科学技術・学術審議会研究計画・評価分科会情報 …...RSM KEM Volvo EFD 2 D Benz EFD Volvo EFD 1 X Cp 物体表面の圧力係数分布上面下面物体前縁

2006.2.1 ﾃﾞｼﾞﾀﾙｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞのｱﾄﾞﾊﾞﾝｽｿﾌﾄ 1

アプリケーションソフトウェアの発展にむけて

アドバンスソフト株式会社

小池秀耀


目次

・ソフトウェアの産業利用の動向・課題・ソフトウェア開発の技術動向・課題・ソフトウェア人材育成について・スパコンの共用および先端計算科学技術センターへの提言・次世代スパコンの開発主体、政府、ユーザー等への提言


わが国のソフトウェアの産業利用の動向

産業応用協議会の会員を対象としたアンケート

実施時期：2005年9月

27人が回答

化学４、エネルギー２、機械・機械１０、情報３、

製薬４、建設１、気象１、その他２

産業、科学技術においてシミュレーション技術はどのように役に立っているか

今後シミュレーション技術の重要性はどのように増大していくのか


スーパーコンピュータの必要性

• スーパーコンピュータはあらゆる分野で必要

• 特に必要背の高い分野

①材料探索・設計

②ナノ製造プロセス設計

③試作実験の数値シミュレーションによる代替

④薬の候補の探索

共通基盤技術

・マルチフィジックス、マルチスケール

・統合化、連成解析


第3回｢戦略的基盤ソフトウェアの開発｣シンポジウム

日時：2004年12月8日(水) 10:00～18:30 場所：経団連会館経団連ホール2004年12月9日(木) 10:00～17:00 東京都千代田区大手町１-９-４

パネルディスカッションパネルディスカッション

14:4514:45～～17:1517:15 日本のシミュレーション技術戦略日本のシミュレーション技術戦略

司会司会小林小林敏雄敏雄財団法人財団法人自動車研究所自動車研究所所長所長

パネリストパネリスト有信有信睦弘睦弘株式会社東芝株式会社東芝執行役常務執行役常務研究開発センター所長研究開発センター所長

加藤加藤千幸千幸東京大学生産技術研究所東京大学生産技術研究所教授教授

柘植柘植綾夫綾夫三菱重工業株式会社三菱重工業株式会社常務取締役常務取締役

中村中村道治道治株式会社日立製作所株式会社日立製作所代表執行役代表執行役執行役副社長執行役副社長

西尾西尾茂文茂文東京大学生産技術研究所東京大学生産技術研究所所長所長

三浦三浦謙一謙一大学共同利用機関法人大学共同利用機関法人情報・システム機構情報・システム機構

国立情報学研究所国立情報学研究所ﾘｻｰﾁｸﾞﾘｯﾄﾞ連携研究センターﾘｻｰﾁｸﾞﾘｯﾄﾞ連携研究センター

ﾌﾟﾛﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄﾘｰﾀﾞｰｼﾞｪｸﾄﾘｰﾀﾞｰ教授教授

三津家三津家正之正之ゾイジーン株式会社ゾイジーン株式会社取締役事業開発担当取締役事業開発担当


有信睦弘株式会社東芝執行役常務


ｽｸﾘｰﾆﾝｸﾞ系構築

ｽｸﾘｰﾆﾝｸﾞ

（HTS）ﾘｰﾄﾞ探索

ﾀｰｹﾞｯﾄﾊﾞﾘﾃﾞｰｼｮﾝ

ﾀｰｹﾞｯﾄ発掘

医薬品の研究開発

ﾌﾟﾛﾌｧｲﾙ精査

前臨床第２相適応症確定

化合物最適化

第１相健常人

申承請認

第３相有用性証明

期間：13年間資金：550億円

開発後期に必要経費急増

21個 7個 3個 1個

*Prof. Petsko (Brandis Univ); Drug design challenges 2000-2010in ‘Structure Based Drug Discovery by Design 2003’

世界のトップ10製薬企業の上市新薬は、0.45/年・社

6200個

三津家正之ゾイジーン株式会社取締役


1. 創薬ターゲット（疾病関連遺伝子）の効率的発見

2. 医薬品に結びつくリード化合物の早期発掘

3. 前臨床試験における代謝・毒性面でのリスク低減

4. 臨床試験におけるスピードと確度のアップ

期待効果

三津家正之ゾイジーン株式会社取締役


戦略的基盤ソフトシンポジウムパネル討論平成１６年１２月８日三菱重工業（株）高砂研究所技監・主幹研究員川田裕

圧縮機

燃焼器タービン

M501Gガスタービン



燃焼器ﾀｰﾋﾞﾝ分割環

タービン冷却翼

圧縮機排気ﾃﾞｨﾌｭｰｻﾞｰ

動翼シュラウド

圧縮機抽気室

漏れ流れ圧縮機キャビティー


F形

G形

D形

1700℃級ｶﾞｽﾀｰﾋﾞﾝ

タービン空力技術の進化CFDが翼形のコンセプトを変えてきたCFDの発展がガスタービン効率を押し上げてきた



■バイオ・ナノ等重点分野燃料電池、有機デバイス、テーラーメイド創薬など

■IT・産業分野

情報機器、自動車、鉄道、

電力・産業機器、家電など

安心、安全で個人の幸せに繋がる全く新しいモノを創出

生活を便利にするモノを安く早く提供

【課題】マルチスケール解析による現象解明と実用設計ツール化・設計プロセス改革

【課題】計算機をより高度に使いこなす知的設計の実現

【知的設計の例】

・流体と電磁場などマルチフィジックス解析による極限設計

・構造・機構適化などの自動適設計

・衝突･破壊試験などの試験をなくした試作レス設計

【具体的課題の例】

・精度保証された大規模ナノ・バイオシミュレーションの実用化

・材料データベースを含む材料設計システムの構築

・ナノからマクロまでのマルチスケール解析による材料・化薬設計方法論革新

日立製作所殿シミュレーションによるモノ作りの革新

～知的モノつくりの実現～


米国大統領への情報技術助言委員会の提言

• “計算科学技術：科学的発見に不可欠なもの”

• 計算科学技術は、理論と実験と並び、科学的発見の第３の構成要素となっている。

– 計算科学技術は科学的プロセスを統合するので、計算科学技術の限界がいまや科学的発見の制約となっている。

– センサーの分解能と科学実験装置の爆発的発達は実験データの空前の増大をもたらした。計算科学技術はいまや幅広く、モデリング、シミュレーションおよびさまざまなソースからのセンサーデータを用いたシナリオ・アセスメントを含んでいる。

– 複雑な問題（政治、国家安全から科学的発見そして経済競争力まで）は、計算科学技術の新たな牽引力となっている。



0

10

20

30

40

50

60

70

80

1980 1990 2000

風洞実験の数

図２．１ボーイング社におけるシミュレーション活用の歴史シミュレーションにより風洞事件回数が減少

西暦

１９８０年:ボーイング７６７

１９８５年：ボーイング７３７－３００１９９０年：ボーイング７７７１９９５年：ボーイング７３７ＮＧ


地球シミュレータの産業応用

• 戦略的革新シミュレーションソフトウェアを用いた産業応用


ﾌｫｰﾐｭﾗｶｰの空力評価・設計主査：坪倉誠

～市販車形状自動車空力LES解析について～7月の500万要素規模（10ﾉｰﾄﾞ制限下）の市販車を対象としたLES空力解析（4ﾉｰﾄﾞ、32CPUによる並列解析、1時間ｽﾃｯﾌﾟあたり約1.8秒）に続き、2500万要素規模の空力特性評価モデル（ASMO）を対象としたLES解析を行った。得られた解析結果を既存の風洞実験データと比較した結果、これまでRANSモデルでは再現することが困難であった、車体下部の圧力スパイク（図中青丸）が良好に捉えられ、我々のLES空力解析手法の有用性が示された。

（風洞実験）（風洞実験）（風洞実験）

車両周りの瞬時渦度分布

0 1

–0.5

0

0.5RSMKEM

Volvo EFD 2D Benz EFD

Volvo EFD 1

X

Cp

物体表面の圧力係数分布

上面

下面

物体前縁物体後縁

瞬時（上図）及び時間平均（下図）圧力分布


次世代半導体表面界面反応解析主査：大野隆央

図1. Si結晶中のAsドナーレベルとバレー分裂

0.E+00

5.E-04

1.E-03

2.E-03

2.E-03

3.E-03

0 10 20 30 40 R (Bohr)

Pote

ntia

l ene

rgy

dis

trib

ution (B

ohr-

2 ) Si215AsSi511AsSi999AsSi1727AsSi4095AsSi5831As

Si511As Si999AsSi215As Si1727As Si4095As Si5831As Exp.

?

図2．Si4095Asの波動関数

?

( )RR 2

PED ψ=

１

2

１

図3．ポテンシャルエネルギー分布


タンパク質主査：中野達也

■ 目的数百残基(世界大規模)のタンパク質の電子状態計算を行い、量子シミュレーションによるタンパク質の機能解析を実現する。■ 期待効果SPring-8等で構造解析されたタンパク質の量子シミュレーションによる機能解析が実用化され、医薬品分子設計等が可能になる。■ 推進状況現在、64ノード(512CPU)限定解除までチューニング作業が進んでいる（96ノード限定解除のデータも準備中。また、CIS(D)については現在プロトタイプが稼働している。

（立教大学常盤研究室作画）

FMO-MP2による疎水性相互作用の扱い

約250残基(1残基置換）

FMO-CIS/CIS(D)による励起状態の扱い

。


騒音発生

振動伝播

動静翼干渉による圧力脈動発生

流体

加振

音響解析

構造解析

流体解析STEP1

STEP2

STEP3

流体によるポンプ内壁への圧力変動解析

ポンプ内壁への圧力変動を原因とした振動解析

ポンプ外壁の振動から外気への騒音伝播解析

データ変換

データ変換

騒音予測シミュレーション


HPC-MWを利用

データ変換

地球シミュレーター（３２ノード）

１回転７時間（３６００万メッシュ）

HITACHI SR8000（16CPU）

１回転１時間（１４３万メッシュ）

実際：0.011秒/回転

構造解析流体解析


地球シミュレータを用いた解析サービス『地球シミュレータ』を利用し、お客様の課題解決に、

高精度な解析結果を、最速ターンアラウンドで提供します。

新サービスの狙い★ターンアラウンドタイムの大幅短縮★計算精度の飛躍的な向上★装置丸ごと等、現物に近づける解析

サービスの内容★高精度解析へのコンサルテーション★地球シミュレータ用のチューニング★地球シミュレータによる解析実施★ソフトウェアの提供

アプリケーション・ソフトウェア★流体解析分野 (FrontFlow)★構造解析分野 (FrontSTR)★材料ナノ解析分野 (PHASE)★タンパク質・化学物質

相互作用解析（BioStation）

（独）海洋研究開発機構様は、スーパーコンピュータ『地球シミュレータ』の産業界における利用を積極的に推進されています。


地球シミュレータの利用料

地球シミュレータとは

独立行政法人海洋研究開発機構様の資料より抜粋

地球シミュレータは、640台の計算ノード（PN: Processor Node）を、640×640の単段クロスバネットワークで結合させた分散メモリ型並列計算機です。各PNは、ピーク性能8Gflopsのベクトル型計算プロセッサ（AP: Arithmetic Processor）8台が主記憶装置16GBを共有する共有メモリ型並列計算機となっています。全体ではAPが5120台でピーク性能は40Tflops、主記憶容量は10TBとなります。

計算プロセッサのピーク性能 8Gflops

計算ノードのピーク性能 64Gflops

計算ノードの主記憶容量 16GB

総プロセッサ数 5120

総計算ノード数 640

ピーク性能 40Tflops

主記憶容量 10TB

( 640台 )

１ノード時間２２７７円＋人件費

秘密厳守


地球シミュレータ活用サービス・セミナー

アンケート集計結果

参加者数 66

アンケート回答数 46

回収率 69.7%







ソフトウェア開発の技術動向・課題

• 基礎研究から実用ソフトへ

ここが弱い。実用ソフトはほとんど欧米製

• わが国の課題

企業がない活躍の場がない

人材が欠乏している


ｿﾌﾄｳｪｱ名開発機関ソフトウェアの内容

NASTRAN NASA 汎用構造解析ソフトウェア

TCAD システムスタンフォード大学半導体 CAD システム

GAUSSIAN カーネギーメロン大学

等

分子軌道法の汎用ソフトウェア

SPICE カリフォルニア大学回路シミュレータ

Phoenics インペリアルカレッジ汎用流体解析ソフトウェア

α-FLOW 日本、共同組合汎用流体解析ソフトウェア

CHEMKIN Ⅲ サンディア国立研究所燃焼解析ソフトウェア

有力な科学技術計算用大規模ソフトウェアの大半は国家プロジェクトや大学での実証レベルの研究開発をベースに、ベンチャー企業により事業化されている

基礎研究

実用化

実証ソフトウェア開発

我が国の政策の対象

我が国は

この部分が欠如

戦略的にマーケットを提供

純粋科学

ソフトの規模

ｺﾏｰｼｬﾙﾍﾞｰｽ開発フェーズ図１ソフトウェア開発戦略

表１戦略的ソフトウェアの例

高度コンピューティング用戦略ソフトウェアに関する我が国の現状

・基礎研究では欧米と互角・実用ソフトウェアでは大きく遅れを取っている

・我が国の産業界で使用されている戦略的ソフトウェアはほとんど全て欧米製(表１参照）

・原因は、国の実証ソフトウェア開開発の欠如

・基礎研究が実用につながらない

・我が国のソフトウェア開発能力が急激に低下

・人材の減少・マーケットがないため企業は撤退

◆米国には戦略がある（図１）


実証ソフトウェアの開発

◆実証ソフトウェアとは何か実用で使用できることを検証したソフトウェア

基礎研究のソフト実証ソフト商用ソフト

◆革新的原理（モデル，アルゴリズム）の確認が目的

◆実用問題への適用は莫大な労力と付随するソフト開発が大変なので基本的には実施しない。

◆科学的に興味がある問題を解いて論文にして終わり

◆第3者が使用する場合のマニュアルも整備されていない。

◆産業の日常業務では使用できない

◆基礎研究の成果を基に，実用問題に適用できるようにソフトを改良整備し、かつ、実際に実用問題を解析し、実用問題が解けることを実証済みのソフトウェア

◆マニュアルの整備、バージョン管理など第3者が使用できるように整備されている。

◆計算効率，使い勝手等の完成度は，必ずしも高くはない。

◆保守，改良等のサービスはない

◆各社の事業戦略に基づき

計算速度の向上，使い勝手の向上、他のソフトウェアとの統合などの改良が行われる。

◆保守，利用上の各種サービスが用意される。

◆絶え間ない改良が行われる

1960年代ボーイング社などでコンピュータを使った構造解析（有限要素法）の研究実施

1970年、汎用構造解析プログラムNASTRANをNASAが開発しフリーソフトとして公開（COSMIC版NASTRANと呼ばれる）

従来の物つくりを一新

1971年、NASTRANの開発を担当したベンチャー企業 MSC社が商用版を発売。事業化デファクトスタンダードとなる。（MSC/NASTRANと呼ばれる）

基礎研究，実証ソフト，商用ソフトの比較


ユーザーフレンドリーなソフトウェアとは

１．ユーザーが誰でも安心して使用できるソフトウェア

２．ユーザーフレンドリーである必要条件・ちゃんと答えが出る（ロバスト性）。・答えが信頼できる。・困ったときに相談できる。サポート体制が完備している。・長期的に改良が行われ、時代遅れにならない。・説明書が完備している。・操作性がよい。すぐ使えるようになる。

３．ソフトの性能以外にサポートが重要サポートのないソフトはユーザーフレンドリーでない。


なぜ基礎研究でユーザーフレンドリーなソフトが開発できないか

• 研究者は高性能なソフトの開発は興味あるがユーザーフレンドリーなソフト開発は仕事ではない。

・マニュアルのないソフト

・条件を変えるとすぐとまってしまうソフト

・ＧＵＩがない操作性の悪いソフト

・計算結果の正しさはユーザーが確認

・サポートは一切ない

• 大学等で開発するにはソフトウェアが大規模・複雑になりすぎた。

実用ソフトウェア・システムは１０万ステップを越えるものが大半

研究の片手間に実用的ソフトを開発するのは困難

大規模ソフトウェアは最も複雑な工業製品

改善するためには莫大な労力が必要


ｿﾌﾄｳｪｱの規模難易度　開発人数開発期間

１千行以下　非常に簡単１数週間

１万行まで簡単２，３半年

１０万行までやや難しい６～１０２，３年

１百万行まで難しい５０～１００３～５年

１千万行まで不可能に近い経験者はほとんどいない

１千万行以上非常識 Star Wars 計画

ソフトウェア開発の難易度

ヨードンによる。

◆

◆


大規模ソフトウェアの開発の困難さ

10 20 30 40 50 60

MONTHS

PR

OJEC

T S

IZE (

FU

NC

TIO

N P

OIN

TS

)10

10,240

5,120

2,560

1,280

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320

160

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PLANNED

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U.S.AVERAGECANCELLATIONPROBABILITY

10 20 30 40 5010 20 30 40 50

プロジェクトの失敗率プロジェクトの失敗率プロジェクトの計画とプロジェクトの計画と

実際の差異実際の差異

SOURCE：Software Product ivity Research


ソフトウェアは成長するサポートが重要

大規模ソフトが成熟すまでには１０年が必要

・ＮＡＳＴＲＡＮ１９６０年代に開発

・ＧＡＵＳＳＩＮ１９６０年代に開発・ＳＴＡＲ－ＣＤ１９８０年代に開発

したがって、開発するだけではだめで事業化し保守改良していくことが必要

完成度

年月

ソフト

ハード


ソフトウェア開発プロジェクト

国の資金

ベンチャー企業など

ソフトウェアをフリーソフトとして公開

商品販売、解析提供など

ユーザー企業

企業や大学など

実用的ソフトウェアの開発が必要研究開発成果の事業化


ユーザーフレンドリーなソフトの開発体制

研究開発〔大学、研究機関〕

実用化ソフトウェアベンダー

利用・活用産業界ユーザー


◆計算科学技術が新しい段階に入っており、巻き返しのチャンス。既存のソフトでは対応できない。

・並列計算・分散処理の新しいパラダイム(ネットワーク、数千台のCPU）

・大規模・複雑プログラム・統合システム・マルチスケール、マルチフィジクス・・・リア

リステックな統合解析

◆まだ欧米に勝てる可能性がある

ユーザーフレンドリーなソフトウェアの開発


ユーザーフレンドリーなソフトの開発例

戦略的基盤ソフトウェア開発

◆本プロジェクトでは、研究成果をフリーソフトウェアとして公開し、世界に広く普及させ、デファクトスタンダードの地位を確立することを目指す。

◆同時に、本プロジェクトを推進するために設立したベンチャー会社アドバンスソフト株式会社は,本プロジェクト終了後も独自に,ソフトウェアの改良・普及を事業として、継続して実施する(有料)。事業化により、継続的改良が可能となり、事業化 → 開発資金の獲得 → 継続的改良という正のフィードバックを確立する。

◆また、アドバンスソフト株式会社は、本事業終了後、本事業で育成した人材を採用し事業を継続・発展さていく。これにより、雇用を確保し(５年後の７０名程度を予定)、我が国の計算科学技術用ソフトウェア開発・保守体制の確立に貢献する。


プロジェクトの体制（三位一体の体制）

東大生研計算科学技術連携研究センター(研究員106名）

東大工学系研究科，物質・材料研究機構，国立医薬品食品衛生研究所ユーザ企業

製薬

IT

精密機器

家電

電機

重工業

自動車

鉄道，他

アドバンスソフト株式会社（ 40名)

産業応用推進協議会（109社）

改良・販売

改良・維持資金

政府

研究費

フリーウエアとして配布

連携開発

業務発注

プロジェクト

事業化


ユーザーフレンドリーなソフトの例：アドバンスソフトのパッケージソフト

• タンパク質量子化学計算ソフトウェアAdvance/ProteinDF

• タンパク質－化学物質相互作用解析システAdvance/BioStation

• ナノ材料第一原理計算ソフトウェア・パッケージAdvance/PHASE

• 次世代流体解析ソフトウェアAdvance/FrontFlow/red

• 次世代流体解析ソフトウェアAdvance/FrontFlow/blue

• 次世代構造解析用有限要素解析パッケージAdvance/pSAN

ホームページ：http://www.advancesoft.jp


フリーソフトと商用版の差異

◆フリーソフト

・メンテナンスがない

・継続的開発はない

◆商用版

・メンテナンス、技術サービスが行われており、

ソフトウェアの専門家でなくとも利用可能

・将来的にも継続的に改良を実施

・必要に応じたカスタマイズをサポート

・現時点でも並行して独自機能を追加中

自分でソフトの改良・メンテナンス可能なユーザー

実務でソフトを使うユーザー


戦略的革新シミュレーションソフトウェアの研究開発

■ プロジェクトの概要■

２１世紀の科学技術、産業技術の飛躍的な進展に資することを目的とし、地球シミュタ等の超高速コンピュータ上で稼動する、世界高水準の革新的なマルチスケール、マルチフィジックス・シミュレーションソフトウェアを開発するとともに、産学官連携による我が国の計算科学技術用ソフトウェアの研究開発・保守体制を確立する。


科学技術、産業技術の戦略的基盤技術としての革新的シミュレーションソフトウェアの研究開発

戦略的基盤ソフトウェア

共通基盤技術全体系適シミュレーション・

プラットフォーム

生命現象シミュレーションゲノムから人体まで

産業技術研究基盤マルチスケール・マルチフィジックス・シミュレーション・ソストウェア

原子から機械まで

社会安全(都市の環境・安全）

物質・材料マルチスケール・シミュレータ

革新的連成シミュレータ

HPCミドルウェア

創薬設計基盤タンパク質量子シミュレータ

大規模タンパク質系の

マルチスケールシミュレータ

器官・組織・細胞のマルチスケール・マルチフィジックスシミュレータ

火災安全シミュレータ

有害物質・有毒物質安全シミュレータ

戦略的基盤ソフトウェアを発展さ

せ、科学技術、産業技術の基盤的革新的シミュレーションソフトウェアを開発する。(要素技術は戦略

的基盤ソフトとして開発済み）

非構造格子の開発基盤（並列処理ライブラリー等）の開発。HPCミドルウェア

複雑･大規模なソフトウェア･システムを統合化するプラットフォームを開発。複雑･大規模ソフトウェア･システムのアーキテクチャを確立する。

統合プラットフォーム情報

並列コンピュータを駆使した、次世代構造解析システム。大規模構造物の高精度な計算や流体－構造解析などが可能

次世代構造解析システム

燃焼などの複雑流体の解析システム。クリーンで燃焼効率の良い燃焼器、自動車のエンジンなどの開発を実現。

次世代流体解析システム

環境

分子原子の運動や構造の量子力学のシミュレーション･システムを開発。次世代LSIの開発等ナノテクノロジーを加速。

ナノシミュレーション･システム

ナノ

タンパク質と医薬品や環境ホルモンなどとの相互作用を量子化学的に解析するシステムを開発。糖尿病、高血圧、がんなどの治療薬の開発を加速。

タンパク質－化学物質相互作用解析システム

1000残基規模のタンパク質の電子分布を計算可能なソフトウェアを開発。100残基規模のタンパク質の全電子分布データベースを構築。タンパク質の機能･構造解析を加速。

次世代量子化学計算システム

バイオ

システムの概要システム分野

非構造格子の開発基盤（並列処理ライブラリー等）の開発。HPCミドルウェア

複雑･大規模なソフトウェア･システムを統合化するプラットフォームを開発。複雑･大規模ソフトウェア･システムのアーキテクチャを確立する。

統合プラットフォーム情報

並列コンピュータを駆使した、次世代構造解析システム。大規模構造物の高精度な計算や流体－構造解析などが可能

次世代構造解析システム

燃焼などの複雑流体の解析システム。クリーンで燃焼効率の良い燃焼器、自動車のエンジンなどの開発を実現。

次世代流体解析システム

環境

分子原子の運動や構造の量子力学のシミュレーション･システムを開発。次世代LSIの開発等ナノテクノロジーを加速。

ナノシミュレーション･システム

ナノ

タンパク質と医薬品や環境ホルモンなどとの相互作用を量子化学的に解析するシステムを開発。糖尿病、高血圧、がんなどの治療薬の開発を加速。

タンパク質－化学物質相互作用解析システム

1000残基規模のタンパク質の電子分布を計算可能なソフトウェアを開発。100残基規模のタンパク質の全電子分布データベースを構築。タンパク質の機能･構造解析を加速。

次世代量子化学計算システム

バイオ

システムの概要システム分野


脳循環モデル

冠循環

腎循環

毛細血管

細胞・臓器の統合

肺呼吸・循環

肝循環

生体情報・医用画像データベース

個体別データベース

血液の全身循環

セル法による血管壁と血流の相互作用解析

生命現象シミュレーションDNA シーケンスタンパク質シーケンスタンパク質の構造タンパク質機能

国立遺伝研などで実施中

シーケンスアノテーション

ホモロジーモデリング

量子化学計算

本研究で実施基本的要素技術は戦略ソフトで開発済み（PROTEIN-DF, ABINT-MPなど）

パスウェイとネットワーク

慶応大学等で実施中

ネットワーク解析

パスウェイ計算

セル

連続体力学

器官、人体

本研究で実施基本的要素技術は戦略ソフトで開発済み（FrontFlowなど）


産業技術研究基盤マルチスケール・マルチフィジックス・シミュレーション・ソストウェア開発

マルチフィジックス

スケール

ナノスケール：第1原理計算（Phaseなど)

メゾスケール：ハイブリッド計算

流体コードFront_Flowシリーズなど

構造コードNEXST_Impact, SolidｐSANなど

電磁場コードNEXST_Magneticなど

高精度・高効率連成

伝熱コードADV_Thermalなど

マクロスケール：連続体力学に基づく連成解析

要素シミュレータは戦略ソフトで開発済みこれらを統合してマルチスケール・マルチフィジックス解析ソフトを開発する

原子から機械までの解析とマルチフィジックス

をカバー


• 量子化学計算 Advance/ProteinDF

• タンパク質－化学物質相互作用解析 Advance/BioStation

• ナノ材料第一原理計算 Advance/PHASE

• 薄膜成長プロセスシミュレータ Advance/TFLAGS

• 次世代流体解析 Advance/FrontFlow

• 構造解析用有限要素解析 Advance/FrontSTR

• 統合プラットフォーム Advance/PSE Workbench

アドバンスソフト販売パッケージソフト一覧


ソフトウェア技術者の育成

• ソフトの開発技術者はソフト開発の企業がない限り育成できない

• 実用ソフトは複雑大規模な工業製品。大学の教育だけでは技術者は育成できない

航空機の設計主任を大学教育で育成できるか？


解決策

• 実用ソフト開発プロジェクトを実施する

• このプロジェクトにわが国のトップクラスの実用ソフトの開発技術を集める

• そのプロジェクトにポスドクなどを集め実用ソフトを開発できる技術者を育成する

• 育成した技術者をこのプロジェクトに参加するベンチャー企業が採用する


本プロジェクト人材育成

東京大学生産技術研究所計算科学技術連携研究センタ

ポスドク

東京大学、九州工業大学、物質・材料研究機構,国立医薬品食品衛生研究

所など

アドバンスソフト株式会社

(株)富士総合研究所、（株）日立製作

所など

アドバンスソフ

ト株式会社

・７０名規模・日本の計算科学技術用ソフトウェア開発を担う・積極的に育成された人材を採用

人材育成が鍵を握る（戦略的基盤ソフトウェア開発の例）


◆２００２年５月創立◆売り上げ：７億円◆人員：現在、７０名技術者の９０％以上は博士、

わが国のトップクラスの規模と質◆商品：６種類のソフトウェアパッケージを販売

アドバンスソフトの現状


スパコンの共用および先端計算科学技術センターへの提言

◆ソフト開発と利用技術に関するサポートが重要

米国スーパーコンピュータセンターの教訓

◆特に新しい利用技術の研究開発が重要

次世代スパコンは新しい発見や革新的設計製造

技術のツール


シミュレーション・テストベッド

主な機能◆実証ソフト等を用いた革新的研究開発・

設計手法の開発－革新的高分子、触媒設計技術－革新的材料設計技術など

◆実際の問題を対象とした実証計算の実施◆先端的シミュレーションの実施出来る人材の育成◆実証ソフトウェア等の実用に向けた整備・改良（利用方法マニュアルの整備）

触媒設計

次世代デバイス設計

シミュレーションを活用した革新的

研究開発・設計手法

実証ソフト等

・・

カーボンナノチューブ

・・

入り口出口

ナノ材料設計

既存プロジェクト

実証ソフトウェア開発の次のステップとして実証ソフトを用いた革新的研究開発・設計手法の開発が不可欠


シミュレーション技術を産業に応用するための技術開発・実証試験を実施する環境

（１）シミュレーション技術を産業競争力に結びつけるには３つの要素が必要。

①ハードウェア(コンピュータ、ネットワークなど）

②ソフトウェア（プログラム、データベースなど）③利用技術

・解析技術（モデル化、計算技術など）・シミュレーション技術を活用した新しい研究開発・設計

手法（エンジニアリング）

（２）テストベッドとは③の技術開発・実証試験を産官学で実施するための環境

（３）企業が必要とする優れた(高度な）技術者の育成

シミュレーション・テストベッドとは何か？


スパコンの開発主体、政府、ユーザー等への提言

米国の地球シミュレータ対応のワーキンググループを発足させ、対応策を検討している。この報告書が2004年5月に発表されている。

「日本は地球シミュレータの成功とそれを拡張することによって米国の計算科学技術のリーダーシップに挑戦するとわれわれは思う。日本の戦略は明白である。すなわち、・超高速計算資源を提供する。・このコンピュータを使うために最も優秀な科学者を共同研究という形でリク

ルートする。・そしてそれを通じて得た知識で計算科学技術分野のリーダーとなる。・さらにこれらの知識を活用するために、ソフトウェアを開発する。われわれはこの戦略をよく理解している。なぜなら、米国エネルギー省のミッションにとって重要である計算科学分野で世界のリーダーシップを取るために、我々がこの戦略を発展させ利用してきたからである。」


スパコン開発の課題

◆産業応用のための構成要素

基礎研究（アルゴリズム、

モデリング、プロトタイプなど）

ユーザーフレンドリーなソフト開発

利用技術

わが国はここを強化する必要がある（弱点）

ナショナル・リーダーシップ・スパコン


プロフィール

小池秀耀（こいけひであき）

１９６９年３月立教大学理学部物理科卒業１９７５年３月東京都立大学理学研究科応用物理専攻博士課程修了１９７７年３月（株）芙蓉情報センター（現みずほ情報総研）入社

・原子力安全解析１９８６年４月科学技術第2部部長

・半導体TCADシステム開発・汎用』流体解析システム αーFLOWの開発

１９９７年６月計算科学・小池クラスター主宰理事・研究主宰・物質材料設計システムの研究開発

１９９９年６月取締役２００１年６月上席執行役員２００２年４月アドバンスソフト株式会社副社長

・戦略的基盤ソフトウェア開発２００３年１０月アドバンスソフト株式会社代表取締役社長

・革新的シミュレーション・ソフトウェア開発

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