研究活動を妨げる「2重苦」に直面
計算速度の高速化を切望

気体や液体など流動性のある物質の変形や流れについて研究する流体力学。その中でも、乱れた流れ「乱流」について研究しているのが、慶應義塾大学法学部・日吉物理学教室 小林宏充教授（工学博士）の研究室です。

乱流中には、大小さまざまなサイズの渦が存在しますが、その全てを再現すると膨大な計算量となります。そこで小林教授の研究室では、大きな渦だけを直接計算し、小さな渦をモデル化して計算時間を短縮する「ラージエディ・シミュレーション」のモデル開発を主な研究対象としています。こうした研究が進展すれば、ビル群回りの流れなど複雑物体周りの流れが短時間で計算可能となり、高精度な設計や気流予測にも役立ちます。

また、水銀など電気伝導性のある流体（液体）の変形や流れを扱う電磁流体力学、そのような流れを風力発電に応用する技術の研究、超新星爆発のメカニズムを解き明かす共同研究にも注力しています。

こうした流体力学の研究では、膨大な計算が必要となる流体計算（数値シミュレーション）で分析するため、スーパーコンピュータを活用するケースが多々あります。「しかし近年は、そうしたスーパーコンピュータを利用できる場や機会が減っている」と、小林教授は抱えていた課題を説明します。

「私もかつて流体計算を行う際には、専用に開発されたCPUを搭載するスーパーコンピュータと呼ばれる計算機を活用していたのですが、時代の流れとともに、そういう計算機の普及台数が減りました。そこで今は、通常のパソコンで用いられているCPUを多数並べ、並列計算を行うことで高速化する手法が主流となっています。しかし、並列化に合わせて、現在使っているプログラムを改変する必要があり、そのためのまとまった時間が取れずに研究活動が滞っていました」

一方、他機関にあるスーパーコンピュータを利用する際も、たくさんの研究者が共用しているため、1日間など短期間の利用が推奨され、「長期間の占有が難しかった」と、小林教授は当時の苦しい状況を振り返ります。

そうした中で、同分野の複数の研究室が、NECのベクトル型コンピュータ「SX-Aurora TSUBASA」を導入し、計算の高速化を実現していると知ったことが、「興味を抱くきっかけになった」と小林教授は言います。

「流体計算とベクトル計算機の相性が良いことは、かつての経験から知ってはいましたが、実際にどれくらい高速化されるかは半信半疑でした。そこでNECのホームページを見ると、手軽に数倍から10倍ほど高速化が可能とあり、さらに関心が高まりました」

積極的にご質問いただいたことも
トライアル成功の鍵のひとつ

今回のプロジェクトでは、トライアルにおける技術支援を担当させていただきました。その際、最初に小林教授から「3つのコード（プログラム）が高速化しないのだけど…」とご相談いただきましたので、コードをこちらで分析し、チューニングする形で対応いたしました。同時に先生からは、いろいろとテクニカルな質問もいただきました。トライアルで成功するには、忌憚なくご質問いただくのが一番ですので、先生から積極的にご質問いただけたことが、今回の成功の鍵のひとつになったと考えています。

また小林教授が実際にトライアルをしていただいた際、性能が出ないからとあきらめるのではなく、もう一踏ん張りし、こちらに問い合わせをいただけたこと。さらに我々も、先生があきらめてしまわれる前にフィードバックできたことが、大きなポイントだったと思います。今回のような事例から、流体計算をされている研究者様など、一人でも多くの方に、SX-Aurora TSUBASAを活用することで計算が速くなることを知っていただきたいと考えています。