データサイエンスと融合したHPCシミュレーション技術の研究開発と社会実装

⾰新的シミュレーション技術を紹介

　ものづくり、ナノスケール分子デバイス・材料設計、医療工学・都市安全の分野における、データサイエンスと融合したHPCシミュレーション技術の研究開発と最新の応用事例について紹介します。

　先端的シミュレーションソフトウェアの研究開発としては、わが国のものづくり分野におけるシミュレーションの代表拠点として、スーパーコンピュータ「富岳」を駆使して得られた先端的な成果の実用化を加速するとともに、AIとHPCを融合した、シミュレーションの新しい方法論とそれを実現するアプリケーションの研究開発を行っています。具体的には、①量子化学計算や第1原理計算を用いた、タンパク質分子や材料界面の反応・機能解析技術によるナノスケール分子デバイス・材料設計の方法論の研究開発、②ものづくりイノベーション創出基盤となり得る、強い非線形性を有する現象に対する統合連成解析技術システムの研究開発、③生体内流動シミュレーションと可視化技術を融合した医療支援システム、および、都市防災・安全シミュレーションシステムの研究開発、④大規模データ解析技術を利用したシミュレーションシステムの研究開発、の四つの研究テーマを設定して研究開発を推進しています。

（左）CISS概要紹介（pdf 2ページ）、（右）CISS研究室紹介（pdf 11ページ）

CISS研究概要紹介（pdf 各1ページ）

　
　CISSでは、2014年度から2019年度までの間、文部科学省『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』プロジェクトの一つである「重点課題⑧近未来型ものづくりを先導する革新的設計・製造プロセスの開発」（ポスト「京」重点課題⑧）の代表機関として、先端的シミュレーションソフトウェアの研究開発を推進してきました。2020年度からは、3年間の予定で、文部科学省「『富岳』成果創出加速プログラム」「『富岳』を利用した革新的流体性能予測技術の研究開発」（「富岳」流体予測革新PJ）の代表実施機関として、重点課題⑧で研究開発したアプリケーションを用いて、「富岳」を利用した大規模な実証研究を推進しています。

（左）ポスト「京」重点課題⑧成果紹介（pdf 1ページ）、（右）「富岳」流体予測革新PJ紹介（pdf 3ページ）

　
　2018年度から2022年度には、首相のカーボンニュートラル宣言で期待が再燃した感のある水素社会構築事業の一翼を担うプロジェクト「超高圧水素インフラ本格普及技術研究開発事業／水素ステーションのコスト低減等に関連する技術開発／複合圧力容器の評価手法確立・技術基準整備に関する技術開発」を、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の委託を受けて、石油エネルギー技術センター、高圧ガス保安協会、日本製鋼所と共同して実施しています。2018年度から2021年度には、「超高圧水素インフラ本格普及技術研究開発事業／国際展開，国際標準化等に関する研究開発／燃料電池自動車の国際基準調和・国際標準化に関する研究開発」の再委託業務を実施しました。また、2021年度から2024年度には、「燃料電池等利用の飛躍的拡大に向けた共通課題解決型 産学官連携研究開発事業／水素利用等高度化先端技術開発／機械学習を用いた高圧水素複合容器の最適設計技術に関する理論検討及び実証」を、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構の委託を受けて実施しています。

NEDOプロジェクト紹介（pdf 各1ページ）

　
　
◆◆リンク集◆◆

○革新的シミュレーション研究センター（Webページ）

　　　＜出版物＞（左）CISSパンフレット、（右）CISS NEWS最新号

○計算工学ナビ（Webページ）

○「富岳」流体予測革新PJ（Webページ）

　　＜出版物＞ニュースレター最新号

革新的シミュレーション研究センター