "Hybrid Accelerated Parallel Computing, GPU+FPGA=?", CODESIGN
Workshop 2018 (at HPC China 2018), Qingdao, China, Oct. 19, 2018.
4. Taisuke Boku, "Overview and Scientific Results of Oakforest-PACS", KNL Workshop in
Korea, Daejon, South Korea, Nov. 6, 2018.
5. Taisuke Boku, "What's the Next Step of Accelerated Supercomputing?", Supercomputing
Frontier Europ 2019, Warsaw, Poland, Mar. 13, 2019.
6. Taisuke Boku, "MUST system applied to high level language approach in MYX project",SPPEXA Workshop 2019, Versilles, France, Mar. 21, 2019.
7. Daisuke Takahashi, “Automatic Tuning for Parallel FFTs on Cluster of Intel Xeon Phi
Processors”, Parallel Fast Fourier Transforms (PFFT) (held in conjunction with IEEE HiPC2018), Radisson Blu Bengaluru Outer Ring Road, Bengaluru, India, December 17, 2018.
B) 一般講演
1. Yuta Hirokawa, Taisuke Boku, Mitsuharu Uemoto, Shunsuke A. Sato, and Kazuhiro Yabana:“Performance Optimization and Evaluation of Scalable Optoelectronics Application on Large
Scale KNL Cluster”, ISC High Performance 2018, Frankfurt, June 2018
2. Ryohei Kobayashi, Norihisa Fujita, Yoshiki Yamaguchi, Taisuke Boku: OpenCL-enabled High
Performance Direct Memory Access for GPU-FPGA Cooperative Computation, IXPUG
Workshop at HPC Asia 2019, January 2019
3. Norihisa Fujita, Ryohei Kobayashi, Yoshiki Yamaguchi, Yuuma Oobata, Taisuke Boku,
Makito Abe, Kohji Yoshikawa, and Masayuki Umemura: Accelerating Space Radiate Transfer
on FPGA using OpenCL, International Symposium on Highly-Efficient Accelerators andReconfigurable Technologies (HEART 2018), June 2018
- 199 ─ 199 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
4. Daisuke Takahashi, “Implementation of Parallel 3-D Real FFT with 2-D Decomposition onIntel Xeon Phi Clusters”, SIAM Conference on Computational Science and Engineering(CSE19), Spokane Convention Center, Spokane, Washington, USA, March 1, 2019.
5. Takuya Edamatsu and Daisuke Takahashi, “Acceleration of Large Integer Multiplication withIntel AVX-512 Instructions”, The 20th IEEE International Conference on High Performance
Computing and Communications (HPCC-2018), Mercure Exeter Rougemont Hotel, Exeter,
United Kingdom, June 28, 2018.
6. Takayuki Tanabe, Hideyuki Kawashima, and Osamu Tatebe, “Integration of Parallel Write
Ahead Logging and Cicada Concurrency Control Method”, 2nd IEEE International Workshop
on Big Data and IoT Security in Smart Computing (BITS), Sicily, Italy, June 18, 2018
7. Masahiro Tanaka, Osamu Tatebe, and Hideyuki Kawashima, “Applying Pwrake Workflow
System and Gfarm File System to Telescope Data Processing”, 2018 IEEE International
Conference on Cluster Computing, Belfast, North Ireland, September 11, 2018
8. Kohei Hiraga, Osamu Tatebe, and Hideyuki Kawashima, “PPMDS: A Distributed Metadata
Server Based on Nonblocking Transactions”, the Second International Workshop on Data
Science Engineering and its Applications, Valencia, Spain, October 15, 2018
9. Yasuhiro Nakamura, Hideyuki Kawashima, and Osamu Tatebe, "Integrating TicToc with
Parallel Logging", the 6th International Workshop on Computer Systems and Architectures,
Takayama, November 29, 2018
10. Osamu Tatebe, “Memory-Storage Hierarchy”, Big Data and Exascale-Computing 2,
Bloomington, IN, USA, November 30, 2018
11. Harunobu Daikoku, Hideyuki Kawashima, and Osamu Tatebe, "Skew-Aware Collective
Communication for MapReduce Shuffling", the 6th Workshop on Scalable Cloud DataManagement, Seattle, USA, December 10, 2018
12. Osamu Tatebe, “Gfarm/BB – Gfarm file system for burst buffers”, CCS - LBNL Collaborative
Workshop, Berkeley, CA, USA, March 7, 201913. Hiroto Tadano, Ryosei Kuramoto, An improvement of the Block BiCGSTAB method byreconstructing recursions, The 37th JSST Annual International Conference on Simulation
Technology (JSST2018), Hokkaido, Japan, Sep. 18, 2018.
(3) ᅜෆᏛ఍࣭◊✲఍Ⓨ⾲A) ᣍᚅㅮ₇㸦ヱᙜ࡞ࡋ㸧

- 200 -

─ 200 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書B) その他の発表
1. 中道 安祐未, 小林 諒平, 藤田 典久, 朴 泰祐: GPU・FPGA 混載ノードにおけるヘテ
ロ演算加速プログラム環境に関する研究, 第 168 回情報処理学会ハイパフォーマンス
コンピューティング研究会，2019 年 3 月
2. 小林 諒平, 藤田 典久, 山口 佳樹, 朴 泰祐: 異デバイス間での PCIe 通信を実現するOpenCL 対応 FPGA モジュールの提案と検証, 電子情報通信学会リコンフィギャラブ
ルシステム研究会, 2019 年 1 月
3. 藤田 典久, 小林 諒平, 山口 佳樹, 朴 泰祐: OpenCL による FPGA 上の演算と通信を融合した並列処理システムの実装及び性能評価, 第 167 回情報処理学会ハイパフォー
マンスコンピューティング研究会，2018 年 12 月
4. 小林 諒平, 藤田 典久, 山口 佳樹, 朴 泰祐: OpenCL と Verilog HDL の混合記述による GPU-FPGA デバイス間連携, 第 167 回情報処理学会ハイパフォーマンスコンピュ
ーティング研究会，2018 年 12 月
5. 廣川 祐太, 朴 泰祐, 矢花 一浩, "AVX-512 Intrinsics で実装されたステンシル計算の
Scalable Vector Extension への展開", 第 168 回情報処理学会ハイパフォーマンスコン
ピューティング研究会, 2019 年 2 月 26 日.
6. 辻 美和子, 村井 均, 佐藤 三久, 朴 泰祐, Serge Petiton, Nahid Emad, Joachim Protze,
Christian Terboven, Matthias S. Müeller, "MYX：マルチ SPMD プログラミングモデルにおける実行時正当性チェック", 第 168 回情報処理学会ハイパフォーマンスコンピュ
ーティング研究会, 2019 年 2 月 26 日.
7. 辻 大亮, 多田野 寛人, 朴 泰祐, 池田 亮作, 佐藤 拓人, 日下 博幸, "都市気象 LES コ
ードの並列 GPU 環境における高速化", 第 168 回情報処理学会ハイパフォーマンスコ
ンピューティング研究会, 2019 年 2 月 26 日..
8. 横野 智也, 藤田 典久, 山口 佳樹, 大畠 佑真, 小林 諒平, 朴 泰祐, 吉川 耕司, 安部 牧人, 梅村 雅之: FPGA による宇宙輻射輸送シミュレーションの演算加速, 電子情報通信学会リコンフィギャラブルシステム研究会, 2018 年 9 月
9. 藤田 典久, 小林 諒平, 山口 佳樹, 朴 泰祐, 吉川 耕司, 安部 牧人, 梅村 雅之: 並
列 FPGA システムにおける OpenCL を用いた宇宙輻射輸送コードの演算加速, 第 165
回情報処理学会ハイパフォーマンスコンピューティング研究会, 2018 年 7 月
10. 小林 諒平, 阿部 昂之, 藤田 典久, 山口 佳樹 朴 泰祐: GPU-FPGA 複合システムにおけるデバイス間連携機構, 第 165 回情報処理学会ハイパフォーマンスコンピューテ
ィング研究会, 2018 年 7 月- 201 ─ 201 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

11. 小林 諒平, 藤田 典久, 大畠 佑真, 山口 佳樹 朴 泰祐: 複数の FPGA による分散ソーティングの実現に向けた予備評価, リコンフィギャラブルシステム研究会, 2018 年
5月
12. 佐藤 駿一，高橋 大介，“GPU における SELL 形式疎行列ベクトル積の性能評価”，
日本応用数理学会 2018 年度年会，名古屋，2018 年 9 月 5 日．
13. 高橋 大介，“Intel AVX-512 命令を用いた複数の整数除算の高速化”，日本応用数理学会 2018 年度年会，名古屋，2018 年 9 月 4 日．
14. 佐藤 駿一，高橋 大介，“GPU における SELL 形式疎行列ベクトル積の実装と性能評
価”，情報処理学会第 164 回ハイパフォーマンスコンピューティング研究会，東京，2018 年 5 月 7 日．
15. 堀江 悠樹，川島 英之，建部 修見，耐ビザンチン障害性を持つ分散合意手法の調査，
第 143 回システムソフトウェアとオペレーティング・システム研究発表会，沖縄，
2018 年 5 月 22 日
16. 岩井 厚樹，建部 修見，サイエンティフィックビッグデータアプリケーションのためのベンチマークセットの提案，第 165 回ハイパフォーマンスコンピューティング研究
発表会，熊本，2018 年 7 月 30 日
17. 建部 修見，Gfarm ファイルシステムの概要と最新機能，Gfarm シンポジウム，東京，2018 年 10 月 26 日
18. 畑中 智之，建部 修見，コンテナ型仮想化における NVMe-oF の性能評価, 第 167 回
ハイパフォーマンスコンピューティング研究発表会，沖縄，2018 年 12 月 17 日
19. 高橋 宗史，建部 修見, 高性能計算に向けた分散オブジェクトストレージ Ceph の性能評価, 第 167 回ハイパフォーマンスコンピューティング研究発表会，沖縄，2018 年
12 月 17 日
20. 建部 修見，Gfarm ファイルシステムの概要と最新機能，Gfarm ワークショップ，鹿児島，2019 年 2 月 1 日
21. 杉原 航平, 建部 修見, ノードローカルバーストバッファのための MPI-IO の設計，
第 168 回ハイパフォーマンスコンピューティング研究発表会，石川，2019 年 3 月 7 日
22. 芹沢 和洋, 建部 修見, 深層ニューラルネットワークにおける訓練高速化のための自動最適化, 第 168 回ハイパフォーマンスコンピューティング研究発表会，石川，2019年3月7日
23. 多田野 寛人，”精度混合型前処理付きクリロフ部分空間反復法”, 研究会「データ駆動
科学と高速計算科学」，東京大学駒場キャンパス，2018 年 7 月 17 日．

- 202 ─ 202 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

24. 多田野 寛人，”漸化式の再構築による Block BiCGSTAB 法の近似解精度改善”，2018
年並列／分散／協調処理に関する『熊本』サマー・ワークショップ（SWoPP2018），
熊本市国際交流会館，2018 年 7 月 31 日．
25. 多田野 寛人，倉本 亮世，”Block BiCGSTAB 法の近似解高精度化と数値的安定化”，
日本応用数理学会 2018 年度年会，名古屋大学東山キャンパス，2018 年 9 月 4 日．
26. 倉本 亮世，多田野 寛人，”Shifted Block BiCGStab 法の近似解精度劣化の数値的原因
解析”，日本応用数理学会 2018 年度年会（ポスターセッション），名古屋大学東山キャンパス，2018 年 9 月 4 日．
27. 齋藤 歩，平吹 勇司，多田野 寛人，高山 彰優，神谷 淳，”断層画像データから 3D
ボリューメトリックモデルの再構成：Global ICCG 法による高速化”, 【非線形問題の解法と可視化に関する研究会】2018 年度第 2 回研究会，自然科学研究機構核融合科学研究所，2019 年 1 月 24 日．
28. 渡部 裕, 李 珍泌, 佐野 健太郎, 朴 泰祐, 佐藤 三久, "FPGA へのオフロード最適化のための SPGen と OpenCL の統合の検討", 第 168 回情報処理学会ハイパフォーマン
スコンピューティング研究会, 2019 年 2 月 26 日.
29. 渡部 裕, 李 珍泌, 朴 泰祐, 佐藤 三久, "OpenMP タスク並列実行における FPGA オ
フローディングの性能最適化", 第 166 回情報処理学会ハイパフォーマンスコンピュ
ーティング研究会, 2018 年 7 月 23 日.
(4) 著書、解説記事等
A) 多田野 寛人，数値線形代数の数理と HPC，第 1 章 1.2.1 定常反復法，1.2.2 クリロ
フ部分空間反復法，櫻井 鉄也，松尾 宇泰，片桐 孝洋（編），共立出版，2018．

異分野間連携・国際連携・国際活動等
1.

日独仏 3 カ国国際共同研究 SPPEXA, 朴 泰祐
（日本代表 PI）
, "MYX: MUST correctness
checking for YML and XMP programs", JST

シンポジウム、研究会、スクール等の開催実績
1.

XcalableMP ワークショップ, つくば, 2018 年 11 月 1 日

2.

Korea-Japan HPC Winter School, ソウル, 2019 年 2 月 20 日〜21 日

3.

Gfarm シンポジウム，東京，2018 年 10 月 26 日

4.

Gfarm ワークショップ，鹿児島，2019 年 2 月 1 日- 203 ─ 203 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

管理・運営
組織運営や支援業務の委員・役員の実績
1. 朴 泰祐：理化学研究所客員主管研究員
2. 朴 泰祐：HPCI 連携サービス委員会委員長
3. 朴 泰祐：HPCI コンソーシアム理事
4. 朴 泰祐：PC クラスタコンソーシアム理事
5. 朴 泰祐：学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点（JHPCN）運営委員
6. 朴 泰祐：筑波大学情報環境企画室委員
7. 朴 泰祐：筑波大学ネットワーク管理委員会委員
8. 高橋 大介：筑波大学情報環境機構学術情報メディアセンター運営委員会委員
9. 高橋 大介：理化学研究所客員主管研究員
10. 高橋 大介：HPCI 利用研究課題審査委員会レビューアー
11. 高橋 大介：HPCI 連携サービス運営・作業部会委員
12. 高橋 大介：学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点（JHPCN）課題審査委員
13. 高橋 大介：情報処理学会論文誌ジャーナル／JIP 編集委員会委員
14. 高橋 大介：情報処理学会ハイパフォーマンスコンピューティング研究会幹事
15. 建部 修見：HPCI 共用ストレージ運用部会副部会長
16. 建部 修見：HPCI 連携サービス運営・作業部会委員
17. 建部 修見：理化学研究所客員主管研究員
18. 建部 修見：情報通信研究機構協力研究員
19. 建部 修見：HPCI 利用研究課題審査委員会レビューアー
20. 建部 修見：学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点（JHPCN）課題審査委員
21. 建部 修見：東京工業大学学術国際情報センター共同利用専門委員
22. 建部 修見：特定非営利団体つくば OSS 技術支援センター理事長
23. 建部 修見：SNIA 日本支部エクストリームストレージ研究会研究会長
24. 建部 修見：情報処理学会論文誌コンピューティングシステム編集副委員長
25. 多田野 寛人：日本応用数理学会「行列・固有値問題の解法とその応用」研究部会 運
営委員．
26. 多田野 寛人：情報処理学会ハイパフォーマンスコンピューティング研究会運営委員．
27. 多田野 寛人：情報処理学会論文誌コンピューティングシステム論文誌編集委員．
28. 小林 諒平：SWoPP2018 実行委員 コンピュータシステム研究会担当幹事
29. 小林 諒平：電子情報通信学会リコンフィギャラブルシステム研究会専門委員
30. 小林 諒平：電子情報通信学会コンピュータシステム研究会専門委員- 204 ─ 204 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩♫఍㈉⊩࣭ᅜ㝿㈉⊩1. Taisuke Boku: Steering Committee Chair, International Conference on High Performance
Computing in Asia-Pacific Region (HPCAsia)
2. Taisuke Boku: Steering Committee Member, Intel eXtreme Performance Users Group (IXPUG)
3. Taisuke Boku: Organizing Committee Member, HPCAsia 2019
4. Taisuke Boku: Scientific Committee Member, Supercomputing Frontier Europe 2019
5. Taisuke Boku: Program Committee, IPDPS2018
6. Taisuke Boku: Organizing Co-Chair, IXPUG Workshop HPCAsia 2019
7. Taisuke Boku: Committee Member, SC18 Test of Time
8. Taisuke Boku: Organizing Committee Member, IXPUG Workshop ISC 2018
9. Taisuke Boku: Committee Member, CCGrid2019 Scale Challenge
10. Taisuke Boku: Program Committee, HPC China 2018
11. Taisuke Boku: Organizing Co-Chair: ATiP Workshop at SC18
12. Daisuke Takahashi: Program Committee, The 16th IEEE International Symposium on Parallel andDistributed Processing with Applications (IEEE ISPA 2018)13. Daisuke Takahashi: Program Committee, International Conference on High Performance
Computing in Asia Pacific Region (HPC Asia 2019)14. Daisuke Takahashi: Program Committee, 6th International Workshop on Large-scale HPC
Application Modernization (LHAM 2018) in Conjunction with 6th International Symposium on
Computing and Networking (CANDAR'18)
15. Daisuke Takahashi: Program Committee, Parallel Fast Fourier Transforms (PFFT) in Conjunction
with 25th IEEE International Conference on High Performance Computing, Data, and Analytics(HiPC 2018)16. Daisuke Takahashi: Organizing Committee, Parallel Fast Fourier Transforms (PFFT) in
Conjunction with 25th IEEE International Conference on High Performance Computing, Data, andAnalytics (HiPC 2018)17. Daisuke Takahashi: Program Committee, The 18th IEEE International Conference on Computerand Information Technology (CIT 2018)18. Daisuke Takahashi: Program Committee, The 3rd International Workshop on GPU Computing and
AI (GCA'18) in Conjunction with 6th International Symposium on Computing and Networking(CANDAR'18)
19. Daisuke Takahashi: Program Committee, 20th IEEE International Conference on High
Performance Computing and Communications (HPCC-2018)- 205 -

─ 205 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
20. Daisuke Takahashi: Publicity Committee, The 18th International Conference on Computational
Science and Its Applications (ICCSA 2018)21. Daisuke Takahashi: Program Committee, The International Conference on Computational Science(ICCS 2018)22. Daisuke Takahashi: Program Committee, The 13th International Workshop on Automatic
Performance Tuning (iWAPT 2018)23. Daisuke Takahashi: Program Committee, IEEE 12th International Symposium on Embedded
Multicore SoCs (MCSoC-18)
24. Osamu Tatebe: Program Committee, IEEE/ACM International Symposium on Cluster, Cloud andGrid Computing (CCGrid 2018)
25. Osamu Tatebe: Program Committee, IEEE International Conference on Cluster Computing(Cluster 2018)
26. Osamu Tatebe: Program Committee, International Supercomputing Conference
27. Osamu Tatebe: Poster Committee, IEEE/ACM International Conference for High Performance
Computing, Networking, Storage and Analysis (SC18)
28. Osamu Tatebe: Program Committee, International Workshop on Advances in High-Performance
Computational Earth Sciences: Applications & Frameworks (IHPCES 2018)29. Hiroto Tadano: Publication Co-Chair, The 37th Annual International Conference on Simulation
Technology (JSST2018).
30. Hiroto Tadano: Publication Co-Chair, The 38th Annual International Conference on Simulation
Technology (JSST2019).
31. Hiroto Tadano: Deputy Chair, 48th International Conference on Parallel Processing (ICPP2019).
32. Ryohei Kobayashi: Program Committee, International Conference on Field-Programmable
Technology (FPT'18)
33. Ryohei Kobayashi: Program Committee, 6th International Workshop on Computer Systems andArchitectures (CSA'18) held in conjunction with CANDAR'18ࡑࡢ௚ᾏእ㛗ᮇ⁫ᅾࠊࣇ࢕࣮ࣝࢻ࣮࣡ࢡ࡞࡝
㸦ヱᙜ࡞ࡋ㸧

- 206 -

─ 206 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩

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- 207 -

─ 207 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ
筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
年度 年次報告書᥮࠼ࡿ᧯సࢆᐇ⾜ࡍࡿࡇ࡜࡛㸪␗࡞ࡿࣃࢱ࣮ࣥࡢ㞟⣙⤖ᯝࢆྲྀᚓࡍࡿࡇ࡜ࡀ࡛
換える OLAP-Pattern 操作を実行することで，異なるパターンの集約結果を取得することがでࡁࡿ㸬OLAP-Pattern
᧯సࢆᐇ⾜ࡍࡿࡓࡵ࡟ࡣ㸪」ᩘࡢࣃࢱ࣮ࣥ࡟ࡘ࠸࡚⾜ࣃࢱ࣮࣐ࣥࢵࢳࣥ
きる．OLAP-Pattern 操作を実行するためには，複数のパターンについて行パターンマッチン
グを行い，パターンオカレンス間の親子関係を検出する必要がある．一般に，このような複ࢢࢆ⾜࠸㸪ࣃࢱ࣮ࣥ࢜࢝ࣞࣥࢫ㛫ࡢぶᏊ㛵ಀࢆ᳨ฟࡍࡿᚲせࡀ࠶ࡿ㸬୍⯡࡟㸪ࡇࡢࡼ࠺࡞」ᩘࣃࢱ࣮ࣥࡢ⾜ࣃࢱ࣮࣐ࣥࢵࢳࣥࢢࡣࡑࢀࡒࢀಶู࡟ᐇ⾜ࡉࢀࡿࡀ㸪ࡑࢀࡽࡢࣃࢱ࣮ࣥྠኈ
数パターンの行パターンマッチングはそれぞれ個別に実行されるが，それらのパターン同士
ࡀඹ㏻㒊ศࢆᣢࡘሙྜ࡟෕㛗࡞ฎ⌮ࡀⓎ⏕ࡍࡿ㸬が共通部分を持つ場合に冗長な処理が発生する．
本研究では，最も汎用的なデータベースの 1 ࡘ࡛࠶ࡿ㛵ಀࢹ࣮ࢱ࣮࣋ࢫୖ࡛ࡢࢩ࣮ࢣࣥࢫ
つである関係データベース上でのシーケンス ᮏ◊✲࡛ࡣ㸪᭱ࡶỗ⏝ⓗ࡞ࢹ࣮ࢱ࣮࣋ࢫࡢ

OLAP ࡟࠾ࡅࡿ
における OLAP-Pattern ᧯సࢆࢧ࣏࣮ࢺࡍࡿࡓࡵ࡟㸪」ᩘ⾜ࣃࢱ࣮࣐ࣥࢵࢳࣥࢢၥྜࡏ
操作をサポートするために，複数行パターンマッチング問合せࡢຠ⋡ⓗฎ⌮ᡭἲࢆ㛤Ⓨࡋࡓ㸬ᥦ᱌ᡭἲ࡛ࡣ㸪ᣑᙇ๓ࡢࣃࢱ࣮ࣥࢆぶ㸪ᣑᙇᚋࡢࣃࢱ࣮ࣥࢆ
の効率的処理手法を開発した．提案手法では，拡張前のパターンを親，拡張後のパターンをᏊ࡜ࡍࡿࣃࢱ࣮ࣥࡢ㝵ᒙᵓ㐀ࢆᐃ⩏ࡋ㸪」ᩘࣃࢱ࣮ࣥࢆ⤫ྜࡋࡓ㠀Ỵᐃⓗ࣮࢜ࢺ࣐ࢺࣥ
子とするパターンの階層構造を定義し，複数パターンを統合した非決定的オートマトン(NFA) によって複数パターンの行パターンマッチングを実行する．さらに，パターンオカレ
࡟ࡼࡗ࡚」ᩘࣃࢱ࣮ࣥࡢ⾜ࣃࢱ࣮࣐ࣥࢵࢳࣥࢢࢆᐇ⾜ࡍࡿ㸬ࡉࡽ࡟㸪ࣃࢱ࣮ࣥ࢜࢝ࣞ
ࣥࢫᢳฟ᫬࡟㏲ḟⓗ࡟ࣃࢱ࣮ࣥ࢜࢝ࣞࣥࢫ㛫ࡢぶᏊ㛵ಀࢆ᳨ฟࡍࡿ㸬ᥦ᱌ᡭἲ࡟ࡼࡗ࡚㸪」
ンス抽出時に逐次的にパターンオカレンス間の親子関係を検出する．提案手法によって，複ᩘࣃࢱ࣮ࣥࡢ⾜ࣃࢱ࣮࣐ࣥࢵࢳࣥࢢ࡜ࣃࢱ࣮ࣥ࢜࢝ࣞࣥࢫ㛫ࡢぶᏊ㛵ಀ᳨ฟࢆຠ⋡ⓗ࡟ᐇ⾜数パターンの行パターンマッチングとパターンオカレンス間の親子関係検出を効率的に実行ࡍࡿࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࡿ㸬ᮏ◊✲࡛ࡣ㸪ᥦ᱌ᡭἲࢆᐇ㝿ࡢ㛵ಀࢹ࣮ࢱ࣮࣋ࢫࢩࢫࢸ࣒ୖ࡛
(ࣘ
することができる．本研究では，提案手法を実際の関係データベースシステム上で UDF (ユ࣮ࢨᐃ⩏㛵ᩘ)ーザ定義関数) ࡜ࡋ࡚ᐇ⿦ࡋ㸪ேᕤࢹ࣮ࢱࢆ⏝࠸ࡓᐇ㦂࡛ᥦ᱌ᡭἲࡢᛶ⬟ࡢ᳨ドࢆ⾜ࡗࡓ㸬として実装し，人工データを用いた実験で提案手法の性能の検証を行った．
シーケンス表
sid

city

venue

time

1

Vancouver

Airport2019-01-04 10:20:00

1

New York

Airport2019-01-04 16:35:00

1

New York

Hotel

2019-01-04 17:05:00

1

New York

Restaurant

2019-01-04 18:00:00

1

New York

Airport2019-01-05 07:15:00

1

LondonAirport2019-01-05 14:10:00

1

Paris

Airport2019-01-05 22:30:00

1

Paris

Hotel

2019-01-05 23:05:00…

…

行パターンマッチング(X Y)
X.venue = “Airport”
Y.venue = “Airport”

行パターンマッチング(X W Y)
X.venue = “Airport”
Y.venue = “Airport”…

パターンオカレンス表 : (X W Y)

パターンオカレンス表 : (X Y)
sid

X_cityY_cityX_venue

Y_venuetravel_hoursid

X_cityW_cityY_cityX_venue

W_venue

Y_venuetravel_hour

1

Vancouver

New York

Airport

Airport6

1

Vancouver

New York

New York

Airport

Airport

Airport21

1

Vancouver

New York

Airport

Airport21

1

Vancouver

New York

New York

AirportHotel

Airport21

1

Vancouver

LondonAirport

Airport28

pattern-drill-down

1

Vancouver

New York

New York

AirportRestaurant

Airport21

1

New York

New York

New York

AirportHotel

Airport15

pattern-roll-up

…

…

…

…

…

…
36

1

Vancouver

Paris

Airport

Airport

36

…

…

…

…

…

…

1

New York

New York

Airport

Airport15

1

Vancouver

LondonParis

Airport

Airport

Airport1

New York

LondonAirport

Airport22

1

New York

LondonParis

Airport

Airport

Airport

28

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

ᅗ
ࢩ࣮ࢣࣥࢫ OLAP ࡟࠾ࡅࡿ⾜ࣃࢱ࣮࣐ࣥࢵࢳࣥࢢ࡜
᧯స
図 1 シーケンス
における行パターンマッチングと OLAP-Pattern 操作(2) ストリームに対する集約計算処理ࢫࢺ࣮࣒ࣜ࡟ᑐࡍࡿ㞟⣙ィ⟬ฎ⌮ ᐇ᫬㛫࡛ࢹ࣮ࢱࢫࢺ࣮࣒ࣜࢆᥦ౪ࡍࡿࢫࢺ࣮࣒ࣜ᝟ሗ※ࡢά⏝ࡣ㔜せ࡞◊✲ㄢ㢟࡛࠶ࡿ㸬
実時間でデータストリームを提供するストリーム情報源の活用は重要な研究課題である．
ࢫࢺ࣮࣒ࣜࢹ࣮ࢱࡢฎ⌮࡟㛵ࡋ࡚ࡣࡇࢀࡲ࡛ࡶከࡃࡢ◊✲ࢆ⾜ࡗ࡚ࡁࡓࡀ㸪ᮏ◊✲࡛ࡣᇶᮏ
ストリームデータの処理に関してはこれまでも多くの研究を行ってきたが，本研究では基本ⓗ࡞ฎ⌮₇⟬࡛࠶ࡾ㞟⣙ィ⟬ฎ⌮࡟ὀ┠ࡍࡿ㸬ලయⓗ࡟ࡣ㸪ᣦᐃࡋࡓ௳ᩘࡢ┤㏆ࡢࣞࢥ࣮ࢻ
的な処理演算であり集約計算処理に注目する．具体的には，指定した件数の直近のレコードࡢࡳࢆྵࡴ⛣ື❆のみを含む移動窓 (Moving window) ࢆ᝿ᐃࡋ㸪⛣ື❆࡟ྵࡲࢀࡿࣞࢥ࣮ࢻࢆᑐ㇟࡜ࡍࡿྜィ㸪
を想定し，移動窓に含まれるレコードを対象とする合計，ᖹᆒ➼ࡢ㞟⣙್ࢆィ⟬ࡍࡿฎ⌮ࢆᑐ㇟࡜ࡍࡿ㸬᪂ࡓ࡞ࣞࢥ࣮ࢻࡀ฿╔ࡋࡓሙྜࡣ㸪⛣ື❆ࡀ
平均等の集約値を計算する処理を対象とする．新たなレコードが到着した場合は，移動窓がࢫࣛ࢖ࢻࡍࡿࡓࡵ㞟⣙್ࡀኚ໬ࡍࡿࡀ㸪ࡑࢀࢆ㐃⥆ⓗ࡟ຠ⋡ⓗ࡟ィ⟬ࡍࡿ㐃⥆ⓗ㞟⣙ၥྜࡏ
スライドするため集約値が変化するが，それを連続的に効率的に計算する連続的集約問合せࢆᑐ㇟࡜ࡍࡿ㸬を対象とする．
-- 208 -─ 208 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩ 㐃⥆ⓗ㞟⣙ၥྜࡏࡢ᪤Ꮡฎ⌮ᡭἲ࡜ࡋ࡚ࡣ㸪Two-Stacks ࡀ௦⾲ⓗ࡛࠶ࡾ㸪ࡑࡢィ⟬㔞ࡣ O(1)࡛࠶ࡿࡇ࡜ࡀ▱ࡽࢀ࡚࠸ࡿ㸬ࡋ࠿ࡋ㸪⛣ື❆ࡢࢧ࢖ࢬࡀ኱ࡁࡃ࡞ࡗࡓሙྜ࡟ࡣ㸪⣴ᘬᵓ㐀ࡢ⥔ᣢࢥࢫࢺࡀቑ኱ࡋ㸪ࡑࡢฎ⌮ᛶ⬟ࡣ኱ࡁࡃຎ໬ࡍࡿ㸬 ᮏ◊✲࡛ࡣ㸪ࡇࡢၥ㢟࡟ᑐᛂࡍࡿࡓࡵ㸪L-BiX (Linear Bidirectional Index) ࡜࿧ࡪ᪂ࡓ࡞ᡭἲ
ࢆ㛤Ⓨࡋࡓ㸬L-BiX ࡛ࡣ㸪⛣ື❆ෆࡢࢹ࣮ࢱ࡟ᑐࡍࡿ㡰ḟ๓ྥࡁ᪉ྥࡢ㞟⣙್ f ್࡜㸪㡰ḟᚋྥࡁ᪉ྥࡢ㞟⣙್ b ್ࢆ஺஫࡟ά⏝ࡍࡿࡇ࡜࡛⛣ື❆ෆࡢࢹ࣮ࢱ࡟ᑐࡍࡿ㞟⣙್ࢆຠ⋡ⓗ࡟ィ⟬ࡍࡿࡇ࡜ࢆྍ⬟࡜ࡍࡿ㸬ᅗ 2 ࡣ L-BiX ࡟ࡼࡿྜィィ⟬ࡢᵝᏊࢆ♧ࡋࡓࡶࡢ࡛࠶ࡿ㸬ࣞࢥ
࣮ࢻ 5 ࠿ࡽྑ᪉ྥ࡟㡰ḟ᪂ࡓ࡞ࣞࢥ࣮ࢻࡀ฿╔ࡍࡿࡶࡢࡋ㸪⛣ື❆ࢧ࢖ࢬࢆ 8㸪ࢫࣛ࢖ࢻᖜ
ࢆ 2 ࡜௬ᐃࡍࡿ㸬ࡲࡓ㸪ࣞࢥ࣮ࢻิࡢୖ࡟ f ್ࢆ㸪ࣞࢥ࣮ࢻิࡢୗ࡟ b ್ࢆ♧ࡋ࡚࠸ࡿ㸬ࣞ
ࢥ࣮ࢻ 10 ࡀ฿╔ࡋ㸪᭱ึࡢ⛣ື❆ෆࡢࣞࢥ࣮ࢻᩘࡀ 8 ࡟࡞ࡗࡓ᫬Ⅼ࡛㸪ࡇࡢ⛣ື❆ෆࡢࣞࢥ࣮ࢻ࡟ᑐࡍࡿ b ್ࡀィ⟬ࡉࢀࡿ㸬ࡑࡢᚋ㸪ࣞࢥ࣮ࢻ 12 ࡜ 18 ࡀ฿╔ࡍࡿ࡜㸪ࡇࢀࡽࢆᑐ㇟࡜
ࡋ࡚ f ್ 30 ࢆ⟬ฟࡍࡿ࡜ඹ࡟㸪᪤࡟ィ⟬῭ࡢ b ್ 37 ࢆ⏝࠸࡚㸪2 ࣞࢥ࣮ࢻࡔࡅ⛣ືࡋࡓ᪂ࡓ
࡞⛣ື❆࡟ᑐࡍࡿྜィ್ 67 ࢆ⟬ฟࡍࡿ㸬ࡇࡢࡼ࠺࡞㞟⣙ィ⟬ࢆ㏲ḟ⧞ࡾ㏉ࡍࡇ࡜࡛ຠ⋡ⓗ࡞㐃⥆ⓗ㞟⣙ၥྜࡏฎ⌮ࢆ⾜࠺㸬 ᅗ 3 ࡣ L-BiX ࡢฎ⌮ᛶ⬟ࢆ᪤Ꮡࡢ㐃⥆ⓗ㞟⣙ၥྜࡏฎ⌮ᡭἲ࡜ẚ㍑ࡋࡓᐇ㦂⤖ᯝ࡛࠶ࡿ㸬ẚ㍑࡟⏝࠸ࡓࢹ࣮ࢱࡣ㸪DEBS2012 Grand Challenge ࢹ࣮ࢱ࡛࠶ࡿ㸬ᮏᐇ㦂⤖ᯝࡣ㸪L-BiX ࡣ௚ࡢ᪤Ꮡᡭἲࡢ࠸ࡎࢀࡼࡾࡶ㧗㏿࡛࠶ࡾ㸪᭱㏿ࡢ᪤Ꮡᡭἲ࡛࠶ࡿ Two-Stacks ࡜ẚ㍑ࡋ࡚ࡶ 70%௨ୖ㧗㏿࡛࠶ࡿࡇ࡜ࢆ♧ࡋ࡚࠸ࡿ㸬 ᅗ 2 L-BiX ࡟ࡼࡿ㐃⥆ⓗྜィィ⟬      ᅗ 3 L-BiX ࡜᪤Ꮡᡭἲࡢᛶ⬟ẚ㍑
ࢹ࣮ࢱ࣐࢖ࢽࣥࢢ࣭▱㆑Ⓨぢᢏ⾡㸦㛵㐃◊✲㈝㸸⛉◊㈝࣭ⱝᡭ◊✲㸪JST ACT-Iࠕ᝟ሗ࡜ᮍ᮶ࠖ㸪་⒪⤒῭◊✲ᶵᵓཷク◊✲㸧(1) ኱つᶍࢹ࣮ࢱศᯒࡢ㧗㏿໬
኱つᶍࢹ࣮ࢱ࡟ᑐࡍࡿ㧗㏿࡞ศᯒᡭἲࡢᵓ⠏࡟ࡘ࠸࡚㸪ᮏᖺᗘࡣ Affinity Propagation ࡢ㧗㏿໬࡟㛵ࡍࡿ◊✲ᡂᯝࢆᚓࡓ㸬- 209 -

─ 209 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩Affinity Propagation ࡣࢢࣛࣇᵓ㐀ࢆ฼⏝ࡋࡓከḟඖࢹ࣮ࢱࢡࣛࢫࢱࣜࣥࢢᡭἲ࡛࠶ࡿ㸬ࡇࡢᡭἲࡣ㸪exemplar ࡜࿧ࡤࢀࡿࢡࣛࢫࢱࡢ᰾࡜࡞ࡿࢹ࣮ࢱ࣏࢖ࣥࢺࢆࡍ࡭࡚ࡢࢹ࣮ࢱ࣏࢖ࣥࢺ
ࡢ୰࠿ࡽ⮬ືⓗ࡟᳨ฟࡍࡿࡇ࡜࡛ࢡࣛࢫࢱࢆᵓ⠏ࡍࡿ㸬Affinity Propagation ࡛ࡣ㸪ࢹ࣮ࢱࡀ୚
࠼ࡽࢀࡿ࡜ࢡࣛࢫࢱᩘࢆ⮬ື࡛Ỵᐃࡍࡿࡓࡵ㸪k-means ἲࡸ k-medoid ἲ࡞࡝ࡢࡼ࠺࡞ࡇࢀࡲ
࡛ᥦ᱌ࡉࢀ࡚ࡁࡓᡭἲ࡜ࡣ␗࡞ࡾ㸪࣮ࣘࢨࡀணࡵฟຊࡍࡿࢡࣛࢫࢱᩘࢆᣦᐃࡍࡿᚲせࡀ࡞࠸㸬௚ࡢࢡࣛࢫࢱࣜࣥࢢ࢔ࣝࢦࣜࢬ࣒࡜ẚ㍑ࡋ࡚ࢡࣛࢫࢱࣜࣥࢢ⢭ᗘࡀ㧗ࡃ࡞ࡿࡇ࡜࠿ࡽ㸪㏆ᖺᖜᗈ࠸ศ㔝࠿ࡽ╔┠ࡉࢀ࡚࠸ࡿ࢔ࣝࢦࣜࢬ࣒࡛࠶ࡿ㸬ࡋ࠿ࡋ࡞ࡀࡽ㸪Affinity Propagation ࡣ኱ࡁ࡞ィ⟬ࢥࢫࢺࢆせࡍࡿ࢔ࣝࢦࣜࢬ࣒࡛࠶ࡿ㸬ලయⓗ࡟ࡣ㸪ࢹ࣮ࢱ࣏࢖ࣥࢺᩘࢆ݊ࡢ࡜ࡁ㸪Affinity Propagation ࡢィ⟬㔞ࡣܱ(݊ଷ )࡜࡞ࡿ㸬ᮏ◊✲࡛ࡣ㸪Affinity Propagation ࢆ኱つᶍ࡞ࢹ࣮ࢱࢭࢵࢺ࡟㐺⏝ྍ⬟࡜ࡍࡿࡓࡵ㸪ィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ࡀ㐠⏝ࡍࡿࢫ࣮ࣃ࣮ࢥࣥࣆ࣮ࣗࢱ Oakforest-PACS ࡟ᦚ㍕ࡉࢀ࡚࠸ࡿ Intel Xeon
Phi Co-processor ࢆά⏝ࡋࡓ㉸୪ิ໬ᡭἲ Parallel C-AP ࢆ㛤Ⓨࡋࡓ㸬ᚑ᮶ࡢ Affinity Propagation࡛ࡣ㸪ධຊࡉࢀࡓ඲࡚ࡢࢹ࣮ࢱ࣏࢖ࣥࢺࡢ⤌ྜࡏ࡟ࡘ࠸࡚ẚ㍑ィ⟬ࢆ⾜࠸㸪ࢡࣛࢫࢱࢆ᳨ฟ
ࡍࡿ㸬ࡇࢀ࡟ᑐࡋ࡚ᮏ◊✲࡛ᥦ᱌ࡋࡓ Parallel C-AP ࡛ࡣ㸪ᅗ 4(a)࡟♧ࡍࡼ࠺࡟ࢭ࣮ࣝ࣋ࢫࡢ
⣴ᘬࢆ஦๓࡟ᵓ⠏ࡋ㸪ᅗ 4(b)ࡢࡼ࠺࡟ᮏ㉁ⓗ࡟ィ⟬ࡀᚲせ࡞ࢹ࣮ࢱ࣏࢖ࣥࢺ㛫࡟ࡘ࠸࡚ࡢࡳ
ฎ⌮ࢆ⾜࠺ࡇ࡜࡛ィ⟬ࢥࢫࢺࡢ๐ῶࢆ⾜࠺㸬ຍ࠼࡚㸪ᥦ᱌ᡭἲ Parallel C-AP ࡛ࡣ㸪ྛࢭࣝ㛫ࡢィ⟬࡟ᑐࡋ࡚ࢫࣞࢵࢻ୪ิ໬ࢆ⾜࠸㸪ィ⟬᫬㛫ࡢࡉࡽ࡞ࡿ๐ῶࢆ⾜࠺㸬ᅗ 5 ࡟ᐇୡ⏺ࡢࢹ࣮ࢱࢭࢵࢺࢆ⏝࠸ࡓ㝿ࡢᐇ⾜᫬㛫ࡢẚ㍑ࢆ♧ࡍ㸬ᅗ 5 ୰ࡢ Original-AP ࡣ
ᚑ᮶ࡢ Affinity Propagation, Graph-AP ࠾ࡼࡧ F-AP ࡣ᭱ඛ➃ࡢ Affinity Propagation 㧗㏿໬ᡭἲࢆ♧ࡋ࡚࠸ࡿ㸬ࡲࡓ㸪C-AP ࡣ୪ิ໬ࢆ⏝࠸࡞࠸ᥦ᱌ᡭἲ㸪Parallel C-AP ࡣ୪ิ໬ࢆ⏝࠸ࡓᥦ᱌ᡭἲࢆ♧ࡋ࡚࠸ࡿ㸬ᥦ᱌ᡭἲ࡛࠶ࡿ Parallel C-AP ࡣ௚ࡢᡭἲ࡜ẚ㍑ࡋ࡚᭱኱࡛ 60 ಸ⛬ᗘࡢ㧗㏿໬ࢆ㐩ᡂࡋࡓ㸬ᅗ 4 ᥦ᱌ᡭἲ Parallel C-AP ࡢฎ⌮ࡢὶࢀ- 210 -

─ 210 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩                     
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─ 215 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

3. 那須 勇弥
シーケンス OLAP をサポートする複数行パターンマッチング問合せ処理の提案
4. 山部 剛士
深層学習を用いた大規模マウスデータに対する睡眠ステージ判定
5. 松下 朋弘
大規模データに対する Affinity Propagation の高速化
6. 安坂 祐紀
ブロックチェーンの機密トランザクションにおける取引者間事前合意プロトコル
7. 岩本 英一
床投影型マイクロタスクシステムにおける歩行者の意図推定に関する研究
8. 水澤 健クラウドソーシングワークフローにおけるパイプライン処理の効率化
9. Walmor Silveira de Souza
An improved label propagation method for efficient clustering in large-scale networks
10. 楽 桑Balanced Nearest Neighborhood Query＜学士（情報科学，情報工学）＞
1. 大倉 真一希
機械学習を用いたすばる望遠鏡 Hyper Suprime-Cam による遠方銀河観測データの自動分類
2. 小川 大河転移学習を用いた複数の SNS における年齢推定手法
3. 北出 紘章
分散環境におけるコンテナオーケストレーションシステムのためのライブマイグレーシ
ョンの実現
4. 栗本 真太郎
プログラム要素のグラフ埋め込みに基づくクラス名推薦
5. 真次 彰平
大規模グラフに対するコミュニティ検索の高精度化に関する研究
6. 三浦 賢人
FPGA によるグラフに対する正規パス問合せ処理の高速化- 216 ─ 216 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

集中講義など
該当なし

受賞、外部資金、知的財産権等
受賞（賞の名称、受賞者名、タイトル、年月日）
1. 第 10 回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム (DEIM2018) 優秀論文賞：
佐藤 朋紀, 塩川 浩昭, 北川 博之, “選択的重要度先読みを用いた ObjectRank の高速化”,
2018 年 6 月 24 日
2. 優秀論文賞： Masafumi Oyamada, Jianquan Liu, Shinji Ito, Kazuyo Narita, Takuya Araki,
Hiroyuki Kitagawa, "Compressed Vector Set: A Fast and Space-Efficient Data Mining
Framework",第 11 回 Web とデータベースに関するフォーラム (WebDB Forum 2018) , 2018
年 9 月 12 日．
3. Best Paper Award

Runner-up : Hiroyoshi Ito, Toshiyuki Amagasa, "An Optimization Scheme

for Non-negative Matrix Factorization under Probability Constraints", Proc. 6th IEEE International
Conference on Big Data and Smart Computing (BigComp 2019) , Kyoto, Japan, February 27th March 2nd 2019.
4. 学生プレゼンテーション賞：Happy Buzaaba, Amagasa Toshiyuki, "A Scheme for Factoid
Question Answering over Knowledge Base", 第 11 回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム (DEIM 2019) , G7-5, 2019 年 3 月 6 日.
5. 学生プレゼンテーション賞：佐藤 朋紀, 塩川 浩昭, 北川 博之, "グラフの構造情報を用いた ObjectRank の高速化", 第 11 回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラ
ム (DEIM 2019) , D2-3, 2019 年 3 月 6 日.
6. 学生プレゼンテーション賞：那須 勇弥, 中挟 晃介, 北川 博之, "シーケンス OLAP のための複数行パターンマッチング問合せ処理",第 11 回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム (DEIM 2019) , H4-1, 2019 年 3 月 6 日.
7. 学生プレゼンテーション賞：松下 朋弘, 塩川 浩昭, 北川 博之, "メッセージ集約に基づ
く Affinity Propagation の高速化", 第 11 回データ工学と情報マネジメントに関するフォー
ラム (DEIM 2019) , A8-3, 2019 年 3 月 6 日.
8. 優秀インタラクティブ賞：安坂 祐紀, 渡辺 知恵美, 天笠 俊之, 北川 博之, "取引額を秘匿したブロックチェーンにおける取引者間合意による資産売買プロトコル", 第 11 回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム (DEIM 2019) , I6-4, 2019 年 3 月 6 日.

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Yuyang Dong, Hanxiong Chen, Kazutaka Furuse, Hiroyuki Kitagawa, "Efficient Methods forAggregate Reverse Rank Queries", IEICE Transactions on Information and Systems, 101 (4),pp.1012-1020, 2018.

2.

Yuta Kusamura, Toshiyuki Amagasa, Hiroyuki Kitagawa, Yusuke Kozawa, "Efficient
Position Estimation based on GPU-Accelerated Content-based Image Retrieval", Journal of
Mobile Multimedia (JMM), Vol.14, Iss.2, pp.197-230, April 2018.

3.

Masafumi Oyamada, Jianquan Liu, Shinji Ito, Kazuyo Narita, Takuya Araki, Hiroyuki
Kitagawa, "Compressed

Vector

Set:

A

Fast

and

Space-Efficient

Framework", Journal of Information Processing, Vol.26, pp.416-426, 2018.

- 220 -

─ 220 ─Data

Mining

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書
4.

Salman Ahmed Shaikh, Yousuke Watanabe, Yan Wang, and Hiroyuki Kitagawa, "Smart
Scheme:An

Efficient

Query

Execution

Schemefor

Event-driven

StreamProcessing", Knowledge and Information Systems, Springer, 2018 (Peblished online).
5.

Yuyang Dong, Hanxiong Chen, Jeffery Xu Yu, Kazutaka Furuse and Hiroyuki Kitagawa,"Weighted Aggregate Reverse Rank Queries", ACM Transactions on Spatial Algorithms andSystems (TSAS), pp.5:1.-5:23, 2018.

6.

Yuyang Dong, Hanxiong Chen, Kazutaka Furuse, Hiroyuki Kitagawa,"Bound-and-filter
Framework for Aggregate Reverse Rank Queries", Transactions on Large-Scale Data andKnowledge-Centered Systems (TLDKS)XXXVIII, pp.1-26, 2018.

7.

Eiichi Iwamoto, Masaki Matsubara, Chihiro Ota, Tsutomu Terada, Satoshi Nakamura,
Hiroyuki Kitagawa, and Atsuyuki Morishima, "Passerby Crowdsourcing: Workers' Behavior
and Data Quality Management", Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable
and Ubiquitous Technologies, pp.169:1--169:20, 2018.

8.

長城沙樹, 北川博之, "時系列文書に対する効率的なエンティティリンキング", 日本
データベース学会和文論文誌 , Vol.17-J, Article No.2, 2019 年 3 月.

B) 査読無し論文
該当なし(2) 国際会議発表
A) 招待講演1. Hiroyuki Kitagawa, "Towards Ubiquitous Big Data Analytics and Management: Research
Issues and Challenges", The 6th International Conference on Big Data Applications andServices (BIGDAS2018) (Keynote Talk), Zhengzhou, China, August 20, 2018.
2. Hiroyuki Kitagawa, "Machine Learning Approach to Automated Sleep Stage Analysis", The
10th Symposium on Discovery, Fusion, Creation of New Knowledge by MultidisciplinaryComputational Sciences (Invited Talk), University of Tsukuba, Japan, October 16, 2018.
B) 一般講演＜査読付き国際会議論文＞
1. Tomoki Sato, Hiroaki Shiokawa, Yuto Yamaguchi, Hiroyuki Kitagawa, "FORank: Fast
ObjectRank for Large Heterogeneous Graphs", In Companion Proceedings of the The Web
Conference 2018 (WWW 2018), pp.103-104, Lyon, France, April 23-27, 2018.

- 221 ─ 221 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書
2. Hiroaki Shiokawa, Tomokatsu Takahashi and Hiroyuki Kitagawa, "ScaleSCAN: Scalable
Density-based Graph Clustering", Proc. 29th International Conference on Database and Expert
Systems Applications (DEXA 2018), LNCS11029, pp.18-34,Regensburg, Germany, September
2018.
3. Kenta Sugano, Toshiyuki Amagasa and Hiroyuki Kitagawa, "Approximate Set Similarity Join
using Many-core Processors", Proc. 29th International Conference on Database and Expert
Systems Applications (DEXA 2018) (Short Paper) ,LNCS11030,pp.214-222, Regensburg,
Germany, September 2018.
4. Kotaro Yamazaki, Tomoki Sato, Hiroaki Shiokawa and Hiroyuki Kitagawa, "Fast Algorithm for
Integrating Clustering with Ranking on Heterogeneous Graphs", Proc. 20th International
Conference on Information Integration and Web-based Applications and Services (iiWAS
2018) , Yogyakarta, Indonesia, November 2018.
5. Tomohiro Matsushita, Hiroaki Shiokawa and Hiroyuki Kitagawa, "C-AP: Cell-based Algorithm
for Efficient Affinity Propagation", Proc. 20th International Conference on Information
Integration and Web-based Applications and Services (iiWAS 2018), Yogyakarta, Indonesia,
November 2018.
6. Hiroaki Shiokawa and Yasunori Futamura, "Graph Clustering via Cohesiveness-aware Vector
Partitioning", Proc. 20th International Conference on Information Integration and Web-based
Applications and Services (iiWAS 2018) , Yogyakarta, Indonesia, November 2018.
7. Ken Mizusawa, Keishi Tajima, Masaki Matsubara, Toshiyuki Amagasa, Atsuyuki Morishima,"Efficient Pipeline Processing of Crowdsourcing Workflows", Proc. 27th ACM International
Conference on Information and Knowledge Management (CIKM 2018) (short Paper), pp.15591562, Torino, Italy, October 22-26, 2018.
8. Yusuke Suzuki, Masaki Matsubara, Keishi Tajima, Toshiyuki Amagasa, Atsuyuki Morishima,"A Cache-based Approach to Dynamic Switching between Different Dataflows in
Crowdsourcing", In Proceedings of The Second IEEE Workshop on Human-in-the-loop
Methods and Human Macine Collaboration in BigData (IEEE HMData2018), pp.3551-3553,
Seattle, USA, December 10-13, 2018.
9. Hiroyoshi Ito, Toshiyuki Amagasa, "An Optimization Scheme for Non-negative Matrix
Factorization under Probability Constraints", Proc. 6th IEEE International Conference on Big
Data and Smart Computing (BigComp 2019) , Kyoto, Japan, February 27th - March 2nd 2019.
10. Savong Bou, Hiroaki Shiokawa, Yasuhiro Hayase, Hiroyuki Kitagawa, "StreamingCube-based
Analytical Framework for Environmental Data Analysis", 1st International Workshop on Big
data, cloud, and IoT technologies for smart cities (IWBigDataCity 2019), co-located with Proc.
- 222 ─ 222 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書
6th IEEE International Conference on Big Data and Smart Computing (BigComp 2019), Kyoto,
Japan, February 27th - March 2nd 2019.
11. Yuki Yasusaka, Chiemi Watanabe, Hiroyuki Kitagawa, "Privacy-Preserving Pre-Consensus
Protocol for Blockchains",1st International Workshop on Big data, cloud, and IoT technologies
for smart cities (IWBigDataCity 2019), co-located with Proc. 6th IEEE International Conference
on Big Data and Smart Computing (BigComp 2019), Kyoto, Japan, February 27th - March 2nd
2019.
(3) 国内学会・研究会発表
A) 招待講演
該当なし
B) その他の発表＜査読付国内論文＞
1. 米内 裕史, 早瀬 康裕, 北川 博之, "メソッド呼び出し関係に基づくメソッド名の予測", ソフトウェアエンジニアリングシンポジウム 2018 (SES-2018) , (to appear), 2018 年 9
月 5 日-2018 年 9 月 7 日.
＜学会発表＞
1. Masafumi Oyamada, Jianquan Liu, Shinji Ito, Kazuyo Narita, Takuya Araki, Hiroyuki Kitagawa,"Compressed Vector Set: A Fast and Space-Efficient Data Mining Framework", 第 11 回 Webとデータベースに関するフォーラム (WebDB Forum 2018) , 2018 年 9 月 12 日.
2. Yuyang Dong, Hanxiong Chen, Hiroyuki Kitagawa, "Monitoring Dynamic Spatial Keyword
Data", iDB 特別セッション, 第 11 回 Web とデータベースに関するフォーラム (WebDBForum 2018) , 2018 年 9 月 12 日.
3. 安坂 祐紀, 渡辺 知恵美, 天笠 俊之, 北川 博之, "プライバシーを考慮したブロック
チェーンの取引者間事前合意プロトコル", コンピュータセキュリティシンポジウム
2018 (CSS 2018) , 論文集 pp.850-856, 2018 年 10 月 22 日～10 月 25 日.
4. Savong Bou, Hiroyuki Kitagawa, Toshiyuki Amagasa, "CBiX: Incremental Sliding-Window
Aggregation For Real-Time Analytics Over Out-of-Order Data Streams", 第 11 回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム (DEIM 2019) , F7-5, 2019 年 3 月 4 日～3 月 6日.
5. Happy Buzaaba, Amagasa Toshiyuki, "A Scheme for Factoid Question Answering over
Knowledge Base", 第 11 回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム (DEIM2019) , G7-5, 2019 年 3 月 4 日～3 月 6 日.

- 223 ─ 223 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

6. 佐藤 朋紀, 塩川 浩昭, 北川 博之, "グラフの構造情報を用いた ObjectRank の高速化", 第 11 回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム (DEIM 2019) , D2-3,
2019 年 3 月 4 日～3 月 6 日.
7. 那須 勇弥, 中挟 晃介, 北川 博之, "シーケンス OLAP のための複数行パターンマッ
チング問合せ処理", 第 11 回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム(DEIM 2019) , H4-1, 2019 年 3 月 4 日～3 月 6 日.
8. 松下 朋弘, 塩川 浩昭, 北川 博之, "メッセージ集約に基づく Affinity Propagation の高速化", 第 11 回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム (DEIM 2019) , A83, 2019 年 3 月 4 日～3 月 6 日.
9. 安坂 祐紀, 渡辺 知恵美, 天笠 俊之, 北川 博之, "取引額を秘匿したブロックチェー
ンにおける取引者間合意による資産売買プロトコル", 第 11 回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム (DEIM 2019) , I6-4, 2019 年 3 月 4 日～3 月 6 日.
10. 山部 剛士, 堀江 和正, 塩川 浩昭, 柳沢 正史, 北川 博之, "大規模マウス睡眠ステー
ジ解析のための深層学習モデルの開発", 第 11 回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム (DEIM 2019) , A3-5, 2019 年 3 月 4 日～3 月 6 日.
11. 住谷 雄樹, 堀江 和正, 塩川 浩昭, 北川 博之, "敵対的生成ネットワークを用いたマ
ウス EEG のノイズ削減手法の提案", 第 11 回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム (DEIM 2019) , D1-6, 2019 年 3 月 4 日～3 月 6 日.
12. 宮本 達朗, 北川 博之, "トピック情報に注目した効率的な Salient Entity 検出手法", 第11 回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム (DEIM 2019) , C5-1, 2019 年
3 月 4 日～3 月 6 日.
13. 山崎 耕太郎, 塩川 浩昭, 北川 博之, "大規模グラフに対するノードの枝刈りを用いた
RankClus の高速化", 第 11 回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム(DEIM 2019) , F5-3, 2019 年 3 月 4 日～3 月 6 日.
14. 米内 裕史, 早瀬 康裕, 北川 博之, "コールグラフの分散表現を利用したメソッド名予
測手法の定量的評価化", 第 11 回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム(DEIM 2019) , G1-4, 2019 年 3 月 4 日～3 月 6 日.
15. 大倉 真一希, 天笠 俊之, 伊藤 凌平, 大内 正己, 北川 博之, "畳み込みニューラルネ
ットを用いたすばる望遠鏡 Hyper Suprime-Cam による遠方銀河 Lyman-alpha emitter の観測データの自動分類", 第 11 回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム(DEIM 2019) , F8-1, 2019 年 3 月 4 日～3 月 6 日.
16. 真次 彰平, 塩川 浩昭, 北川 博之, "属性付きグラフに対するビームサーチを用いたコ
ミュニティ検索", 第 11 回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム (DEIM2019) , D7-1, 2019 年 3 月 4 日～3 月 6 日.
- 224 ─ 224 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

17. 三浦 賢人, 天笠 俊之, 北川 博之, "FPGA を用いたグラフに対する正規パス問合せア
クセラレータ",第 11 回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム (DEIM2019) , D7-2, 2019 年 3 月 4 日～3 月 6 日.
18. 大倉 真一希，伊藤 凌平，大内 正己，天笠 俊之，北川 博之, "畳み込みニューラル
ネットワークを用いたすばる望遠鏡による Lyman-alpha Emitter 観測データの自動分類", 情報処理学会第 81 回全国大会 (IPSJ 全国大会 2019) , 2019 年 3 月 14 日～3 月 16 日.
19. 北出 紘章，塩川 浩昭，北川 博之, "分散環境におけるコンテナ オーケストレーショ
ン システムのためのライブ マイグレーションの実現",情報処理学会第 81 回全国大会(IPSJ 全国大会 2019) , 2019 年 3 月 14 日～3 月 16 日.
20. 栗本 真太郎，早瀬 康裕，米内 裕史，伊藤 寛祥，北川 博之, "プログラム要素間の関係のグラフ埋め込みに基づくクラス名の調査", 情報処理学会第 81 回全国大会 (IPSJ
全国大会 2019) , 2019 年 3 月 14 日～3 月 16 日.
21. 真次 彰平，塩川 浩昭，北川 博之, "属性付きグラフに対する効率的なコミュニティ
問合せ処理", 情報処理学会第 81 回全国大会 (IPSJ 全国大会 2019) , 2019 年 3 月 14 日
～3 月 16 日.
22. 三浦 賢人，天笠 俊之，北川 博之, "FPGA を用いたグラフに対する正規パス問合せの高速化", 情報処理学会第 81 回全国大会 (IPSJ 全国大会 2019) , 2019 年 3 月 14 日～3 月
16 日.
23. 大森 雄基，北川 博之,"Twitter における投稿内容とユーザ間関係を用いたユーザの居住地推定", 電子情報通信学会 2019 年総合大会 , D-4-9, 2019 年 3 月 21 日.
(4) 著書、解説記事等
該当なし

異分野間連携・国際連携・国際活動等


地球環境研究部門との連携：気象庁気象予報データベース「GPV/JMA アーカイブ」（http://gpvjma.ccs.hpcc.jp）の開発，管理，運用．



素粒子物理研究部門との連携：Japan Lattice Data Grid （JLDG）, International Lattice Data
Grid（ILDG）の運営．



国際統合睡眠医科学研究機構（IIIS）との連携：睡眠ステージの自動判定アルゴリズム・
ソフトウェアの研究開発．



医学医療系との連携：レセプトデータベースの構築，解析

宇宙物理研究部門および東京大学宇宙線研究所との連携：深層学習を用いた遠方銀河画
像の自動判別- 225 ─ 225 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩z

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ICSC2019, IWBigDataCity2019, xSIG2019

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- 227 -

─ 227 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書



電子情報通信学会 2019 総合大会 プログラム編成委員



第 11 回 Web とデータベースに関するフォーラム (WebDB Forum 2018)，Web
広報委員長



第 11 回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム(DEIM2019), 財務
委員長



日本データベース学会 電子広報委員会編集委員

堀江和正助教


国際委員等




該当なし．

国内委員等


該当なし．

その他
該当なし．

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─ 229 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

理の自動化機能を追加した，リアルタイム視覚フィードバックシステムを実現した．JST
CREST CyborgCrowd（代表：図書館情報メディア系 森嶋厚行）では， JST CREST 海外派遣
事業で宍戸をイギリス University of Surry に５ヶ月派遣し，深層学習処理の一つである自己符号化器用いた対応点探索法の考案，および，それに基づいた数十年過去の画像と現在の画像のマッチング処理を実現した．
下記に，外部予算による研究計画の進捗について簡潔に示す．次節では研究成果の幾つかについて述べる．
●

科研費・基盤研究(B)「経路撮影に基づく歩行者・パーソナルモビリティナビゲーション
基盤の構築」代表：亀田能成（研究分担者：北原）⮚

視覚障碍者が持つ一人称視点映像からの経路上の位置推定技術を，画像検索に加えて，SLAM の技法も統合することを視野に入れて改良を進めた．

●

科研費・基盤研究(A) 「体工連携によるスポーツ科学イノベーション」代表：高木英樹(研究分担者：亀田）⮚研究成果の詳細は 3.【1】の「ホモグラフィ変換と画素分布に基づく競泳者位置推定」
参照．

●

科研費・基盤研究(B)「日本版シェアードスペースのためのデザインシステム構築」代表：
山本早里（研究分担者：亀田）⮚

シェアードスペースにおける歩行者などのリスク計量化とその表示技術について研究を進めた．

●

科研費・基盤研究(B)「歩行中の視覚障害者の外界知覚と地理知識」代表：喜多伸一（研究分担者：亀田）⮚

視覚障碍者の誘導のためのヒューマンインタフェースについて，歩行形態に合わせた提示を実現する方法を考案し，その実現のための研究開発を進めた．

●

科研費・基盤研究(B)「不特定人称視点映像を用いたコミュニケーション型教示映像メデ
ィア」代表者：北原格（研究分担者：亀田）⮚研究成果の詳細は 3.【2】の「多視点映像を用いた不特定人称視点映像の閲覧方式」
参照．

●

JST CREST 研究領域「人間と調和した創造的協働を実現する知的情報処理システムの構築」研究総括：ATR 萩田紀博、「ソーシャル・イメージング：創造的活動促進と社会性形
成支援」代表：鈴木健嗣（研究分担者：北原）⮚研究成果の詳細は 3.【3】の「多視点映像によるオンサイト視覚フィードバック方式」
を参照．

- 230 ─ 230 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書●

JST CREST 研究領域「人間と調和した創造的協働を実現する知的情報処理システムの構築」研究総括：ATR 萩田紀博、「Cyborg Crowd：柔軟でスケーラブルな人と機械の知力集約」代表：森嶋厚行（研究分担者：北原）⮚研究成果の詳細は 3.【4】の「文化遺産建造物を対象とした３次元復元に関する研究」
を参照●

科研費・基盤研究(A) 「強震動と液状化の複合作用を受けるライフラインネットワークの被害推定システムの開発」 (2016-2019 年度)代表者：庄司学（研究分担者：北原）⮚

被災地の強震動と液状化の複合作用を受けたライフラインネットワークの AR 提示シ
ステムを目的とした全方位映像生成方式を実現した．

●

科研費・基盤研究(B) 「アンコール遺跡群における予防的保存に資する劣化・変形・環境
観測システムの構築」 (2016-2019 年度)代表者：川村洋平（研究分担者：北原）⮚アンコール遺跡群における予防的保存を目的に、多数のユーザから寄せられた映像
情報を統合し、様々な視点からの観測を可能とする提示方式を実現した．

●

科研費・基盤研究(B)「柔軟臓器の形状推定と術前モデルへの実時間位置合わせを行う肝手術ナビゲーション開発」(2018-2021 年度)代表者：大城幸雄 (研究分担者：北原）⮚肝臓手術のバーチャルナビゲーションシステムの実現を目指し、腹腔鏡映像から内蔵の３次元形状復元に関する研究に取り組んだ．

●

共同研究・日本電気株式会社「動的環境におけるカメラキャリブレーション」代表者：北原格⮚

歩行者などが行き交う動的な環境において、複数のカメラのキャリブレーションを効率的に行うことを目的とした研究に取り組み、人物の移動情報を手がかりとした
カメラパラメータ推定法を考案した．

●

科研費・若手研究(B) 「人工知能を活用したスポーツ選手映像における関節位置の可視化」（宍戸）⮚

疎に配置した多視点カメラのキャリブレーション手法を利用してバドミントン選手の 3 次元骨格位置の推定精度を検証した．また，バドミントン競技に適用するためのカメラ配置，撮影方式を検証した．トップアスリートの撮影実験を実施し，提案手法の有効性を確認した．

●

JSPS CREST AIP チャレンジ PRISM 加速支援（PRISM トップ人材育成）「マーカレス３次元
関節位置情報に基づく心拍推定に関する研究」 （宍戸）⮚

計測した３次元関節位置情報と心拍情報の関連性を深層学習することによって，ス
ポーツ競技映像からの心拍推定を実現した．バドミントン競技の撮影および心拍計
測実験を実施し，データセットを作成し，提案アルゴリズムの推定精度を検証した．

- 231 ─ 231 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩◊✲ᡂᯝ࣍ࣔࢢࣛࣇ࢕ኚ᥮࡜⏬⣲ศᕸ࡟ᇶ࡙ࡃ➇Ὃ⪅఩⨨᥎ᐃ➇Ὃ➇ᢏ࡟࠾࠸࡚㸪ࣃࣇ࢛࣮࣐ࣥࢫࡣ≉ᐃࡢᆅⅬࡢ㏻㐣᫬้࡟ᇶ࡙࠸࡚ホ౯ࡉࢀ࡚ࡁࡓ㸬ࡇࡢ᪉ἲ࡛ࡣ㸪࣮ࣞࢫ㐍⾜࡟ᇶ࡙ࡃ㏿ᗘኚ໬࡞࡝ࢆヲ⣽࡟ㄪ࡭ࡿࡇ࡜ࡀ࡛ࡁ࡞࠸㸬ᮏ◊✲࡛ࡣほᐈᖍࡢ᭱ୖẁ࡟࣓࢝ࣛࢆタ⨨ࡍࡿࡔࡅ࡛㸪᫬㛫㍈࡟ἢࡗࡓヲ⣽࡞ࣃࣇ࢛࣮࣐ࣥࢫゎᯒࢆྍ⬟࡟ࡍࡿᫎീゎᯒࡢ◊✲ࢆ㐍ࡵ࡚ࡁࡓ㸬ࡇࡢ࢔ࣉ࣮ࣟࢳ࡟ࡼࡾ㸪᧜ᙳࡋࡓ➇Ὃࣉ࣮ࣝ࠿ࡽ
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- 234 -

─ 234 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ
筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
年度 年次報告書

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したマッチング処理の適用が困難となる問題が存在する．また，門や柱などの建物を構成す
る外観の特徴における勾配強度のマッチングは取得できるが，図4 中段に示すように，勾配እほࡢ≉ᚩ࡟࠾ࡅࡿ໙㓄ᙉᗘࡢ࣐ࢵࢳࣥࢢࡣྲྀᚓ࡛ࡁࡿࡀ㸪ᅗ
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強度の強い特徴量は建物に対称性がある場合，正対応と誤対応が混在する．
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本手法では，自己符号化器を利用して勾配強度の強い特徴量の正対応だけを残し，Guided
Matching
手法を活用して画像中の正対応を再探索することで，建物に対称性がある場合にMatchingᡭἲࢆά⏝ࡋ࡚⏬ീ୰ࡢṇᑐᛂࢆ෌᥈⣴ࡍࡿࡇ࡜࡛㸪ᘓ≀࡟ᑐ⛠ᛶࡀ࠶ࡿሙྜ࡟Ⓨ
発生する誤対応の問題を解決した．コーナー検出に特化した
FAST
特徴量を用いることで，⏕ࡍࡿㄗᑐᛂࡢၥ㢟ࢆゎỴࡋࡓ㸬ࢥ࣮ࢼ᳨࣮ฟ࡟≉໬ࡋࡓ
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自己符号化器による小さな次元の出力画像においても門や柱などの建物を構成する外観の特Ⅼࢆ᳨ฟࡋࡓ㸬ࡇࡢၥ㢟ࢆゎỴࡍࡿࡇ࡜࡟ࡼࡾ㸪ᩘ༑ᖺ༢఩ࡢ㐣ཤࡢ⏬ീ࡜⌧ᅾࡢ⏬ീ࣐ࢵ
徴点を検出した．この問題を解決することにより，数十年単位の過去の画像と現在の画像マࢳࣥࢢ⤖ᯝ࠿ࡽ㸪㸱ḟඖࣔࢹࣝ⏕ᡂࡢࡓࡵࡢ㐣ཤࡢ⏬ീࡢ࣓࢝ࣛࡢ఩⨨ጼໃ᥎ᐃࢆᐇ⌧ࡋࡓ㸬
ッチング結果から，３次元モデル生成のための過去の画像のカメラの位置姿勢推定を実現し௒ᚋࡣ㸪㸱ḟඖࣔࢹࣝࡢ᫬⣔ิኚ໬ᫎീࢆ⏕ᡂࡋ㸪㐣ཤ࠿ࡽ⌧ᅾࡲ࡛ࡢᩥ໬㑇⏘ᘓ㐀≀ࡢኚ
た．今後は，３次元モデルの時系列変化映像を生成し，過去から現在までの文化遺産建造物
ᙧࡢྍど໬࡟ྲྀࡾ⤌ࡴணᐃ࡛࠶ࡿ㸬の変形の可視化に取り組む予定である．

ᅗ 4. ᩥ໬㑇⏘ᘓ㐀≀ࡢ⏬ീࢆ⏝࠸ࡓ⏬ീ࣐ࢵࢳࣥࢢ
図
文化遺産建造物の画像を用いた画像マッチングᩍ⫱教育
学生の指導状況（学生氏名、学位の種類、論文名）
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永井 隆昌 ಟኈ
修士(工学)
視点映像によるオンサイト視覚フィードバック方式ᒸ⏣ᗤభᕤᏛ  ኱つᶍ✵㛫࡟࠾ࡅࡿືⓗࢩ࣮ࣥ≧ἣᢕᥱࡢࡓࡵࡢከどⅬᫎീษ᭰᪉ᘧ
岡田 庸佑 ಟኈ
修士(工学)
大規模空間における動的シーン状況把握のための多視点映像切替方式

坂村 祐希 ಟኈ
修士(工学)
拡張現実を用いた自動走行車両搭乗者の安心感の操作ᆏᮧ♸ᕼᕤᏛ  ᣑᙇ⌧ᐇࢆ⏝࠸ࡓ⮬ື㉮⾜㌴୧ᦚ஌⪅ࡢᏳᚰឤࡢ᧯స
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関井 駿

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修士(工学)
単眼映像から推定した位置情報に基づくバドミントン選手の運動分析方式

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修士(工学)
サッカーシーンを対象とした多視点カメラ配置検討のための VR
環境の構築

-- 235 -─ 235 ─

筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書

ZHA

修士(工学) A Clustering Method of Point Clouds Estimated From Multiple Viewpoint Images

WANZHIof Rocks Using Adjacent Angles of Surface Planes

南雲 悠太

修士(工学) コンパニオンロボットによる歩行者誘導のためのフィードバックの検討

武田 隆雅 学士(工学) 多視点画像から復元した３次元形状に基づく建築物の倒壊判定法
蛭田 雄也 学士(工学) Inside-Out 映像中の鏡像領域を利用した一人称視点映像生成法
石川 晋也 学士(工学) バスケットボール VR シミュレータにおける視覚探索運動の指標化
山崎 陸

学士(工学) パーソナルトランスポーターの精密な挙動計測によるハンズフリー操作の解析

集中講義など北原格，放送大学

面接授業，「専門科目：情報 体育・スポーツと映像情報処理」

受賞、外部資金、知的財産権等
受賞（賞の名称、受賞者名、タイトル、年月日）
1.

The 2019 Joint International Workshop on Advanced Image Technology

International

Forum on Medical Imaging in Asia, IWAIT Best Paper Award (2019/1)
2.

JST CREST 第 2 回 AIP チャレンジプログラム AIP ネットワークラボ長賞 2018 年 4
月

外部資金
●

科研費・基盤研究(B)「経路撮影に基づく歩行者・パーソナルモビリティナビゲーシ
ョン基盤の構築」代表者：亀田能成 2018 年度 416 万円●

科研費・基盤研究(B)「不特定人称視点映像を用いたコミュニケーション型教示映像
メディア」代表者：北原格 2018 年度 416 万円●

共同研究・日本電気株式会社「動的環境におけるカメラキャリブレーション」代表
者：北原格 2018 年度 100 万円●

JST CREST AIP チャレンジ PRISM 加速支援（PRISM トップ人材育成）「マーカレス
３次元関節位置情報に基づく心拍推定に関する研究」2018 年度 代表者：宍戸英彦
390 万円- 236 ─ 236 ─筑波大学 計算科学研究センター 平成 30 年度 年次報告書●

科研費・若手研究 (B)「人工知能を活用したスポーツ選手映像における関節位置の可視化」（2017-2018 年度）代表者：宍戸英彦 403 万円●

科研費・基盤研究 (A) 「体工連携によるスポーツ科学イノベーション」代表者：高木英樹 (研究分担者：亀田） 2018 年度 39 万円●

科研費・基盤研究 (B)「日本版シェアードスペースのためのデザインシステム構築」
代表者：山本早里（研究分担者：亀田）130 万円●

科研費・基盤研究 (B)「歩行中の視覚障害者の外界知覚と地理知識」代表者：喜多伸一（研究分担者：亀田）117 万円●

JST CREST 研究領域「人間と調和した創造的協働を実現する知的情報処理システムの構築」研究総括：ATR 萩田紀博、「Cyborg Crowd：柔軟でスケーラブルな人と機械の知力集約」代表：森嶋厚行（研究分担者：北原）2018 年度 1200 万円●

JST CREST 研究領域「人間と調和した創造的協働を実現する知的情報処理システムの構築」研究総括：ATR 萩田紀博、「ソーシャル・イメージング：創造的活動促進と社会性形成支援」代表：鈴木健嗣（研究分担者：北原）2018 年度 200 万円●

科研費・基盤研究(A) 「強震動と液状化の複合作用を受けるライフラインネットワー
クの被害推定システムの開発」 (2016-2019 年度)代表者：庄司学 (研究分担者：北原）2018 年度 65 万円●

科研費・基盤研究(B) 「アンコール遺跡群における予防的保存に資する劣化・変形・
環境観測システムの構築」 (2016-2019 年度)代表者：川村洋平 (研究分担者：北原）2018 年度 10 万円●

科研費・基盤研究(B) 「柔軟臓器の形状推定と術前モデルへの実時間位置合わせを行う肝手術ナビゲーション開発」(2018-2021 年度)代表者：大城幸雄 (研究分担者：北原）2018 年度 50 万円

知的財産権（種別、氏名、課題名、年月日）●

特許、北原格，映像処理システム及び映像処理装置（特願 2018-219927）、2018 年 11月 26 日研究業績(1) 研究論文
A) 査読付き論文- 237 ─ 237 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
1.

Itaru Kitahara, Youhei Kawamura, Yasunori Endo, Erkan Topal, Ryo Degawa, Samson
Mazara, and Hyongdoo Jang, "Development of 3D Rock Fragmentation Measurement System
Using Photogrammetry",Taylor Francis, International Journal of Mining, Reclamation andEnvironment (NSME), (DOI: 10.1080/17480930.2019.1585597), 2019. (accepted)2.

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Vol.J102-A, No.2, pp.68-79, 2019.

3.

Issey Takahashi, Mika Oki, Baptiste Bourreau, Itaru Kitahara, and Kenji Suzuki, "An
Empathic Design Approach to an Augmented Gymnasium in a Special Needs School Setting",
International Journal of Design, Vol.12, No.3, pp.111-125, 2018.

4.

Ọ஭ 㝯ᫀ㸪᏷ᡞ ⱥᙪ㸪ட⏣ ⬟ᡂ㸪໭ཎ ᱁㸪"ከどⅬᫎീࢥࣥࢸࣥࢶ࡟ࡼࡿ࢜ࣥࢧ
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pp.J119-J124㸪2018.

B) ᰝㄞ↓ࡋㄽᩥ(2) ᅜ㝿఍㆟Ⓨ⾲A) ᣍᚅㅮ₇
1.

Itaru Kitahara “Keynote: Augmented Reality Display for Visually Supporting Human on a
Vehicle”, International Workshop on Comfort Intelligence with AR for Autonomous Vehicle,
2018/10/20.

2.

Itaru Kitahara, “Free-Viewpoint Video Generation in Sports Stadium”, 3DSA2018, 2018/8/30,
Taipei.

B) ୍⯡ㅮ₇1.

Nobuyuki Kitamura, Hidehiko Shishido, Tokuya Enomoto, Yoshinari Kameda, Jun-Ichi
Yamamoto and Itaru Kitahara, "Development of Multi-View Video Browsing Interface
Specialized for Developmental Child Training," Asia Pacific Workshop on Mixed andAugmented Reality (APMAR2019), 8 pages, (2019/3).

2.

Cesar Daniel Rojas Ferrer, Hidehiko Shishido, Itaru Kitahara, Yoshinari Kameda, "Visual
exploratory activity under microgravity conditions in VR: An exploratory study during aparabolic flight," The 26th IEEE Conference on Virtual Reality and 3D User Interfaces (IEEEVR 2019), 2 pages, (2019/3).

- 238 -

─ 238 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
3.

Tayakuki Tsumita, Hidehiko Shishido, Itaru Kitahara, Yoshinari Kameda, "Swimmer Position
Estimation by Lane Rectification," International Workshop on Advanced Image Technology,
5 pages㸪(2019/1).

4.

Yosuke Okada, Hidehiko Shishido, Masaaki Koido, Yoshinari Kameda, Itaru Kitahara,"Automatic camera-work generation of bullet-time video for soccer scene," The 15th ACM
SIGGRAPH European Conference on Visual Media Production (CVMP2018), 1pages,(2018/12).

5.

Chun Xie, Hidehiko Shishido, Mika Oki, Yoshinari Kameda, Kenji Suzuki, Itaru Kitahara, "A
Calibration Method of Floor Projection System for Learning Aids at School Gym," Third IEEE
International Conference on Image Processing, Applications and Systems (IPAS 2018),
6pages, (2018/12).

6.

Koyo Kobayashi, Hidehiko Shishido, Yoshinari Kameda, Itaru Kitahara, "A Method to CollectMulti-view Images of High Importance Using Disaster Map and Crowdsourcing," The Second
IEEE Workshop on Human-in-the-loop Methods and Human Machine Collaboration in
BigData (IEEE HMData2018), pp.3509-3511, (2018/12).

7.

Hidehiko Shishido, Emi Kawasaki, Yutaka Ito, Youhei Kawamura, Toshiya Matsui, Itaru
Kitahara, "Time-Lapse Image Generation using Image-Based Modeling by Crowdsourcing,"
The Second IEEE Workshop on Human-in-the-loop Methods and Human Machine
Collaboration in BigData (IEEE HMData2018), pp.3540-3541, (2018/12).

8.

Yuki Sakamura, Akitoshi Tomita, Hidehiko Shishido, Tazu Mizunami,Kazuya Inoue,
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- 239 -

─ 239 ─⟃Ἴ኱Ꮫィ⟬⛉Ꮫ◊✲ࢭࣥࢱ࣮ᖹᡂ 30 ᖺᗘᖺḟሗ࿌᭩
12. Cesar Daniel Rojas Ferrer, Hidehiko Shishido, Itaru Kitahara, Yoshinari Kameda,"Realization of a full-body immersive VR system for READ-THE-GAME skill development,"
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ᖺ 3 ᭶.

3.

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4.

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5.

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࣓ࢹ࢕࢔◊✲఍(CVIM), 8 pages, 2019 ᖺ 3 ᭶.

6.

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7.

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no.405, pp.1-4, 2019 ᖺ 1 ᭶.

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pp.5-10, 2019 ᖺ 1 ᭶.

9.

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࣏࣮ࢱࡢᏳ඲㡿ᇦࡢྍど໬", HCG ࢩ࣏ࣥࢪ࣒࢘ 2018, HCG2018-C-4-3, 4 pages, 2018
ᖺ 12 ᭶.

10. ௒஭ ⨾㔛㸪᏷ᡞ ⱥᙪ㸪໭ཎ ᱁㸪ட⏣ ⬟ᡂ㸪"HMD ࢫ࣮࢟ࢩ࣑࣮ࣗࣞࢱ࡟࠾ࡅࡿ⮫ሙឤྥୖࡢࡓࡵࡢ㔜ᚰ࡜㢼ࡢ฼⏝", HCG ࢩ࣏ࣥࢪ࣒࢘ 2018, HCG2018-A-6-5, 4 pages,
2018 ᖺ 12 ᭶.
11. ட⏣ ⬟ᡂ, ௒஭ ೺ኴ, 㔩ᆏ ୍Ṍ, Ώ㎶ ဴஓ, 㛵 ႐୍, ႐ከ ఙ୍, "ᒸᮏၟᗑ⾤࡟࠾ࡅࡿ㔝እࢼࣅࢤ࣮ࢩࣙࣥᐇ㦂ᐇ᪋ሗ࿌", ➨ 44 ᅇឤぬ௦⾜ࢩ࣏ࣥࢪ࣒࢘, 4 pages,
2018 ᖺ 12 ᭶.
12. 㔝ཎ ┤⩧㸪᏷ᡞ ⱥᙪ㸪໭ཎ ᱁㸪ட⏣ ⬟ᡂ㸪"ࣂࢵࢡࢿࢵࢺ⿬࠿ࡽࡢᫎീࢆ⏝࠸ࡓᢞ⌫ࣇ࢛࣮࣒⮬ືホ౯", ᪥ᮏ㔝⌫⛉Ꮫ◊✲఍, 2 pages, 2018 ᖺ 12 ᭶㸬
13. ๓ᕝ ෽భ㸪᏷ᡞ ⱥᙪ㸪ட⏣ ⬟ᡂ㸪ᆏᮏ ሓு㸪኱ᇛ ᖾ㞝㸪໭ཎ ᱁㸪"㸱ḟඖ⮚ჾCG ࣔࢹࣝ⏕ᡂ࡟㐺ࡋࡓ⭡⭍㙾ᫎീ᧜ᙳ᮲௳ࡢ᳨ウ", ➨ 27 ᅇ᪥ᮏࢥࣥࣆ࣮ࣗࢱእ⛉Ꮫ఍኱఍, vol.20, no.4, pp.275 ,2018 ᖺ 11 ᭶.

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኱఍ㄽᩥ㞟, 14D-3, 4 pages, 2018 ᖺ 9 ᭶.
15. ᑠἙཎ Ὧ㈗㸪᏷ᡞ ⱥᙪ㸪໭ཎ ᱁㸪ட⏣ ⬟ᡂ㸪"ࢫࢸࣞ࢜㡢࡜᣺ືᥦ♧࡟ࡼࡿṌ⾜ㄏᑟ࢖ࣥࢱࣇ࢙࣮ࢫ࡜ホ౯᪉ἲࡢ᳨ウ"㸪➨ 21 ᅇ ⏬ീࡢㄆ㆑࣭⌮ゎࢩ࣏ࣥࢪ࣒࢘(MIRU2018), PS2-54, 4 pages, 2018 ᖺ 8 ᭶.
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PS1-58, 4 pages, 2018 ᖺ 8 ᭶.
17. ᏷ᡞ ⱥᙪ㸪Ἑ㷂 ⾰⨾㸪ఀ⸨ ㇏㸪ᕝᮧ ὒᖹ㸪ᯇ஭ ᩄஓ㸪᳃ᔱ ཌ⾜㸪໭ཎ ᱁㸪"㉸ᚤ㏿ᗘ᧜ᙳ⏬ീࢆᑐ㇟࡜ࡋࡓ㔜␚ฎ⌮ࡢ㧗⢭ᗘ໬"㸪➨ 21 ᅇ ⏬ീࡢㄆ㆑࣭⌮ゎࢩ࣏ࣥࢪ࣒࢘ (MIRU2018), PS2-3, 4 pages, 2018 ᖺ 8 ᭶.

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