J. Plasma Fusion Res. Vol.90, No.6 (2014)３
２５‐３３１

解説

核融合プラズマを体感する −百見は一体感に如かず−
Experience the Fusion Plasma -to Experience is to Believe
石 黒 静 児，大 谷 寛 明
ISHIGURO Seiji and OHTANI Hiroaki
核融合科学研究所，総合研究大学院大学（原稿受付：２
０
１
４年５月１
２日）

核融合プラズマの３次元シミュレーションなどの結果をそのまま３次元空間で解析，体験することのできる
核融合科学研究所のバーチャルリアリティ（VR）
装置 CompleXcope は１９９７年に導入され，３次元空間中での複雑な磁力線構造の解析などに活用されてきた．近年は実際のプラズマ磁場閉じ込め核融合実験装置形状を VR 空間に表現して，ここに３次元シミュレーションにより得られたプラズマの物理量を重ね合わせ，実験および装置設計に役立てる試み，変動する電磁場中の３次元空間内での粒子軌道解析といった新しい利用法が発展してきている．
Keywords:
VR, plasma, fusion, visualization, CAVE, simulation

１．はじめにフィック端末やプロッタを利用して多数の断面図を描くこ

私たちは周りの空間，あるいは物体のその奥行きなどをとで数値データを解析していた．この状況を一変させたの含む３次元構造を認識することができる．それでは，実際は１９９０年代に入って普及してきた３次元グラフィックワー

にその場にいないで，あるいはまだ現実には存在しないがクステーションである．３次元空間の格子点における数値

これから作ろうとしている物や環境を，正しく認識するた

データをワークステーションに取り込み，利用者はマウス

めの良い方法はないだろうか．それを実現するのがバーなどのデバイスを用いてそのデータを操作してディスプレ

チャルリアリティ（VR）である．

イ上に物理量の等値面，流線，断面などを対話的に回転，VR は様々な方式が提案されているが，本解説でとりあ

拡大縮小，移動などしながら表示できる．この３次元グラ

げるのは米国のイリノイ大学で開発され，１９９３年に発表さフィックワークステーションによって３次元シミュレー

れた CAVE（Cave Automatic Virtual Environment）といション数値データの解析は格段に進歩した．しかしながうシステムである［１］．CAVE は複数のスクリーンで囲まら，この場合も３次元データを２次元面に写して解析する

れた小部屋を作り，そのスクリーンに立体映像を投影すことに変わりはなく，研究者はその方法に限界を感じ，３る．専用の眼鏡をかけてこの部屋に入った利用者は実際に次元データをそのまま３次元空間で解析する手段を求めて現場に入ったかのような体験ができる．

いた．そこに登場したのが CAVE である．

１９９
１年（平成元年）の核融合科学研究所創設と同時に発核融合科学研究所理論・シミュレーション研究センター

足した理論・シミュレーション研究センター（当時）では，では，この CAVE によるバーチャルリアリティシステムを世界に先駆けて最先端の大規模３次元シミュレーション研

科学研究可視化目的としては日本で初めて導入し，当時の究を行っていた．シミュレーション研究においては，物理

シミュレーショングループの主要テーマである「複雑性」

的なモデルに基づいて作成した計算コードをスーパーコンにちなんで CompleXcope と名付け１
９９７年に稼働開始したピュータで実行し，様々な物理量に対応する数値データを［２］．

得る．これらの数値データは密度や圧力といったスカラー

CompleXcope稼働後すぐに，核融合科学研究所の大型ヘ

量，電場，磁場といったベクトル量のように空間的に分布リカル装置（LHD）に対応した数値解析コードによる平衡を持つ量から系の全エネルギーのように空間積分した量ま解の等圧力面，磁力線の表示と共に，その中での荷電粒子

でを含む．系の全エネルギーの時間発展を見るのは２次元の運動を追跡できるバーチャル LHD が開発された．さらグラフで十分であるが，３次元空間の物理量を２次元面でに，利用者がデータを用意するだけで VR 可視化および解の表現しか使えないという条件下で解析する場合，断面図析を行える VFIVE という汎用ソフトも開発されているを多数描いて３次元空間での構造を把握するという方法を［３，４］．それと同時に多方面の共同研究を進め，医療応用ととることになる．

して心臓などの人体内部の VR 可視化［５］，VR を用いて被実際，１９８０年代のシミュレーション研究者は２次元グラ験者に急激な落下などを体験させ脳波の変動を調べる研究

National Institute for Fusion Science, Toki, GIFU 509-5292, Japanauthor’s e-mail:ishiguro.seiji@nifs.ac.jp

３２５!2014 The Japan Society of Plasma
Science and Nuclear Fusion Research

Journal of Plasma and Fusion Research Vol.90, No.6 June 2014のトラッキング機能実現には大きなコンピュータ資源を要なども行われている．
将来のより高度な VR 利活用を構想し，VR と高速ネット

していることは注意する必要がある．これは，3D テレビでワークを結合して多地点で VR 空間を共有することによっは右目用と左目用の画像のみを本体側であらかじめ用意して共同研究を促進し新物質，製品の創成をめざす「広域仮ておけば十分であるが，VR では本体側で 3D データを保持

想シミュレーション工場」の基盤技術に関する研究が通信しておき，操作者などの動きに応じてその都度右目用と左放送機構（当時）のギガビットネットワーク利活用研究開

目用の画像を実時間で生成する必要があるからである．

発制度の採択課題となり，２０００年度より３年間にわたり金
沢大学および NTT サイバースペース研究所との共同で遠隔地間で VR 情報通信を行うための技術開発［６］などがな
されている．

２．バーチャルリアリティの原理
バーチャルリアリティ（VR）の２つの重要な要素は立体視とトラッキングである．立体視は今や家庭でもおなじみとなった 3D テレビに用いられている仕組みである．私たちは物体を見るとき，右目と左目でわずかに違った像をとらえている．これは片目ずつ目を隠して物体を見ると右目だけで見たときと左目だけで見たときとでわずかに像がずれることで確認することができる．さらに，同じことを近くの物体と遠方の物体で比較してみると，遠方の物体を見

図１

液晶シャッター眼鏡．白い球のついた突起は光学センサー
が眼鏡の位置，向きなどを感知するためのターゲット．

図２

ワンド．操作者はこのワンドを使って VR 空間内の移動，様々な操作などを行える．

図３

CompleXcope の全景．利用者は液晶シャッター眼鏡を掛け，ワンドを持っている．前面，左右面，床面がスクリーンになっており，スクリーンは一辺約３メートル．

たときは近くの物体を見たときに比べてこのずれ方が小さ
いことがわかる．脳がその違いを処理して物体の３次元空間での位置関係を認識する．VR や 3D テレビでの右目と左目への異なった画像の供給は，利用者がかける眼鏡と装置本体が連動して実現している．本体側では右目用と左目用の画像を交互に切り替えながら表示する．一方，眼鏡はそのタイミングに合わせて右目側と左目側のレンズ部を開閉する．本体側からは赤外線などで左右切り替えのタイミン
グに合わせるための信号を送り，眼鏡はその信号を受けて動作する．ここで，レンズ部の開閉には液晶に電圧をかけて光の透過を制御する液晶シャッターが用いられている．
通常 3D テレビには備わっていないトラッキング機能は利用者の頭の位置，向きや利用者が操作する３次元コント
ローラーの位置や指示方向などを本体が追跡する機能である．核融合科学研究所への導入時は磁気センサーが用いられてきたが，最近では光学センサーの利用が一般的となっており，CompleXcope においても最近の更新で光学センサーを用いたシステムに切り替えている．このシステムでは光学センサー（カメラ）をスクリーン上部に３カ所以上設置し，利用者の液晶シャッター眼鏡やワンドとよばれる
３次元コントローラーの位置および角度を同定する．液晶
シャッター眼鏡（図１）やワンド（図２）には視覚的に角度が同定できるようにターゲットがついている．
このトラッキング機能は 3D テレビとは異なる体験を利用者にもたらす．顔の向きを動かす，移動するといった利用者の動きに合わせて，スクリーンに映し出される像が変化するため，実際に作り出された VR 空間の中にいる感覚を得ることができる．また，科学利用の可視化という点か
ら重要なのはワンドのトラッキング機能である．この機能により，利用者は３次元空間内の特定の場所を対話的に本体に伝え，ある特定の場所での物理量を表示する，指定した場所に物体を置くといった空間操作ができる．ここで，こ３２６

Commentary

Experience the Fusion Plasma‐to Experience is to Believe

S. Ishiguro and H. Ohtani

CompleXcopeの内部を図３に示す．利用者は液晶シャッ用いて作成されている．なお，VR空間は先に挙げた物理にター眼鏡をかけ，ワンドを持っている．スクリーンは正面，関わる要素以外ではコイルの表示などの簡素な構成となっ

左右，床面の４面であり，正面および左右面はスクリーンている．

の裏側から，床面は天井から独立したプロジェクターが照VR 利用を多方面に展開し，装置設計支援などの応用ソ射している．光学センサーは正面のスクリーン上部に３カフト開発を進める中で，LHD そのものを表現してその中を所，左右の手前側上部にそれぞれ１カ所，合計５カ所に設

自由に動き回ることができればという考えから LHD 真空

置している．先に，光学センサーは最低３カ所必要と述べ

容器内部を写実的に表現するプログラムが作成された．こたが，利用者の陰になる場合の対応や，精度向上のためにの写実的LHD可視化プログラムにおいてはVirtoolsという５カ所設置している．

ソフトウェアが基本的な操作系を担い，LHD の真空容器お数値データを CompleXcope で表示する最も基本的な方

よび周辺装置の CAD データに基づいた装置形状を表し，

法は C 言語，OpenGL，および CAVE ライブラリを用いて真空容器内部にポリゴンを張り込むことによりステンレスプログラムを作成することである．OpenGL は Unix ワーク

タイルの質感や光の反射を再現している．内部には CAD

ステーション，Linux，Windows，Mac OS X などで広く使データに基づいて構成したダイバータ板やイオンサイクロ

われている OS やハードウェアに依存しない３次元グラトロン加熱アンテナなどの機器も実際の LHD 内部と同様

フィックス処理のためのプログラミングインターフェイスに配置されている．

であり，物体の座標，形状，光源の位置，色などを処理す

この２つの LHD 関連 VR 可視化プログラム，バーチャルる．一方，CAVE ライブラリは VR 空間での立体表示，ト

LHD と写実的 LHD のプログラムを合成して，実際の真空ラッキング，複数スクリーン間のつなぎなどを処理する．

容器内での磁力線，プラズマ，粒子の運動などを表示でき

この方法でプログラムを作成するのは一般利用者にとっれば装置構造と物理量の関連の理解に役立つのではというてはややハードルが高いことや多数のデータを処理する上考えは，これらのプログラムがそろった当初からあった．

で効率的でないことから，VFIVE という汎用可視化ツー

複数のソフトウェアが生成 す る 3D 情 報，たとえば 3ルが開発された［３，４］．利用者は可視化対象の数値データ

DCAD による構造体と 3D 流体シミュレーションによる等を入力データとして用意するだけで，後はメニュー形式で圧力面を表示するには，２つの方法が考えられる．第一はCompleXcope に入ってデータ解析ができる．

２つのデータを一つの VR 可視化可能なソフトウェアに読み込ませて表示するという方法である．一例としてあげる

３．バーチャルリアリティで触れる核融合プラズマと CAD データはフィルターにより変換し，流体の圧力分

プラズマ・核融合研究における VR 活用事例としては，

布はシミュレーションの際に対応フォーマットで出力し，プラズマシミュレーションと実験装置の同時可視化，時系

VR 表示に対応した汎用的ソフトウェアに入力して一つに列シミュレーションデータの VR 可視化，実験装置設計へ

まとめて表示する［８］．ただし，この方法はデータ変換をの利活用などが最近進展している．

伴うため，適当な変換フィルターを用意する必要がある，

３．
１ シミュレーション結果と実験装置の同時可視化

扱いうるソフトウェアが限定される，個別ソフトウェア固

大型ヘリカル装置（LHD）は回転対称性をもたず，３次有の表現が反映されない，といった問題がある．第二は，元構造を有している．その中のプラズマの巨視的な構造も可視化処理を施したデータをそのまま合成する方法であ３次元性をもつことから，CompleXcopeの意義を理解する

る．これは，OpenGL を用いて作成された複数の３次元画

上で格好な対象といえる．バーチャル LHD［２］はヘリカル

像データをキャプチャーし，それらを合成して一つの画像系プラズマの磁気島を含む平衡解を求めることができる

データとして VR 空間に表示する方法である［９，１０］．このHINT コード［７］により計算された，プラズマ圧力分布，磁方法の利点は，多様な目的のために開発された固有の形式

場分布を CompleXcope に表示するプログラムである．VRをもつ３次元データを取り扱うソフトウェアのデータをそ空間内に配置されたスケーラーを対話的に操作してプラズの固有なデータ形式にとらわれずに VR 可視化できること

マ圧力等値面を表示する機能，ワンドで指定した点を起点にある．

として磁力線を描く機能，同様にワンドで指定した点を出バーチャル LHD と 写 実 的 LHD 可 視 化 の 同 時 可 視 化

発点として運動する荷電粒子の軌道を描く機能が備わっては，写実的 LHD 可視化の OpenGL 画像をキャプチャーしいる．圧力等値面は，格子点上に与えられた圧力値から求て，バーチャル LHD に重ねることにより実現した．このため，それを表示する．磁力線は，同様に格子点上に与えらめ，バーチャル LHD の操作系をそのまま利用できるようれた磁場のベクトルデータから追跡して表示する．一方，になっている［１１，１２］．

粒子軌道はワンドで指定した初期位置とワンドの傾きによ

この同時可視化を最初に実現して以降，バーチャル LHD

る初期ピッチ角から，格子点上の磁場データを用いドリフにはいくつかの改良が施されている．プラズマ圧力，磁場ト近似に基づく運動方程式を数値的に実時間で解いて表示

データなどを得るために用いられているプラズマ平衡コー

している．このため，利用者はトーラスを周回する粒子や

ド HINT は，実験プロファイルなどへの対応を容易にする

局所的な磁場変化によって複雑な動きをする粒子が目の前などの改良が施され，HINT2 へと進化している
［１３，
１４］．

で動いている様子を観察することができる．このバーチャ

HINT コードでは，各磁場コイルはフィラメントと仮定しル LHD は C 言語，OpenGL，および CAVE ライブラリをてシミュレーション領域の外に設置しているのに対して，
３２７

Journal of Plasma and Fusion Research Vol.90, No.6 June 2014

HINT2 コードでは，コイル電流をシミュレーション領域内

いる．

に設置しているため，実際の実験で用いられる非軸対称な

このような同時 VR 可視化が可能になったことで，VR磁場配位における平衡プラズマを評価することができる．

可視化の活用方法に広がりが生まれた．
（１）真空容器の可HINT と HINT2 では異なる座標系を用いているので，デー視化では内部にのみポリゴンを貼り付けてあるので，真空タの座標変換を行うインターフェースを作成してバーチャ

容器外側から内部を観測することができる．このため，

ル LHD で HINT2 コードによるプラズマ平衡解を VR 可視

図６のようにポートの外側からシミュレーション結果を観化し た．ま た，HINT2 コ ー ド に よ る プ ラ ズ マ 平 衡解 で測することができる．これにより，実験観測装置を実際のは，トロイダル電流の効果の自己無撞着な取り扱い，コイ装置に設置する前に，ポートから視野を VR 装置で確認す

ル電流をシミュレーション領域に含めてのフルトーラス配ることができる．特に VR 装置のトラッキング機能により位としての取り扱いができる．このため，コアプラズマの視線方向をわずかずつ変化させながら視野の確認ができる

フラックス磁気面から，周辺領域やダイバータ領域におけことは意義深い．
（２）プラズマ周辺部やダイバータ領域のる磁気島構造やストカスティック領域のエルゴディック構

詳細な磁場データを使って，ダイバータ板上の磁場のスト造が計算可能である．このような磁場構造を同定するため

ライクポイント分布を観測できるようになる．
（３）バーにバーチャル LHD に Poincaré 断面を表示する機能を追加

チャル LHD は荷電粒子の軌道を表示することができる．

した．これは，磁力線の流線を計算した後，断面と流線の様々な初期位置とピッチ角をワンドによって指定してトー交点を点として断面上に写像する機能である．ここで，流線の情報はメモリ上に保存してから交点を計算している．
この HINT2 データを利用したバーチャル LHD と写実的
LHD を同時可視化した LHD 真空容器内を観測している様子を図４に示す．利用者の視野全体に立体映像が表示され，真空容器内に実際に入ったかのような没入感を得ることができるばかりでなく，トラッキング機能とワンド操作
によって真空容器内を自由に動きながら，様々な角度からシミュレーション結果を解析できる．図中には１本の磁力線（緑）とプラズマの等圧力面（赤）が表示されている．正面のスクリーンには閉構造ダイバータが映し出され，左面のスクリーンにはイオンサイクロトロン加熱アンテナと作業中の人物が表示されている．
図５には，２本の磁力線（赤と緑）とポアンカレ断面（青）が表示されている．ポアンカレ断面には緑線で表示された磁力線とその磁力線の出発点からわずかに位置を変えた５本の磁力線の交点が描かれている．磁力線の出発点を
VR 空間の中で様々に変化させながら対応する磁力線構造を観測し，その構造の同定をポアンカレ断面を使って行うことができる．図５上ではフラックス面（緑）と磁気島（赤）という磁場構造が同定さ れ，図５下 で は ス トカス
ティック構造をもつ磁力線のポアンカレ断面が表示されて
図５

図４

LHD 真空容器内にHINT2コードによるプラズマ平衡のデー
タを VR 可視化した様子．

磁力線とポアンカレマップ．２本の磁力線をそれぞれ赤線と緑線で表示している．青の面にポアンカレ断面が映し出されている．左のアンテナは HAS アンテナである．

図６

３２８

外側ポートから真空容器内を覗いている様子．

Commentary

Experience the Fusion Plasma‐to Experience is to Believe

S. Ishiguro and H. Ohtani

ラス方向に周回する粒子やリップルに捕捉されバウンスすこで，時系列データを保存する時間間隔は解析したい現象

る粒子を観測できる．この機能を用いて，壁やダイバータを特徴づける時間スケールよりは十分に小さくする必要が板に衝突する粒子の衝突位置を初期位置として粒子の運動ある．（２）VR 空間の中で VFIVEのメニュー画面を使って，方程式の時間積分を逆の時間方向に行い，衝突する粒子の可視化する物理量とその可視化表現を選択する．テスト粒起源を調べることも可能である．ただし，周辺やダイバー子の軌道解析をする場合はその初期位置を決定する．
（３）

タ領域では，ドリフト近似を用いずに粒子軌道を計算する

アニメーション機能を始める．（４）VFIVE は現時刻と次時必要がある．

刻のデータセットを読みこむ．（５）VFIVE は，２つの時刻

３．
２ 時系列シミュレーションデータの可視化の時系列電磁場データから粒子の運動方程式を解く時刻のプラズマの流体モデルによるシミュレーションでは電磁電磁場データを１次の内挿で求めてから，粒子の運動方程場といったベクトル場や圧力といったスカラー場の時間発式を解き，その位置をメモリに保存する．粒子軌道以外の展を計算しており，粒子シミュレーションではそのような可視化も行っている場合，可視化のパラメータ（等値面の場と同時に粒子の軌道を解いている．スカラー場の解析で値や流線の初期位置など）を維持しながら時系列データのは等高線図や等値面を用いてその構造を把握することが多可視化を実行する．可視化で生成されたポリゴンデータがく，平面に投影して表示する２次元ディスプレイを用いて保存される．（６）手順（４）に戻り最後のデータを読み込むまも構造の理解は比較的容易である．しかし，平面への投影で手順を繰り返す．
（７）すべての時刻のデータの可視化をでは奥行き方向の情報が失われるため，ベクトル場や粒子終えると，VFIVE は保存したポリゴンデータを順次 VR

軌道の理解は困難となり，３次元空間へ表示することの意

空間に表示する．この VFIVE のアニメーション機能を利義は非常に大きい．ベクトル場やスカラー場のシミュレー

用して電磁場や粒子分布などの時間変化と粒子軌道の時間

ション結果を解析するため，CAVE 型 VR 装置を活用した発展を同時に VR 空間内で解析することができる．

汎用可視化ソフトウェア VFIVE が開発されてきた［３，４，１５VFIVE のアニメーション機能を使って，磁気リコネク‐１７］．VFIVE はスカラー場とベクトル場を基本的な可視ションの粒子シミュレーションデータを解析している例を化表現法として VR 空間内に表示する機能を有する（等値

図７に示す．図７（a）では，磁力線の流線（青）や磁場のリ面，カラー等高表示，ボリュームレンダリング，流線，矢コネクション成分のカラー等高線図，イオンの温度分布，印など）．利用者は複数の流線を表示したり，空間全体にテスト粒子の初期配位を終えて，最初の時刻の時系列デー一様に矢印を配置したりすることによってベクトル場の構

タの可視化の状況を確認している．図７（b）が VFIVE のメ造を把握することができる．また，複数の物理量を同時にニュー画面であり，ワンドを使ってメニューの選択を行っ可視化することで，それらの３次元的な相関関係を直感的ている．図７（c）と（d）では，VFIVE が時系列データを順次に把握することができる．

読み込みながら，図７（a）で設定した可視化パラメータの磁気リコネクションのように，粒子の非ジャイロ的運動

もとで，各時刻のポリゴンデータを生成している．ハードが重要な役割を果たす現象がある［１８，
１９］．この粒子の非ディスクドライブからデータを読み込んでいるので，このジャイロ的運動を理解する上で，軌道を３次元的に解析す作業にはやや時間が必要である．すべての時系列データのることは重要である．そこで，VFIVE にテスト粒子の軌道

ポリゴンが生成されたら，図７（e）のように，アニメーショ

を計算・表示する機能を追加した［２０］．粒子シミュレー

ンで表示される可視化データをあらゆる角度から観察するションなどで得られた電磁場のデータを VFIVE が読み込ことができる．このアニメーションは任意の時刻で一時停み，スナップショットとしての電磁場データのもと，テス

止させることも可能である．

ト粒子の運動方程式を蛙飛び法で時間積分する．ここで

３．
３ 実験装置設計への活用

は，グリッド上に定義された電磁場から３次の内挿を使っVR を使った可視化はコンピュータを使って行うので，て粒子に働く力を計算している．初期位置はワンドを使っ実際の実験装置ではまだ設置されていない装置を事前にて VR 空間中に指定し，初速度はシミュレーション結果のVR を使って可視化することが可能である．真空容器内部

粒子平均速度を用いて与える．

の VR 可視化では，内側のすべての閉構造ダイバータを実

プラズマシミュレーションでは物理系の時間発展を追跡

際の LHD に設置されるより前に VR 空間内に設置し，閉構しているので，様々な物理量の時系列データが得られる．

造ダイバータに関する研究・設計をしている実験研究者や従来の VFIVE では，シミュレーション時系列データから技術者に公開した（図８）．実際の LHD でまだ設置されてある時刻のデータを選び出して解析していた．しかしながいないダイバータ部の確認，ダイバータに開けられた穴やら，実際のプラズマ粒子は時々刻々と変化する電磁場の下アンテナ設置部の穴から真空容器内部を観測しての視野ので運動するので，そのような状況での粒子運動解析は不可確認などにおいて有効性が確かめられた．また，プラズマ欠である．このような解析のため，プラズマ粒子シミュ加熱の研究者やダストの研究者は，アンテナの設置の様子

レーションの時系列データを順次読み込んでアニメーショ

やダストの観測結果に対する視野の確認などを行っていンとして VR 空間に表示する機能を追加した［２１］．このアる．シミュレーション結果と装置データの VR 可視化など

ニメーション機能を利用するための手順は以下の通りであを活用しての，実験研究者や装置設計者との共同研究の進る．（１）電磁場，粒子平均速度，温度などシミュレーション

展が期待される．

の時系列データをハードディスクドライブに保存する．こ３２９

Journal of Plasma and Fusion Research Vol.90, No.6 June 2014

（a）

図８

（b）

実験研究者や技術者と VR にて LHD 内部の構造物について議論している様子．

４．まとめと今後の展望
本解説では，VR のプラズマ・核融合研究への適用に関する最近の研究について解説した．当初，３次元シミュ
レーション結果の可視化，解析のために核融合科学研究に導入された VR システム CompleXcope においては，様々な機能拡張を経て，現在は，実験装置内部とシミュレーショ
ン結果を一つの VR 空間に表示し解析することが可能となっている．また，最近の進展として，粒子運動等の表示（c）も従来以上に現実に即した取り扱いができるようになってきていることがあげられる．VR システムでは実時間で 3
D データから画像を生成する必要があるため，画像を生成するコンピュータの負荷は非常に大きい．CompleXcope
導入時は，多数の運動する粒子を同時に表示することは困難であった．現在では，コンピュータの能力が増強されてきていることや，技法研究が進んできたことから，多数粒子の VR 空間可視化が現実化しつつある．その技法の一つにデータ圧縮があり，プラズマ粒子シミュレーションにより得られた粒子座標の時系列データを効率的に圧縮する技（d）術が提案され，今後，VR 可視化への適用が検討されている．また，最近では，一部ではあるが３次元実験データの取得が可能となってきており，その VR 可視化の試みも始まっている．一例としては LHD 内部のダスト挙動の解析がある．このような粒子の挙動を VR 空間内で立体的に解析することは，グラフィックワークステーションなどによる２次元平面上での解析に比べて大きな利点がある．それは，粒子のような点の集合の立体的な位置関係を把握するのは，造形物のようにかたちのある物体の位置関係を把握するより困難だからである．こういった観点から，今後，（e）

粒子系の VR 可視化への期待は大きい．

謝辞CompleXcope の導入およびその発展に貢献された多くの方々，特に，導入当時理論・シミュレーション研究セン
ター長であった，核融合科学研究所佐藤哲也名誉教授，ソフトウェア構築および機能拡張に貢献された神戸大学陰山聡教授，甲南大学田村祐一教授，兵庫県立大学大野暢亮教授の各氏に感謝します．本解説で述べた研究成果は自然科学研究機構分野間連携事業「磁場閉じ込めプラズマ中の乱図７

変動する電磁場中での粒子軌道の可視化．

流，磁気島および磁力線の研究」の「プラズマシミュレー
３３０Commentary

Experience the Fusion Plasma‐to Experience is to Believe

S. Ishiguro and H. Ohtani!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

ジェクト，核融合科学研究所一般共同研究（NIFS09KDAN
004）の援助を受けています．

せい

じ

石 黒 静 児自然科学研究機構核融合科学研究所ヘリカ
ル研究部基礎物理シミュレーション研究系
研究主幹，教授．専門はシミュレーション
科学．最近は，多階層シミュレーション技法，VR可視化，自己無撞着なプラズマ粒子シミュレーションによる核融合プラズマの基礎物理過程の研究等に携わる．

!!!!!!!!!!!!!!!!!

ぐろ

おお

たに

ひろ

あき

大 谷 寛 明核融合科学研究所ヘリカル研究部基礎物理
シミュレーション研究系，准教授．研究分
野はプラズマ物理・シミュレーション科
学．粒子シミュレーションを使った磁気リ
コネクション研究やバーチャルリアリティ装置を使った可視化研究を行っています．野球部に入部した息子とのキャッチ
ボールで息子の球がだんだん速くなって怖くなってきました．グローブをはめている左手も赤く腫れてしまいます．いつまでキャッチボールの相手をしてもらえるのか，心配です．

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

いし!!!!!!!!!!!!!

!!!!!!!!!!!!!

参考文献!!!!!!!!!!!!!!!!!

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