投稿者: 筑波大学計算科学研究センター

17th symposium on Discovery, Fusion, Creation of New Knowledge by Multidisciplinary Computational Sciences: Program of Parallel sessions

CCS International Symposium 2025

Date and Venue  / Program / Registration  

Today, computational science is an indispensable research methodology in the basic and applied sciences and contributes significantly to the progress of a wide variety of scientific research fields. For multidisciplinary computational science based on the fusion of computational and computer sciences, frequent/regular opportunities for communication and collaboration are essential. The Center for Computational Sciences (CCS) at the University of Tsukuba aims to improve such collaborations between different research fields. In this symposium, plenary speakers in various fields of computational sciences will give us talks on research frontiers, comprehensible to researchers and graduate students in other fields. In 2010, the CCS was recognized under the Advanced Interdisciplinary Computational Science Collaboration Initiative (AISCI) by MEXT, and has since provided the use of its computational facilities to researchers nationwide as part of the Multidisciplinary Cooperative Research Program (MCRP). 

Date and Venue

Dates: 6 Oct. [Mon] 14:00 -　7 Oct. [Tue] 17:00
Venue: Epochal Tsukuba International Congress Center “Hall 300”
*Zoom streaming will also be available, but no questions will be accepted online.

Program

Oct. 6 (mon)      
14:00 – 14:15 Welcome address    
  Welcome address SHIGETA Yasuteru

University of Tsukuba
(Director of CCS)
14:15 – 14:45 TBA    
14:45 – 15:15 TBA    
15:15 – 15:45 Coffee Break / Group photo    
15:45 – 16:15 TBA    
16:15 – 16:45 TBA    
16:45 – 17:15 TBA    
17:30 – 19:30 Reception    

 

Oct.8 (Tue)      
9:30 – 10:00 TBA    
10:00 – 10:30 TBA    
10:30 – 10:50 Coffee Break    
10:50 – 11:20 TBA    
11:20 – 11:50 TBA    
11:50 – 13:20 Lunch Break    
13:20 – 14:50 Poster Session  
14:50 – 15:20 TBA    
15:20 – 15:50 TBA    
15:50 – 16:00 Closing    

Registration

The registration form will open in August.

Please complete your participation registration via the link below. The registration deadline is September 24.
(Registration is free, and the reception fee will be 7,000 JPY. )

Organizing Committee

AKIYAMA Shinichiro
KAMEDA Yoshinari
KUSAKA Hiroyuki
MAESHIMA Nobuya
NAKATSUKASA Takashi
NAKAYAMA Takuro
OHSUGA Ken
TSUJI Miwako

Advisory member:
SHIGETA Yasuteru

Contact: ccssympo2025[at]ccs.tsukuba.ac.jp

第17回「学際計算科学による新たな知の発見・統合・創出」シンポジウム（要事前登録）

CCS International Symposium 2025

開催案内 [ →english]

主催 筑波大学 計算科学研究センター
日時 2025年10月6日（月）、7日（火） 14:00～17:00
会場 つくば国際会議場　中ホール300 
（オンライン配信あり *オンラインからの質疑を受け付ける予定はありません）
懇親会 10月6日（月）17:30〜　リストランテTSUMU
参加費 シンポジウム　参加無料、懇親会　7,000円(予定）　
参加登録 事前登録 （フォーム準備中・2025年9月24日締切）
問い合わせ シンポジウム問い合わせ窓口
ccssympo2025[at]ccs.tsukuba.ac.jp
スパム防止のためアットマークを[at]と表示しています。
送信の際は[at]はアットマークに置き換えていただくようお願いいたします。

＊　本シンポジウムは全て英語で行います。

プログラムおよび詳細については、こちらの英語ページ（準備中）をご覧ください。

研究トピックス「仮想粒子を用いて原子核の実態に迫る！」を公開

計算科学研究センター（CCS）に所属する教員・研究員の研究をわかりやすく紹介する「研究者に聞くー研究トピックス」に「vol.20 使い方は無限大？！～AIGCの医療応用～」を公開しました。

「研究者に聞くー研究トピックス」

計算情報学研究部門 計算メディア分野の謝 淳 助教の研究を紹介しています。

「使い方は無限大？！～AIGCの医療応用～」

使い方は無限大？！　～AIGCの医療応用～

謝 淳 助教

計算情報学研究部門 計算メディア分野

謝先生は、計算情報学研究部門計算メディア分野の研究者です。好奇心旺盛な謝先生は、出てきたばかりのAIGC（AI-Generated Content）の技術をいち早く自身の研究に取り入れました。この記事では、謝先生の見据えているAIGCの応用可能性について紹介します。

（2025.7.9 公開）

AIGCとの出会い

近年、急速な発展を遂げたAIGC。皆さんは使ってみましたか？　AIGCとはAI-Generated Contentの略で、AIによるコンテンツ生成技術のことです。有名なChatGPTもAIによるテキストコンテンツ生成技術なので、AIGCの一種ということになります。AIGCが誕生したのは2010年代後半で、当初はテキストからテキスト、画像から画像を生成することしかできませんでした。数年前にようやく、テキストから画像を生成できるようになりました。

実は、謝先生もAIGCユーザーのひとりです。日常生活から仕事まで、様々なことにAIGCを取り入れています。ある日、試しにAIGCでレントゲン画像を作ってみたとところ、本物そっくりの画像ができてたいそう驚いたといいます。この瞬間、謝先生は自身の研究テーマにもAIGCを活かせると確信しました。

図1：本物のレントゲン画像（左）とAIGCで作成したレントゲン画像（右）。素人から見れば、左右の画像のどちらが本物か、区別がつかない。（出典：Chambon, C. Bluethgen, C. P. Langlotz, and A. Chaudhari, Adapting Pretrained Vision-Language Foundational Models to Medical Imaging Domains. 2022.）

 

謝先生は、もともと画像処理技術を医療分野へ応用する研究を行っていました。これまでのテーマとしては、次のようなものがあります。

  1. レントゲン画像に写っている点が身体の中のどの点に対応するのか？　この対応付けを自動で行うにはどうしたら良いか？
  2. 腹腔鏡手術では、お腹にいくつか小さな穴をあけ、そこから細いカメラや手術器具を入れ、カメラが映し出す映像をモニターで見ながら手術を行う。モニター越しではカメラや手術器具の先端がどこにあるのか分かりにくいので、体の表面に内臓の映像を投影し、手術をやりやすくできないだろうか？

この２つの問いを解くカギとなるのは、様々な角度から撮影した画像です。ところが、実際の医療現場では、数方向からしか画像が撮影されていないことがほとんどです。AIGCを使用して様々な角度から撮影したような画像を生成すれば、この問題を解決できる可能性があります。

図2：例1（上）と例2（下）のイメージ

AIGCの応用可能性

AIGCを用いて画像を生成することで、解決できる課題は他にもあります。課題のひとつとして、医療系の学習教材を充実させることが挙げられます。例えば、男性の乳がんなど、珍しい症例に関するデータは、そもそも母数が少ないので画像データを集めることが困難です。また、よくある症例だとしても、個人情報の扱いや研究倫理の審査など超えなくてはいけない壁がいくつもあり、データを公開できないことが多々あります。そうした場合に、AIGCを用いて個人情報の含まれない仮想の患者のカルテを作成し、教材用のコンテンツとして利用しようという試みがあります。

また、次のような応用も考えられます。病院でよく行われるレントゲンとCTは、X線を使った検査です。レントゲンが一方向からの写真であるのに対し、CTはX線を様々な角度で当てて連続的に撮影し、コンピュータで立体的に構築したものです。つまり、レントゲンは2次元データ、CTは3次元データということになります。CT画像を構成する画像のうちある一方向からの画像を取り出せば、レントゲン画像に変換することができます。この操作に必要なのは数学的な処理だけなので、機械に任せることができます。一方、一枚のレントゲン画像からCT画像へ変換するためには、不足している方向のレントゲン画像を補わなければなりません。経験豊富な医師であれば、不足している情報を経験で補い、さまざまな判断を行えます。この“経験”を先見知識として学習させることができれば、自動でレントゲン写真からCT画像への変換ができるようになるかもしれません。実現はもう間近。ご期待あれ！

 

図3：AIGCによりレントゲン画像から自動で生成されたCT画像

（文・広報サポーター　松山理歩）

 

Beyond the Crystal: Capturing Loop Flexibility in PRRSV Drug Design

A structure-based approach reveals baicalin as a promising repurposed entry inhibitor.
Porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) continues to devastate the global swine industry, yet the structural basis of how small molecules block its entry into host cells remains unclear. Researchers at University of Tsukuba and Mahidol University developed a refined model of the PRRSV receptor domain CD163-SRCR5 using state-of-the-art computational approaches, offering new avenues for rational drug design.

Tsukuba, Japan—While traditional drug discovery often relies on static crystal structures, many biologically important proteins, including the scavenger receptor CD163-SRCR5, contain flexible loop regions poorly captured by crystallography. These loops are critical for recognizing ligands and viral proteins, making them challenging yet attractive drug targets. In this study, researchers used molecular dynamics (MD) simulations, ensemble docking, and fragment molecular orbital calculations to generate a dynamic, physiologically relevant structural model of the CD163-SRCR5 domain.

The MD-refined model, designated p5-343, revealed a novel groove-like pocket not visible in the crystal structure, enabling more accurate prediction of small-molecule binding. The team conducted virtual screening of a repurposing compound library and identified baicalin, a flavonoid with known antiviral properties, as the top candidate. Baicalin showed stable binding and favorable energetics, consistent with previous experimental reports.

 

This flexible-receptor docking framework is not limited to PRRSV. It can be broadly applied to other therapeutically relevant systems with intrinsically disordered regions or loop-dominated binding interfaces, such as viral proteins, membrane receptors, and host-pathogen complexes. These findings offer a powerful computational solution for structure-based drug discovery beyond conventional targets.

 

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This research was supported by JSPS KAKENHI Grant Numbers 21H05269 and 24K20888, the JST-CREST project (Grant Number JPMJCR20B3), and the Faculty of Science, Mahidol University.　



Original Paper

Title of original paper:
 
Mechanistic Insights into PRRSV Inhibition through CD163-SRCR5 Blockade by PRRSV/CD163-IN‑1
 
Journal:
The Journal of Physical Chemistry Letters
 
DOI:
10.1021/acs.jpclett.5c01528

 

Correspondence

Assistant Professor HENGPHASATPORN Kowit
Professor SHIGETA Yasuteru
Center for Computational Sciences, University of Tsukuba

量子HPCセミナー　「量子HPCハイブリッドコンピューティングとその実現に向けたソフトウェア開発」

筑波大学における量子HPC関連研究の促進を目的として以下のとおりセミナーを実施します。

日時：2025年7月9日（水）10:00-11:00
場所：筑波大学計算科学研究センター　国際ワークショップ室
参加登録：https://forms.gle/4Ui93zRjpTUMgnaKA （Googleフォーム）
 
講演タイトル：量子HPCハイブリッドコンピューティングとその実現に向けたソフトウェア開発
講演者：辻 美和子 教授（筑波大学計算科学研究センター　高性能計算システム研究部門）
要旨：量子コンピュータはこれまでのコンピュータとは異なる原理で動作するコンピュータで、これまでは解けなかった問題が解けるようになることが期待されています。スーパーコンピュータは、シミュレーションやAIにより卓越した研究成果の創出や産業競争力の強化、社会的課題の解決などが期待されています。量子HPCハイブリッドコンピューティングはこれらの異なる計算機を組み合わせて計算可能領域を拡大するとともに、開発段階にある量子コンピュータの進化を促進することが期待されます。
本講演では、富岳をはじめとするスーパーコンピュータと量子コンピュータを連携させる量子HPC連携プラットフォームの概要とこれを実現するためのソフトウエアについて紹介します。
 

151st Colloquium of the Center for Computational Sciences

151st Colloquium

Presenter: Prof. Dmitri G. Fedorov, AIST
Date: 6/24 (10:30-11:45)
Venue: Workshop room, CCS
Language: English
 
Title: The fragment molecular orbital (FMO) method for large scale quantum-chemical simulations of biochemical and inorganic materials
Abstract: The FMO method is based on dividing a molecular system into fragments and performing QM calculations of fragments. Using a many-body expansion, highly accurate QM calculations of large systems can be performed. In addition, FMO delivers interaction energies between fragments, which can be used to pinpoint hotspots that determine binding, for example, amino acid residues in a protein binding a ligand. Inorganic applications include sold state catalysis on zeolites and what graphene nano materials.

Reference: D. G. Fedorov, J. Comp. Chem. 46 (2025) e70128.
 

Coordinator: Kowit Hengphasatporn 

(*This article was published after the colloquium. We apologize for any inconvenience.)

 

第151回計算科学コロキウムを、6月24日（火）10:30より開催しました

（＊本記事は担当者体調不良のためコロキウム開催後に掲載しております。ご不便をお詫びいたします）

第151回計算科学コロキウムを開催いたします。多数のご来聴をお待ちしております。

講演者: Prof. Dmitri G. Fedorov, AIST
日時: 6/24 (10:30-11:45)
場所: Workshop room, CCS
言語: English
 
タイトル: The fragment molecular orbital (FMO) method for large scale quantum-chemical simulations of biochemical and inorganic materials

要旨: The FMO method is based on dividing a molecular system into fragments and performing QM calculations of fragments. Using a many-body expansion, highly accurate QM calculations of large systems can be performed. In addition, FMO delivers interaction energies between fragments, which can be used to pinpoint hotspots that determine binding, for example, amino acid residues in a protein binding a ligand. Inorganic applications include sold state catalysis on zeolites and what graphene nano materials.

Reference: D. G. Fedorov, J. Comp. Chem. 46 (2025) e70128.
 

世話人: Kowit Hengphasatporn 

新たな原子系「多価ミュオンイオン」の観測に成功 ―宇宙観測検出器が捉えるエキゾチック原子の世界―

2025年6月19日
東京都公立大学法人 東京都立大学
国立研究開発法人 理化学研究所
国立大学法人 東北大学
大学共同利用機関法人　高エネルギー加速器研究機構
量子場計測システム国際拠点（WPI-QUP）
大学共同利用機関法人　自然科学研究機構核融合科学研究所
学校法人 立教学院
学校法人 中部大学
国立大学法人 東京大学
国立大学法人 筑波大学
J-PARCセンター

概要

東京都立大学大学院理学研究科 化学専攻の奥村拓馬 准教授、理化学研究所開拓研究所の東俊行 主任研究員（高エネルギー加速器研究機構量子場計測システム国際拠点特任教授）、同開拓研究所の橋本直 理研ECL研究チームリーダー（仁科加速器科学研究センター理研ECL研究チームリーダー）、高エネルギー加速器研究機構量子場計測システム国際拠点の早川亮大 研究員、同物質構造科学研究所の下村浩一郎 特別教授、自然科学研究機構核融合科学研究所研究部 プラズマ量子プロセスユニットの加藤太治 教授、東北大学大学院理学研究科 化学専攻の木野康志 教授、同研究科天文学専攻の野田博文 准教授、立教大学理学部物理学科の山田真也 准教授、中部大学の岡田信二 教授、外山裕一 特任助教、東京大学国際高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構の高橋忠幸 特任教授、筑波大学計算科学研究センターのTong Xiao-Min 准教授らによる研究グループは、最先端のX線検出器である「超伝導転移端センサーマイクロカロリメータ（Transition-Edge Sensor: TES）」（注1）を駆使し、新たなエキゾチック原子（注2）系「多価ミュオンイオン」の観測に成功しました。多価ミュオンイオンは、1つの原子核が少数の電子と負電荷を帯びた素粒子「負ミュオン」（注3）を同時に束縛した原子系です。これまで理論的には存在が予測されていましたが、実験的に直接観測されたのは今回が初めてです。多価ミュオンイオンは、正電荷をもつ原子核が異種の負電荷をもつ粒子を同時に束縛するという、他に類のないユニークな系であり、新たな量子少数多体系（注4）としての関心に加え、負ミュオンと原子・分子の相互作用を探る新たなプローブとしての可能性も秘めています。　本研究は、科学雑誌『Physical Review Letters』のEditors’ Suggestionに選ばれ、オンライン版（6月16日付）に掲載されました。

図１：本研究で観測した多価ミュオンイオン（μAr16+, μAr15+, μAr14+）の模式図。μAr16+, μAr15+, μAr14+は、負ミュオンに加えて電子をそれぞれ１, 2または3個束縛している。

プレスリリース全文はこちら

論文情報

タイトル：Few-electron highly charged muonic Ar atoms verified by electronic K x rays

著者：Okumura, T. Azuma, D. A. Bennett, W. B. Doriese, M. S. Durkin, J. W. Fowler, J. D. Gard, T.　Hashimoto, R. Hayakawa, Y. Ichinohe, P. Indelicato, T. Isobe, S. Kanda, D. Kato, M. Katsuragawa, N. Kawamura, Y. Kino, N. Kominato, Y. Miyake, K. M. Morgan, H. Noda, G. C. O’Neil, S. Okada, K. Okutsu, N. Paul, C. D. Reintsema, T. Sato, D. R. Schmidt, K. Shimomura, P. Strasser, D. S. Swetz, T. Takahashi, S. Takeda, S. Takeshita, M. Tampo, H. Tatsuno, K. Tőkési, X. M. Tong, Y. Toyama, J. N. Ullom, S. Watanabe, S. Yamada, and T. Yamashita

雑誌名：Physical Review Letters

DOI：10.1103/PhysRevLett.134.243001.

 

GATE-CCS international seminar

ブルガリアGATE研究所との共同研究協力の一環として、以下の日程でセミナーを開催いたします。

日時：2025年6月25日　日本時間16:00-17:00

場所：オンライン

講演者：Prof. Dessislava Petrova-Antonova (GATE)

タイトル： Urban Digital Twins and Data Spaces: Shaping the Future of Sustainable Cities

要旨：Urban Digital Twins (UDTs) and Data Spaces have emerged as game-changing paradigms, facilitating the planning and development of sustainable cities. The presentation will take the audience on a journey into the future of cities, where UDTs are central to creating smarter, more resilient, and environmentally conscious urban solutions. It will showcase the synergy between UDTs and Data Spaces and their transformative potential to address pressing urban challenges and enable new business products and services. From reducing air pollution and fostering eco-friendly environments to mitigating climate change impacts and designing efficient, accessible, and sustainable mobility systems, the presentation will highlight how cities and communities can be reshaped for a better tomorrow.

 

GATE-CCS international seminar

We will hold an internal Lab2Lab seminar between the GATE Institute and the Center for Computational Sciences (CCS).

Date: 25th, June 2025

Time: 10:00–11:00 (EET), 16:00–17:00 (JST)

Venue: online

 

Schedule: 

1. Open remarks, Dr. Doan and Dr. Vitanova (5 min)

2. Presentation (25 min):

Presenter (GATE): Prof. Dessislava Petrova-Antonova

Topic: Urban Digital Twins and Data Spaces: Shaping the Future of Sustainable Cities

Urban Digital Twins (UDTs) and Data Spaces have emerged as game-changing paradigms, facilitating the planning and development of sustainable cities. The presentation will take the audience on a journey into the future of cities, where UDTs are central to creating smarter, more resilient, and environmentally conscious urban solutions. It will showcase the synergy between UDTs and Data Spaces and their transformative potential to address pressing urban challenges and enable new business products and services. From reducing air pollution and fostering eco-friendly environments to mitigating climate change impacts and designing efficient, accessible, and sustainable mobility systems, the presentation will highlight how cities and communities can be reshaped for a better tomorrow.

3. Q&A (30 min)

【受賞】朝比奈助教らがHPCIソフトウェア賞奨励賞を受賞

計算科学研究センターに在籍していた研究者らが中心となって開発した一般相対論的輻射磁気流体シミュレーションコード「UWABAMI+INAZUMA」がHPCIソフトウェア賞奨励賞を受賞し、令和7年5月30日（金）に授賞式が行われました。

この賞は、一般社団法人HPCIコンソーシアム（https://www.hpci-office.jp/）が、大規模計算などの計算科学分野の発展に貢献したソフトウェアのうち特に有益と認められたソフトウェアの開発者・団体、あるいは普及に貢献した者・団体を奨励することを目的に設立したものです。 

本賞は開発者の中でも40歳以下の若手が対象となるもので、センターからは朝比奈雄太助教（現：東北大／応募時はCCS）が受賞しました。

関連リンク　https://hpci-c.jp/hrdevelop/award.html　

[ウェブリリース]シャペロン内における化学的性質の多様性が基質タンパク質の安定化に重要である

2025年6月16日
筑波大学計算科学研究センター

概要

シャペロンは、基質となるタンパク質の折りたたみを補助する生体分子です。これまで、シャペロンが基質タンパク質をその内部空間に「閉じ込める」ことが、折りたたみを補助するメカニズムとして注目されてきました。一方、シャペロン内の化学的性質や親水性についても重要性が示唆されてきましたが、定量的な評価は行われてきませんでした。そこで本研究では、シャペロンの内の多様な化学的性質を再現した構造モデルと単一の化学的性質からなるコントロールモデルを作成し、内部における基質タンパク質の安定性を比較しました。その結果、化学的性質を再現したモデルが最も内部のタンパク質を安定化させたことから、シャペロン内の化学的多様性が折りたたみを補助するうえで重要な役割を果たすことがわかりました。

研究内容と成果

はじめに、シャペロンの立体構造を解析し、内径と化学的性質を調査しました。シャペロンの構造情報と我々の研究グループがこれまでに発表したプログラム※1基づき、シャペロンの内径と化学的性質を反映させた CEMM (Chaperonin Environment-Mimicking Model）と呼ばれる球状のモデルを作成しました。また、化学的な多様性を持たないコントロールとして、単純な親水性、疎水性のモデルも作成しました。次に、折りたたまれた立体構造が決定されているタンパク質について、分子動力学（MD）シミュレーション※2により、上記のモデル内部における立体構造を調査しました。その結果、単純なモデルと比較して、CEMMはタンパク質の正しく折りたたまれた構造を最も安定化させていました。このことから、シャペロン内の化学的性質も構造安定化に重要であることが明らかになりました。さらに、各モデル内部のタンパク質構造を詳細に解析したところ、CEMMが反映する化学的性質の多様性により、基質タンパク質との過剰な相互作用が抑制され、天然構造が安定化していることがわかりました。以上の結果から、シャペロン内の化学的多様性が基質タンパク質との適切な相互作用バランスを担保し、その構造安定化に寄与していると考えられます。

今後の展開

本研究の成果は、シャペロンがタンパク質の折りたたみを補助する仕組みについて、従来までの「親水性が機能発現の要因である」という考え方に対し、「多様な化学性質こそが構造安定化の鍵である」という新たな視点を提示するものです。今回は小型の基質タンパク質を対象としましたが、今後はより大きく複雑なタンパク質系への適用を通じて、シャペロン機能における化学的多様性の重要性を、より定量的かつ一般的に評価していく予定です。さらに、CEMMはシャペロン内部環境を低コストで再現可能な計算モデルであるため、今後は折りたたみ不全による病原性変異の予測や、環境における安定なタンパク質設計など、実用的な応用研究に発展することが期待されます。

本研究で使用した新規モデル（CEMM）とコントロールモデル（Non-PolarおよびPolar）

用語解説

  1. 筑波大学計算科学研究センター Web リリース (2024年10月4日)：生体内の特殊な環境を計算科学的に再現するプログラムを開発
  2. 分子動力学計算：コンピューター上でタンパク質の「ダイナミクス」をシミュレーションする手法。生体分子を構成する原子に作用する相互作用をもとに運動方程式を数値的に解くことで、そのダイナミクスを高い時空間分解能で追跡可能。

研究資金

本研究は、科研費による研究プロジェクト（JP22J0421、JP23K16989、23H04879、23H02427、JP21K06094）の一環として実施されました。また、本研究成果は筑波大学計算科学研究センターの学際共同利用プログラム Pegasus、Cygnus（プロジェクトコード：LSC、MOBIO、BIOSIM）を利用して得られたものです。

掲載論文情報

【題　名】 Investigation of Chemical Properties within Chaperonins in Stabilizing Substrate Protein Conformations Using Biomolecular Environment-Mimicking Model

【著者名】 Yasuda. T1,2., Yoshino. O3., Shigeta. Y4., Harada. R4.

  1. 理工情報生命学術院 生命地球科学研究群 生物学学位プログラム 博士後期課程（投稿時）
  2. 日本学術振興会特別研究員（投稿時）
  3. 理工情報生命学術院 生命地球科学研究群 生物学学位プログラム 博士前期課程（投稿時）
  4. 計算科学研究センター

【掲載誌】 The Journal of Physical Chemistry Letters

【掲載日】 2025年6月14日

【DOI】      10.1021/acs.jpclett.5c00855

 

[ウェブリリース]次期ユニファイドメモリ型スーパーコンピューターの導入を発表

2025年6月12日
筑波大学計算科学研究センター

ポイント

  • 倍精度浮動小数点の理論ピーク演算性能は11.9 PFlops
  • AMD Instinct MI300A APUによりCPUとGPUがHBM3にキャッシュコヒーレントでアクセス可能
  • CPUとGPU間のメモリ転送が不要になり、演算効率が向上
  • 計算ノードに512 GiBの大容量メモリを搭載し、大規模アプリケーション、大規模言語モデルの実行をサポート


概要

筑波大学計算科学研究センターは、本日NEC製の新型ユニファイドメモリ型スーパーコンピュータを導入することを発表します。


新型スーパーコンピュータは計算ノードにAMD Instinct MI300A APUを4基搭載し、400Gbps InfiniBand NDR 4本で接続されます。MI300A APUでは、CDNA 3 GPU、24コアEPYC Zen 4 CPU、128GiB HBM3 が同一パッケージに搭載されます。GPUは14,592ストリームプロセッサ、912マトリックスコア、228演算ユニットをもち、倍精度マトリックス(FP64)ピーク性能は122.6TFlopsになります。CPUは3.7GHz、24コアであり、倍精度浮動小数点の理論ピーク演算性能は1.42 TFlopsになります。HBM3は広帯域メモリでピークバンド幅は5.3 TB/sです。


新型ユニファイドメモリ型スーパーコンピュータは24台の計算ノードで構成され、全体での倍精度浮動小数点の理論ピーク演算性能は11.905 PFlopsです。


ユニファイドメモリ型スーパーコンピュータでは、CPUとGPUがHBM3にキャッシュコヒーレントでアクセス可能で、CPUとGPU間のメモリ転送が不要です。これにより、飛躍的な演算効率の向上が期待されるだけではなく、GPUによる最適化のコストが大幅に低下します。計算ノードでは 512 GiBの大容量メモリを搭載し、大規模アプリケーション、大規模言語モデルを効率的な実行をサポートします。
既設Pegasusスーパーコンピュータとも200Gbps InfiniBand HDRで相互接続し、一体的な運用を行います。本システムの導入は2026年2月28日を予定しています。

 

諸元

全体

理論総演算性能 11.905 PFlops
計算ノード数 24
相互結合網 InfiniBand NDRによるフルバイセクションネットワーク
並列ファイルシステム 5.2PB DDN EXAScaler (100 GB/s)

計算ノード

APU AMD Instinct MI300A x 4
SSD 3.84TB PCIe Gen5 NVMe SSD x 4
ネットワーク InfiniBand NDR (400Gbps) x 4

 

原子核の形状は「アーモンド」－定説を覆し、70年経て浮かび上がった真の姿－

2025年6月2日
理化学研究所
東京大学
筑波大学

概要

理化学研究所（理研）仁科加速器科学研究センター 核構造研究部の大塚 孝治 客員主管研究員（東京大学名誉教授）、東京大学 大学院理学系研究科附属原子核科学研究センターの角田 佑介 特任研究員、筑波大学 計算科学研究センターの清水 則孝 准教授らの共同研究グループは、量子論に基づいて、原子核の形と回転に関する新たな理論体系を提示しました。

この成果は、70年近く信じられてきた原子核の形状と回転の描像とは異なり、教科書の書き換えにもつながるものです。

多くの原子核の形は球形ではなく、楕円体に変形しています。球形から大きく変形した原子核では、断面の一つが円形であるラグビーボール型の軸対称変形[1]が起きるとされてきました。

本研究では、量子論と核力[2]の性質に基づいて原子核の変形の様子を解き明かしました。多くの原子核では三つの主軸の長さが全て異なる楕円体となっており、どの断面も円形にならないアーモンド型の3軸非対称変形[1]が起きていることが理論的に明らかになりました。スーパーコンピュータ「富岳」[3]によるシミュレーションにより、このアーモンド型の描像から得られる結果が既存の実験データと一致しました。原子核の変形について多くの研究者が長く信じてきた見方が大きく転換することになり、それは安定超重元素[4]の探索などにも役立つと期待されます。

本研究は、学術雑誌『European Physical Journal A』（6月2日付：日本時間6月2日）に掲載されました。

従来のラグビーボール型の原子核（b）と本研究成果のアーモンド型の原子核（c）

 

原論文情報

T. Otsuka, Y. Tsunoda, N. Shimizu, Y. Utsuno, T. Abe, and H. Ueno, “Prevailing Triaxial Shapes in Atomic Nuclei and a Quantum Theory of Rotation of Composite Objects”, European Physical Journal A, 10.1140/epja/s10050-025-01553-1

発表者

理化学研究所
仁科加速器科学研究センター 核構造研究部
客員主管研究員 大塚 孝治（オオツカ・タカハル）
（東京大学名誉教授）

東京大学 大学院理学系研究科附属原子核科学研究センター
特任研究員 角田 佑介（ツノダ・ユウスケ）

筑波大学 計算科学研究センター
准教授 清水 則孝（シミズ・ノリタカ）

 

用語説明

1.軸対称変形、3軸非対称変形
原子核の形状は球体や楕円体である。楕円体には主軸が3本あり、その中の最も長い主軸以外に、残りの2本の主軸の長さが等しい場合に軸対称と呼ばれる。一方、残りの2本の長さが異なると3軸非対称と呼ぶ。軸対称な楕円体変形では、円形の断面に垂直な軸の長さが円の直径よりも長いが、短い場合もあり得る。軸対称変形をプロレート変形、3軸非対称変形をオブレート変形と呼ぶ。実際の原子核ではプロレート変形が圧倒的に多く、本研究でもプロレート変形を暗黙の前提として想定している。

2.核力、テンソル力
陽子と中性子を総称して核子と呼び、核子の間に働く力を核力という。電磁気力や重力ではなく、強い相互作用の分類に属する。核力には中心力成分に加えて、重要な成分としてテンソル力がある。それは2個の核子のスピンや相対位置が独特の結合をしているときにのみ働き、核力を特徴付ける性質の一つである。

3.スーパーコンピュータ「富岳」
スーパーコンピュータ「京」の後継機。2010年代に、社会的・科学的課題を解決することで日本の成長に貢献し、世界をリードする成果を生み出すことを目的とし開発が始まった。電力性能、計算性能、ユーザーの利便性・使い勝手の良さ、画期的な成果創出、ビッグデータやAIの加速機能の総合力において世界最高レベルのスーパーコンピュータとして2021年3月に共用を開始した。現在「富岳」は日本が目指すSociety 5.0を実現するために不可欠なHPCインフラとして活用されている。

4.安定超重元素、超重元素
超重元素は原子番号104のラザホージウム（Rf）以降の元素を指す。原子番号114のフレロビウム（Fl）の中性子数184付近の同位体に安定な（あるいは準安定な）超重元素があるのではないかと考えられ、探索の努力が続けられている。理研が発見した原子番号が113のニホニウム（Nh）も超重元素の一つである。

 

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第12回JCAHPCセミナー

最先端共同HPC基盤施設（JCAHPC: Joint Center for Advanced High Performance Computing）は 筑波大学計算科学研究センターと 東京大学情報基盤センターが共同で2013年に設立した組織です。
両センターは本施設を連携・協力して運営することにより，最先端の計算科学を推進し，我が国の学術及び科学技術の振興に努めています。その一環として，国内外の研究者・技術者をお招きして「JCAHPCセミナー」を開催しています。

今回は Ohio State University の Prof. DK Panda をお招きしてご講演いただきます。そのほか，筑波大・東大両センターの教員から関連した講演があります。講演は英語で実施されます。 

日程: 6/25（水）15:00-18:00
場所: 東京大学柏キャンパス・情報基盤センター　第2総合研究棟3階315会議室 / オンライン
参加登録

プログラム:

15:00-16:00

Designing High-Performance and Scalable Middleware for the Modern HPC and AI Era
[Abstract]

 DK Panda
(Ohio State University)
16:00-16:30

Performance Evaluation of System-Allocated Memory on NVIDIA GH200
[Abstract]

 藤田典久
（筑波大学・計算科学研究センター/JCAHPC）
16:30-16:40 休憩  
16:40-17:10 High Performance Center-Wide Heterogeneous Coupling Computing with WaitIO
[Abstract]		 住元真司
（東京大学・情報基盤センター/JCAHPC）
17:10-17:40 オープンディスカッション  
17:40-18:00 Miyabi見学  

Abstract

Designing High-Performance and Scalable Middleware for the Modern HPC and AI Era

This talk focuses on challenges and opportunities in designing middleware for HPC and AI (Deep/Machine Learning) workloads on modern high-end computing systems. The talk initially presents the challenges in co-designing HPC software by considering support for dense multi-core CPUs, high-performance interconnects, GPUs, and DPUs. Advanced designs and solutions (such as RDMA, in-network computing, GPUDirect RDMA, on-the-fly compression) to exploit novel features of these emerging technologies and their benefits in the context of MVAPICH libraries (http://mvapich.cse.ohio-state.edu) are presented. Next, the talk focuses on MPI-driven solutions for the AI (Deep/Machine Learning) domains to extract performance and scalability for popular Deep Learning frameworks, large out-of-core models, and GPUs. MPI-driven solutions to accelerate data science applications like Dask are also highlighted. The talk concludes with an overview of the activities in the NSF-AI Institute ICICLE (https://icicle.osu.edu/) to address challenges in designing future high-performance edge-to-HPC/cloud software for AI-driven data-intensive applications over the computing continuum.

Performance Evaluation of System-Allocated Memory on NVIDIA GH200

NVIDIA GH200 is a tightly coupled module equipped with a Grace CPU and a Hopper GPU with NVLink-C2C. NVLink-C2C connects the CPU and the GPU while maintaining cache coherence. GH200 provides a new unified memory, System Allocated Memory (SAM), which features memory migration between the two processors over the proprietary bus. In this talk, I will present a preliminary performance evaluation of the GH200 memory system on the Miyabi-G system including memory page migration and inter-node performance using InfiniBand and MPI.

High Performance Center-Wide Heterogeneous Coupling Computing with WaitIO

In this presentation, we will introduce h3-Open-SYS/WaitIO (abbreviated as WaitIO), a high-performance communication library that connects multiple MPI programs for heterogeneous coupled computing. WaitIO provides an inter-program communication environment between MPI programs and supports different MPI libraries corresponding to various interconnects and processor types. In this presentation, we will introduce the history of WaitIO development and examples of its application in related projects, including the JSC Collaboration Project and the JHPC-quantum Project. In the JHPC-quantum Project, we will also discuss the current development status of WaitIO-Router, which realizes center-wide communication among multiple systems, including the Quantum Computer on a wide-area network connected by SINET6.

 

biography

Prof. DK Pand

DK Panda is a Professor and University Distinguished Scholar of Computer Science and Engineering at the Ohio State University. He is serving as the Director of the ICICLE NSF-AI Institute (https://icicle.ai). He has published over 500 papers. The MVAPICH MPI libraries, designed and developed by his research group (http://mvapich.cse.ohio-state.edu), are currently being used by more than 3,450 organizations worldwide (in 92 countries). More than 1.9 million downloads of this software have taken place from the project’s site. This software is empowering many clusters in the TOP500 list. High-performance and scalable solutions for Deep Learning frameworks and Machine Learning applications from his group are available from https://hidl.cse.ohio-state.edu. Similarly, scalable, and high-performance solutions for Big Data and Data science frameworks are available from https://hibd.cse.ohio-state.edu. Prof. Panda is a Fellow of ACM and IEEE. He is a recipient of the 2022 IEEE Charles Babbage Award and the 2024 IEEE TCPP Outstanding Service and Contributions Award. More details about Prof. Panda are available at http://www.cse.ohio-state.edu/~panda.

 

Assistant Prof. Norihisa FUJITA

Norihisa Fujita received PhD degree from University of Tsukuba in 2016. From April 2016 to October 2019, he was a postdoctoral researcher at Center for Computational Science, University of Tsukuba, Japan. Since November 2019, he has been an assistant professor at Center for Computational Science, University of Tsukuba, Japan. His research interests include high-performance computing, accelerators, system architecture, high-speed networks, reconfigurable architecture and system software. He is a member of IEEE and IPSJ.

 

Prof. Shinji SUMIMOTO

Shinji Sumimoto is a project professor at the University of Tokyo’s Supercomputing Research Division in 2022 after 36 years in industry. He developed PMv2 for SCore in the RWCP project (1997-2001), then moved to Fujitsu Laboratories, where he commercialized PC clusters such as the PC Riken Super Combined Cluster and the University of Tsukuba PACS-CS Cluster (2001-2006), and contributed to the K project to develop interconnects and system architectures. At Fujitsu, he led the development of Fujitsu MPI and FEFS (2007-2011), and led Arm HPC open source software activities as a senior architect for the successor to Fugaku (2012-2022). His research focuses on HPC system software and high-performance communications, covering processor architecture, communications hardware, Linux kernel, and MPI communications libraries. He has been involved in MPI standardization (3.0-4.1) since 2009. Sumimoto is participating in the heterogeneous computing “h3-Open-BDEC” project (2019-2023) and the JHPC-quantum project (2023-2028), and is developing h3-Open-SYS/WaitIO and its Router variant. Sumimoto received his Bachelor of Engineering from Doshisha University (1986) and his PhD in Engineering from Keio University (2000, PhD thesis).

CCS at University of Tsukuba and GATE institute at Sofia University Strengthen Ties, Cited in Japan–Bulgaria Joint Statement

On May 20, Prime Minister ISHIBA Shigeru held a meeting with H.E. Mr. Rumen RADEV, President of the Republic of Bulgaria, who is currently visiting Japan. During the meeting, the two leaders affirmed their commitment to strengthening cooperation across a wide range of fields, including security and economic affairs. Following the summit, both leaders signed the “Joint Statement on the Establishment of a Strategic Partnership between Japan and the Republic of Bulgaria,” thereby elevating the bilateral relationship to a new Strategic Partnership.
(Source: Ministry of Foreign Affairs website: https://www.mofa.go.jp/erp/c_see/bg/pageite_000001_00001.html)

Article 23 of “Pillar 2: Economy, Business, Research and Development, Innovation” in the joint statement highlights the interdepartmental exchange agreement between the Center for Computational Sciences (CCS) at University of Tsukuba and Big Data for Smart Society Institute (GATE) at Sofia University. The statement affirms the two countries’ intent to further promote cooperation in industry, technology, and science.

The CCS remains committed to advancing collaborative research with GATE, particularly in the field of meteorology—an area vital to the development of smart cities and smart societies. This collaboration will include joint research, information sharing, and personnel exchanges, all aimed at contributing to societal progress.

For more information about the MOU signing ceremony with GATE, please visit the following link:
https://www.ccs.tsukuba.ac.jp/news240430e/

From left to right: Dr. Lidia Vitanova, GATE Institute researcher and University of Tsukuba CCS co-researcher; Prof. Taisuke BOKU, former director of the CCS; H.E. Mr. Rumen RADEV, President of the Republic of Bulgaria; Prof. Sylvia Ilieva, Director of GATE Institute, Sofia University; H.E. Ms. Marieta Arabadjieva, Ambassador of Bulgaria to Japan

筑波大学CCSとソフィア大学GATEとの連携強化　日・ブルガリア共同声明にも明記

石破総理大臣は、5月20日、日本を訪問中のブルガリアのルメン・ラデフ大統領と会談し、安全保障や経済などの幅広い分野における協力の強化を確認しました。会談終了後、両首脳は、両国関係を新たに「戦略的パートナーシップ」へと格上げする「日・ブルガリア戦略的パートナーシップ構築に関する共同声明」に署名しました （外務省HP：https://www.mofa.go.jp/mofaj/erp/c_see/bg/pageit_000001_00001.html）。

同共同声明の「第2の柱：経済、ビジネス、研究開発およびイノベーション」の第23項では、筑波大学計算科学研究センターと、ソフィア大学傘下のGATE（Big Data for Smart Society Institute）との部局間交流協定が紹介され、「産業、技術および科学に関する協力を一層促進することを決定する」と明記されました。

筑波大学計算科学研究センターでは、今後もGATEとの連携を通じて、スマートシティやスマートソサエティの構築にも不可欠な気象分野を中心に、共同研究、情報共有、人的交流を促進し、社会への貢献を目指す研究を推進してまいります。

GATEとのMOU（覚書）調印式の詳細については、以下のリンクをご覧ください：
https://www.ccs.tsukuba.ac.jp/news240430/

左から、GATE Institute研究員及び筑波大学CCS共同研究員のLidia Vitanova博士、朴泰祐前CCSセンター長、Rumen Radevブルガリア共和国大統領、ソフィア大学GATE Institute所長 Sylvia Ilieva教授、駐日ブルガリア大使Marieta Arabadjieva氏

 

Job opening of Assistant Professor (fixed term) position in CCS, University of Tsukuba

Background of the recruitment and description of the project

In the Research Area of Scientific Transformation A, titled “Materials Science of Mesohierarchies,” researchers are engaged in various fields including supramolecular chemistry aimed at constructing hierarchical structures in the mesoscopic domain; technologies and theoretical frameworks for designing and creating mesohierarchical materials; structure visualization techniques; technologies for manipulating energy levels between nanostructures via strong resonator coupling; and methods for analyzing the unique mechanical properties exhibited by mesohierarchical structures. Researchers focusing on the analysis of these mechanical properties are not only pursuing their own lines of investigation but are also actively collaborating with each other.

Work content and job description

A fixed-term Research Assistant Professor position is available under the support from the Research Area of Scientific Transformation A, “Materials Science of Mesohierarchies.” The successful candidate will conduct research on the mechanisms of structure formation and functional expression in mesohierarchical materials, utilizing materials informatics, molecular simulations, and/or quantum chemical calculations. In addition, the appointee will be expected to engage in teaching and research supervision in the Graduate School of Science and Technology, as well as the Faculty of Science and Technology, depending on their qualifications. A willingness to collaborate with experimental researchers is essential.

Assigned department

Center for Computational Science

Application period

2025/05/20~2025/06/19 Deadline for receipt

 

For more information, please see the link below.

https://jrecin.jst.go.jp/seek/SeekJorDetail?id=D125051251&ln=1

 

生命科学研究部門　助教（任期付）公募（締切6月19日）

業務内容

マテリアルズインフォマティクス、分子シミュレーション、量子化学計算などを用いたメゾヒエラルキー物質の構造形成・機能発現メカニズムに関する研究を実施する、任期付き助教を募集します。

募集の背景、プロジェクトの説明

学術変革領域研究A「メゾヒエラルキーの物質科学」では、メゾスコピック領域での階層構造構築を目指す超分子化学、メゾヒエラルキー材料創成技術/設計理論、構造可視化技術、共振器強結合によるナノ構造間のエネルギー準位の操作技術、そして構築したメゾヒエラルキー構造が示す特徴的な力学的特性の解析技術の研究者が各々の研究を行うとともに、積極的に共同研究を実施しています。

仕事内容・職務内容

学術変革領域研究A「メゾヒエラルキーの物質科学」において、マテリアルズインフォマティクス、分子シミュレーション、量子化学計算などを用いたメゾヒエラルキー物質の構造形成・機能発現メカニズムに関する研究を実施する、任期付き助教を募集します。また、応募者の適性を判断して、大学院理工情報生命学術院,および理工学群において、教育・研究指導を担当していただきます。実験研究者との共同研究に意欲的に取り組んで頂ける方を希望します。

配属部署

計算科学研究センター

募集期間

2025年05月20日~2025年06月19日 必着

応募方法

詳細は以下のJ-RECINをご覧ください。

 https://jrecin.jst.go.jp/seek/SeekJorDetail?id=D125051251&ln=0