プロジェクトの概要
国立天文台天文シミュレーションプロジェクトは平成18年4月に共同利用のためのスーパーコンピュータの運用とそのために必要な研究開発に責任を持つ組織として発足しました。その前身は天文学データ解析計算センターの大規模シミュレーション運用チームです。国立天文台に於ける本プロジェクトの設置目的は以下の通りです。
- スーパーコンピュータおよび重力多体問題専用計算機等からなる大型高速計算機システムを共同利用運用し、国内外の利用者の数値シミュレーション天文学研究を支援する。
- 計算宇宙物理学の拠点として、独創的ハードウェア・ソフトウェアの開発研究を行い、シミュレーション天文学研究で世界トップクラスの成果を挙げる。
- 最新の天文学の成果を反映させた4次元デジタル宇宙コンテンツを開発し、天文学研究の推進および社会への教育・広報普及に供する。(4d2uプロジェクト)
プレスリリースなど
過去に行われたプレスリリースなどについてはこちらをご覧ください。
研究紹介
惑星系の形成
地球をはじめとする太陽系の惑星の起源は天体物理学の重要問題の1つです。特に近年は、太陽系とは様相の異なる系外惑星系が次々と発見され、多様な惑星系の起源を統一的に理解することが大きな課題となっています。 |
図の説明: GRAPEによる惑星形成のシミュレーション (4D2U提供) 。中心の明るい星が太陽で、白い線は原始惑星の軌道を表している。
星の誕生と磁場
星はガスの中で誕生します。ガスの中には周辺より少し密度が濃く、重力が強い場所があり、周りのガスを引き寄せます。すると密度がさらに濃くなり、ますますガスを引き寄せて、やがて星が誕生します。しかし、単純にこのように星が誕生しているとすると、ガスから星が誕生しすぎてしまうことが分かっています。そのため、何か星の誕生を妨げている物があるはずだと考えられています。その候補がガスの中にある「磁場」です。磁場はガスの中を流れる「電流」によって作られています。 |
図の説明: 強い磁場があるガスの中で星が誕生する様子をスーパーコンピュターによる計算で再現した結果。NECのスーパーコンピュタSX-9を用いて、磁場とガスが満たす磁気流体力学の方程式を解いた。図の青い線が磁場の方向(磁力線)を表す。赤い色の濃い部分の中心で星が誕生している(工藤哲洋氏 提供)。
ブラックホール
ブラックホールは光さえ脱出できない暗黒天体として知られていますが、実際は宇宙で最も明るくパワフルな天体の一つです。ブラックホールの周囲に明るく輝くガス円盤が形成され、そこから超高速なジェットが噴出すると考えられているのです。ガス円盤およびジェットの構造やメカニズムを解明するには、従来から行われていた流体力学計算だけでは不十分で、磁場構造や輻射輸送も同時に解かなければなりません。 |
超新星爆発
大質量の星はその一生の最期に大爆発を起こすと考えられており、この爆発は「超新星爆発」と呼ばれています。超新星爆発は宇宙空間に元素を供給するという重要な役割をもっていますが、その爆発がどのようなメカニズムで起きるのかは解明されていません。 |
高エネルギー天体におけるフレア現象
図の説明: 「フレア」のシミュレーション。中心で磁力線の繋ぎかわりが起きており、エネルギーが解放されて、左右にビーム状の光が照射されている。CfCAのスーパーコンピュータXT4を用いて約100時間程度を要した(高橋博之氏 提供)。 |
ブラックホール降着円盤などの高エネルギー天体からは時々、「フレア」と呼ばれる爆発現象が観測されています。しかしこのフレアがどのようにして起こるのかは現在でもわかっていません。フレアの起源を探るためにはガス(プラズマ)や磁場、光など様々な物理を考慮する必要があるため、解析的に研究をすることは非常に困難です。
CfCAではこの爆発機構を解明するためにスーパーコンピュータを用いた研究が行われています。スーパーコンピュータを用いることで、ガス、磁場、光の様々な物理を考慮し、現実的なシミュレーションを行うことが可能となりました。
4D2Uプロジェクト
国立天文台4次元デジタル宇宙プロジェクト(4D2Uプロジェクト)は、最先端のコンピュータで描き出した宇宙の構造の進化を可視化するとともに、膨大な観測データを利用して、専門の研究者から一般の方まであらゆる人に現在の宇宙の姿を目の当たりにしていただくことを目指しています。 |
計算機紹介
Cray XC50「アテルイⅡ」
計算サーバ
中規模サーバ・GPUクラスタ
解析サーバ・ファイルサーバ
解析サーバとファイルサーバ
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解析サーバ
シミュレーションによって出力される結果は数値の羅列であり、そのままでは計算結果を解釈するのは困難です。計算結果を解析・可視化することで、はじめてその意味を理解することが可能になります。解析サーバは共同利用計算機群で計算されたシミュレーションデータを解析・可視化するためのサーバ群です。各解析サーバはそれぞれ多数の演算コア、大容量のメインメモリと各種解析・可視化ソフトウェアがインストールされており、CfCAの共同利用計算機のアカウントを持つ全てのユーザ が使用できます。 ファイルサーバ
ファイルサーバシステムは数値シミュレーションで出力されたデータを保管するサーバ群で、全体で約2,000本のハードディスクドライブで構成されています。CfCAのその他の計算機群とは10 Gbpsから100 Gbpsの高速なネットワークで接続されていて、計算機からのデータ移動を容易に行うことができます。ユーザは計算結果から論文を書くまで数ヶ月から数年の間、ファイルサーバにデータを保管することができ、このシステムにアクセスすることで、世界中どこにいても研究を継続することが可能です。また複数の研究者で同じデータを解析する場合にも便利です。 |
公式マスコットキャラクター
天文シミュレーションプロジェクトのマスコットキャラクターです.ウェブやSNSなどに登場し,CfCAのシステムを使って得られた研究成果やCfCAの活動を,やさしく,わかりやすく伝えます.
※マスコットキャラクターの画像の無断利用を禁止いたします.
計算サーバちゃん |
2022(令和4)年3月に運用を終えた計算機
GRAPE
GRAPE-DR
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GRAPE(GRAvity PipE) は重力多体問題専用の計算加速器です。重力多体シミュレーションにおいて最も時間のかかる重力相互作用の計算を専用のハードウェアであるGRAPEで加速し、それ以外の軌道計算等はCPUで行います。GRAPEは価格あたりの性能が同世代のCPUのみの計算機に対して100倍程度と非常に優れており、国内外で使われました。 計算に必要な精度の違いから無衝突系(多くの天体が作る平均的な重力場が支配的な系)の計算と衝突系(平均的な重力場に加えて個々の天体同士の接近遭遇が強く作用する系)の計算では機種が異なり、CfCAでは2006年度から2021年度末にかけて無衝突系用としてGRAPE-5、GRAPE-7、GRAPE-9が、衝突系用としてGRAPE-6、GRAPE-DRが運用されていました。無衝突系では渦巻銀河の形成や土星のリングのプロペラ構造の形成メカニズムの解明、衝突系では巨大衝突による地球の月形成シミュレーションなど、さまざまな研究が行われました。 |
2018(平成30)年3月に運用を終えた計算機
Cray XC30 「アテルイ」
Cray XC30 「アテルイ」
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平成25年4月1日から水沢VLBI観測所で稼働開始したスーパーコンピュータCray XC30には「アテルイ」という別称が与えられました.初期の理論演算性能502 Tflopsでしたが、平成26年9月にCPUの更新が行われて1.058 Pflopfの演算性能を持つに至りました(平成26年11月13日のプレスリリース).演算に用いられる全コア数は25,440コアあり,システム全体で135.6 TBの主記憶容量を持っていました.また,数値シミュレーションのデータを格納するために820 TBのストレージが搭載されていました. |
2013(平成25)年3月に運用を終えた計算機
Cray XT4
NEC SX-9
引退したマスコットキャラクター
※マスコットキャラクターの画像の無断利用を禁止いたします.
アテルイくんとダルマくん(初代) |
メンバー (2024(令和6)年4月18日更新)
名前 | 身分 | 専門分野 | |
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小久保 英一郎 (プロジェクト長) | 教授 | kokubo [dot] eiichiro [at] nao [dot] ac [dot] jp | 惑星系形成論、シミュレーション天文学 |
冨永 望 | 教授 (併任) | nozomu [dot] tominaga [at] nao [dot] ac [dot] jp | 超新星爆発、時間軸天文学、マルチメッセンジャー天文学 |
町田 真美 | 准教授 (併任) | mami [dot] machida [at] nao [dot] ac [dot] jp | 降着円盤、高エネルギー天文学 |
滝脇 知也 | 准教授 | takiwaki [at] cfca [dot] jp | 高エネルギー天体物理、超新星爆発 |
伊藤 孝士 | 講師 | ito [dot] t [at] nao [dot] ac [dot] jp | 計算機共同利用、太陽系力学 |
岩﨑 一成 | 助教 | kazunari [dot] iwasaki [at] nao [dot] ac [dot] jp | 星・惑星形成論、数値流体計算手法 |
守屋 尭 | 助教 (併任) | takashi [dot] moriya [at] nao [dot] ac [dot] jp | 超新星爆発 |
高橋 賢 | 主任技術員 (併任) | ken [dot] takahashi [at] nao [dot] ac [dot] jp | ネットワーク運用 |
清水上 誠 | 研究技師 (併任) | m [dot] shizugami [at] nao [dot] ac [dot] jp | 情報処理、制御 |
福士 比奈子 | 特任専門員 | fukushi [dot] hinako [at] nao [dot] ac [dot] jp | CfCA/4D2U 広報 |
波々伯部 広隆 | 特任専門員 | hohokabe [at] cfca [dot] jp | 惑星形成論 |
田中 伸広 | 特任専門員 (併任) | nobuhiro [dot] tanaka [at] nao [dot] ac [dot] jp | 計算機共同利用、高エネルギー天文学 |
磯貝 瑞希 | 特任専門員 (併任) | mizuki [dot] isogai [at] nao [dot] ac [dot] jp | 計算機共同利用 |
出口 真輔 | 特任研究員 | shinsuke [dot] ideguchi [at] nao [dot] ac [dot] jp | 宇宙磁場 |
Keszthelyi, Zsolt | 特任研究員 | zsolt [dot] keszthelyi [at] nao [dot] ac [dot] jp | 恒星進化 |
HUANG Yukun | 特任研究員 | yukun [dot] huang [at] nao [dot] ac [dot] jp | 惑星系形成論、惑星動力学 |
松本 侑士 | 特任研究員 | yuji [dot] matsumoto [at] nao [dot] ac [dot] jp | 惑星形成 |
三杉 佳明 | 特任研究員 | yoshiaki [dot] misugi [at] nao [dot] ac [dot] jp | 星形成 |
木村 千恵 | 研究支援員 | chie [dot] kimura [at] nao [dot] ac [dot] jp | 大型計算機の政府調達と運用準備支援、他 |
加納 香織 | 研究支援員 | kano [dot] kaori [at] nao [dot] ac [dot] jp | ウェブマネジメント、共同利用業務支援、他 | 増山 麻美 | 特定事務職員 | secretaries [at] cfca [dot] nao [dot] ac [dot] jp | プロジェクト事務支援、業務支援ツール整備、他 |
客員・連携 (2023(令和5)年10月1日現在)
名前 | 身分 | 所属 |
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Cecilia Lunardini | 客員教授 | Arizona State University |
古屋 玲 | 客員准教授 | 徳島大学 |
石城 陽太 | 特別客員研究員 | アクセンチュア株式会社 |
加藤 恒彦 | 特別客員研究員 | 立教大学 |
武田隆顕 | 特別客員研究員 | ヴェイサエンターテイメント株式会社 |
野沢 貴也 | 特別客員研究員 | |
波田野 聡美 | 特別客員研究員 | JAXA |
4D2Uメンバー (2023(令和5)年4月1日現在)
名前 | 身分 | 専門分野 | |
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中山 弘敬 | 専門研究職員 | hirotaka [dot] nakayama [at] nao [dot] ac [dot] jp | |
長谷川 鋭 | 研究支援員 | satoki [dot] hasegawa [at] nao [dot] ac [dot] jp |
歴代プロジェクト長
2012(平成24)年4月1日 - 現在 | 小久保英一郎 |
2011(平成23)年4月1日 - 2012(平成24)年3月31日 | 小久保英一郎 (事務取扱) |
2006(平成18)年6月1日 - 2011(平成23)年3月31日 | 牧野淳一郎 |
2006(平成18)年4月1日 - 2006(平成18)年5月31日 | 富阪幸治 (事務取扱) |