投稿者: 筑波大学計算科学研究センター

【受賞】梅村教授が日本シミュレーション学会ベストオーサー賞を受賞

宇宙物理研究部門の梅村雅之教授が、日本シミュレーション学会ベストオーサー賞を受賞しました（2021年8月24日)

受賞題目は以下の通りです。
受賞者：梅村 雅之（筑波大学)、　石原 卓（岡山大学）

受賞題目：「宇宙物理におけるナビエ・ストークス方程式の直接数値計算 ―原始惑星系円盤乱流中のダスト成長―」（受賞記事：　シミュレーション, 39-2, 101 (2020)）

参考URL　https://www.jsst.jp/jsst_info/award/R03winner.html

【受賞】中山助教が2021年度日本植物学会奨励賞を受賞

生命科学研究部門の中山卓郎助教が、2021年度日本植物学会奨励賞を受賞し、2021年9月16日(木) – 20日(月・祝)にオンラインで開催された日本植物学会にて授賞式が行われました。

受賞題目は以下の通りです。
受賞者：中山 卓郎（筑波大学　申請時：東北大学大学院　生命科学研究科）
受賞題目：「原生生物に共生するシアノバクテリアの進化と多様性に関する研究」

 

受賞理由等詳細については、以下の日本植物学会HPをご覧ください。

参考URL
2021年度日本植物学会賞 選考結果：https://bsj.or.jp/jpn/members/information/202118-1.php

 

GENESIS講習会−Cygnusを用いたハンズオン−

GENESIS (GENeralized-Ensemble SImulation System)は理化学研究所で開発されている分子動力学(MD)計算ソフトウェアです。特に生体高分子（タンパク質、核酸、糖鎖など）を対象としています。また独自の高速化、並列化手法を持つため、効率の良い計算手法が利用でき、富岳などのスーパーコンピュータからGPU計算機、インテル計算機まで対応しています。今回の講習会では、GENESISによる生体高分子のMDにご興味がある方を対象に、筑波大学計算科学研究センターのCygnusを利用して実際のシミュレーションに触れていただきながら、講習を行います。初めてGENESISを利用される方の参加も歓迎いたします。

講習会終了後、フリーディスカッションの時間を設けております。GENESISの利用方法などにご興味がある方は、この機会にぜひ、ご参加ください。

関連リンク：HPCI セミナー情報ページ

開催概要

日時 2021年9月28日(火)13:30～17:30 (13:00接続開始)
場所
筑波大学計算科学研究センターワークショップ室、または、web会議システム BlueJeansを使用したオンライン参加
＊講師はオンラインでの参加になります。
＊新型コロナウィルスの影響により、講習会当日に会議室Aを使わず、オンラインのみの開催になる場合もございます。あらかじめご了承ください。
受講資格
  • HPCIのユーザの方、HPCIを利用する予定がある、または利用を検討している方
  • Cygnusのユーザの方、Cygnusを利用する予定がある、または利用を検討している方
参加費 無料
定員 24名程度(先着順)
受講の際の注意事項
以下について事前にご確認ください。
  • 筑波大学計算科学研究センターワークショップ室にて参加される方
 → 当日は、CygnusへSSH接続するためのノートパソコンをお持ちください。
  • CygnusへのSSH接続
 → 事前に接続の可否をご確認ください。
  • web会議システムBlueJeans
 → オンラインのみで参加される方はBlueJeansアプリを用いた接続をお願いします。事前に接続の可否をご確認ください。
  • Linuxの基本的なコマンドの使い方
 → ハンズオンでは、Linuxを使用します。基本的なコマンドの使い方(cat、ls、cd、pwd、cp、tar)を事前にご確認ください。
＊Linux初心者向けの簡単な資料も用意しています。受講者の方には、他の資料と同様に配布いたします。
  • テキストエディタ(viまたはEmacs)の使い方
 → ハンズオンでは、簡単にテキストファイルの編集を行っていただきます。テキストエディタとして、viあるいはEmacsを使用していただきますので、基本的な使い方を事前にご確認ください。

プログラム

2021年9月28日

13:30-13:45 事務局からのお知らせとBlueJeansの機能説明
13:45-14:20 GENESISの概要
14:20-14:50 Cygnusの紹介、GENESISのCygnusでのジョブ実行方法
14:50-15:10 ＜休憩＞
15:10-16:30 GENESISでのMD計算ハンズオン、もしくはデモ
16:30-17:30 フリーディスカッション

講師

岩橋千草氏(理化学研究所計算科学研究センター)
Jaewoon Jung氏(理化学研究所計算科学研究センター)
松岳大輔氏(高度情報科学技術研究機構)

主催・共催

主催： 筑波大学計算科学研究センター
共催： 一般財団法人 高度情報科学技術研究機構

講習会資料

本講習会で使用するテキストは、当日に配布いたします。

お願い

  • 受講の際の注意事項をよくご確認ください。
  • 講習会終了後、アンケートにご協力をお願いします。

受講申込

下記のWebサイトにて詳細をご確認の上、お申込みください。
https://www.hpci-office.jp/pages/seminar_genesis_210928

メールでのお申し込みは受け付けておりません。

申込締切は 2021年9月17日(金) 17:00 とさせていただきます。

定員に達しましたら、お申し込みを締め切らせていただきます。

ご質問・お問い合わせ

hpci-workshop[-at-]hpci-office.jp ([-at-]は@にしてください)までお問い合わせください。

【動画公開】夏休み！オンライン一般公開「スーパーコンピュータ」ってなんだろう？

2021年8月25日に開催した「夏休み！オンライン一般公開『スーパーコンピュータ』ってなんだろう？」の質疑応答の様子と、スーパーコンピュータCygnusの見学の様子を動画として公開いたしました。

 質疑応答

計算機室に潜入！

 

>>CCS 公式 YouTube チャンネル

「文部科学省　情報ひろば　東館2階エントランス展示

8月19日（木曜日）より「文部科学省　情報ひろば」東館2階エントランスにおいて、「宇宙の成り立ち、生命の起源、そして未来社会　－学際計算科学からの挑戦－」と題した展示を行います。
※ 新型コロナウイルス感染拡大防止のため、2階エントランス入口において、検温・手指消毒の御協力をお願いします。

テーマ: 「宇宙の成り立ち、生命の起源、そして未来社会　－学際計算科学からの挑戦－」

展示期間：令和3年8月19日（木曜日）～令和3年9月21日（火曜日）

展示場所：「文部科学省　情報ひろば」東館2階エントランス

展示概要：　筑波大学計算科学研究センターでは、計算機を活用する科学諸分野の研究者と、ハードウエア・ソフトウエア・アルゴリズム・プログラミングなどの研究を行う計算機科学者、データやメディア処理の研究を行う情報科学者が協働することで、新しい計算機の開発と科学分野における研究の発展に貢献しています。平成31年4月からは複数種類の演算加速装置を搭載する世界でも類を見ない多重複合型演算加速スーパーコンピュータ Cygnus を開発し、運用を行っており、素粒子物理・宇宙物理・原子核物理・物性・生命科学・地球環境といった科学分野、ビッグデータ解析やVR・ARなどの情報分野で活用されています。また、最先端の計算科学を医学と連携させる新たな取組として、「計算メディカルサイエンス事業」を立ち上げ、推進しています。
　計算科学がつなぐ異分野間の連携・融合による様々な研究を御紹介します。

 

関連リンク：文部科学省　情報ひろば

13th symposium on Discovery, Fusion, Creation of New Knowledge by Multidisciplinary Computational Sciences

[Abstract]

Title:
Can deep learning replace current numerical weather prediction models?
DURRAN Dale,  (Atmospheric Sciences, Univ of Washington) WEYN Jonathan, CARUANA Rich (Microsoft), CRESSWELL-CLAY Nathaniel (Atmospheric Sciences, Univ of Washington)

We present a  data-driven global weather-forecasting framework using a deep convolutional neural network (CNN) to forecast six key variables that depend on horizontal position and time.   The variables are carried on a cubed sphere, which is a natural architecture on which to evaluate CNN stencils. In addition to the forecast fields, three external fields are specified: a land-sea mask, topographic height, and top-of-atmosphere insolation which varies as a function of spatial location, time of day, and calendar date. The model is recursively stepped forward in 12-hour time steps while representing the atmospheric fields with 6-hour temporal and roughly 1.4 x 1.4 degree spatial resolution.
The extreme computational efficiency of our Deep Learning Weather Prediction (DLWP) model allows us to create an ensemble prediction system requiring just three minutes on a single GPU to produce a 320-member set of six-week forecasts.  Ensemble spread is primarily produced by randomizing the training process to create a set of 32 DLWP models with slightly different CNN filter coefficients. 
Although our DLWP model does not forecast precipitation, it does forecast total column water vapor, and gives a reasonable 4.5-day deterministic forecast of Hurricane Irma. In addition to simulating mid-latitude weather systems, it spontaneously generates tropical cyclones in a one-year free-running simulation.  Averaged globally and over a two-year test set, the ensemble mean RMSE retains skill relative to climatology beyond two-weeks, with anomaly correlation coefficients remaining above 0.6 through six days.
Our primary application is to subseasonal-to-seasonal (S2S) forecasting at lead times from two to six weeks. Current forecast systems have low skill in predicting one- or 2-week-average weather patterns at S2S time scales. Probabilistic skill scores show our system performs  similar to the European Centre for Medium Range Weather Forecasts (ECMWF) S2S ensemble at lead times of 4 and 5-6 weeks. At shorter lead times, the much more computationally demanding ECMWF ensemble performs better than DLWP.
 
 
Title:
Development and application of real-time time-dependent density functional theory (RT-TDDFT) code, INQ, optimized for hybrid CPU-GPU HPC systems
Tadashi Ogitsu (Lawrence Livermore National Laboratory) 

The emergence of Density Functional Theory  (DFT)  together  with breakthroughs in algorithms and rapid increases in computer performance contributed significantly to the success of modern electronic structure theory.  While DFT has been being widely used by scientists and engineers as parameter free atomistic electronic structure simulation tool due to its practicality, eg. good balance between accuracy and affordable computational cost, time dependent counter part to DFT, time dependent DFT (TDDFT) method is yet to be mature enough to be a practical tool.
In this presentation, we will introduce the open-source real-time time-dependent density-functional-theory (RT-TDDFT) code, named INQ, being developed under DOE Computational Materials Science Software Center for Nonperturbative Studies of Functional Materials Under Nonequilibrium Conditions. INQ code takes a modular design and being optimized for CPU+GPU hybrid HPC systems such as Sierra at Lawrence Livermore National Laboratory. The software design prioritizes the code portability for future HPC systems such as El Capitan (LLNL) or Frontier (Oakridge National Laboratory). The code validation will be performed comprehensively based on comparisons to the currently available ab-initio (TD)DFT codes such as Quantum-Espresso, VASP, Octopus, Siesta, as well as comparison with experiments taking advantage of the ultrafast experimental capability at Stanford Linear Accelerator National Laboratory complemented by expert theoreticians at The Molecular Foundry.
The work was performed under the auspices of the U.S. Department of Energy by LLNL under contract DE-AC52-07NA27344 and was supported by the U.S. Department of Energy, Office of Science, Materials Sciences and Engineering Division, Computational Materials Science Program.
 

Title:
Robust fault detection and clustering in semiconductor manufacturing processes
LOH Woong-Kee (Gachon University)

The semiconductor manufacturing consists of a number of processes, and even a small fault occurring at any stage can damage the overall product quality. Fast and accurate detection of such faults is essential to maintain high manufacturing yields. In this talk, we present algorithms for fault detection and clustering in semiconductor manufacturing processes. The fault detection algorithm is a modification of the discord detection algorithm called HOT SAX, which adopted the SAX representation of time-series for efficient storage and computation. The clustering algorithm can be used to find the causes of faults by grouping the fault detection results. We evaluate our algorithms through experiments using the time-series data obtained from real-world semiconductor plasma etching processes. As a result, our fault detection algorithm achieved 100% accuracy without any false positive or false negative. Our clustering algorithm formed good clusters of process runs having similar sources of faults.

 

Title:
General relativistic radiation magnetohydrodynamics simulations of black hole accretion flows based on solving the radiative transfer equation 
ASAHINA Yuta (University of Tsukuba) 

An accretion disk is formed around a compact object such as a black hole (BH) when rotating gas accretes onto it. In order for the gas to accrete, angular momentum must be transported, and magnetic fields play an important role. We also need to consider general relativistic effects in order to solve the structure near a black hole. In addition, radiation effects cannot be ignored for very bright objects such as ultra-luminous X-ray sources. Therefore, general relativistic radiation magnetohydrodynamics (GR-RMHD) simulations are essential to study the structure near a BH. However, most of the simulations solve the radiation transport approximatively to reduce the computational cost. Hence the accuracy of the calculation in the optically thin region is reduced. Therefore, we have developed the GR-RMHD code based on solving the frequency-integrated time-dependent radiation transfer equation. In this talk, we will present the results of the BH accretion flow simulations using this code and compare them with the approximate method. Although the computational cost is high, we show that the code can accurately solve the structure of the radiation field in the optically thin region such as near the rotation axis.

 

Title:
Bioinformatics in the 21st century: populations, viruses and proteins for a better future
KOPELMAN Naama (Holon Institute of Technology)

The history of genetics is filled with exciting breakthroughs, among which is the emergence of Next-Generation Sequencing (NGS) technologies. The increased throughput of the sequencing data has enabled thorough investigations of the genetic variation in various species and populations including in applications such as single-cell genomics. In parallel, advances were made at the theoretical and computational level, supporting large-scale genomic analyses. In this talk I will present my research on three case studies of genetic variation analyses: 1) Jewish populations’ history, and historical questions in light of population diversity; 2) Dynamics of SARS-CoV-2 spread in Israel in spring 2020, and epidemiological reconstruction of the history of this virus; 3) Design of improved proteins for the food and beverage industry – and an improved future for us all.

CCS HPCサマーセミナー2021

開催主旨

計算科学を支える大規模シミュレーション，超高速数値処理のためのスーパーコンピュータの主力プラットフォームはクラスタ型の並列計算機となってきました．ところが，大規模なクラスタ型並列計算機は，高い理論ピーク性能を示す一方で，実際のアプリケーションを高速に実行することは容易なことではありません．

本セミナーはそのようなクラスタ型並列計算機の高い性能を十二分に活用するために必要な知識，プログラミングを学ぶことを目的としています．超高速数値処理を必要とする大学院生が主な対象ですが，興味をお持ちの方はどなたでもご参加下さい．

開催日時・会場

日程：2021年8月26日(木) – 8月27日(金)
会場：Zoom によるオンライン開催（現地開催は中止となりました）

参加申し込み

参加申込：締め切りました。
締め切り：2021年8月24日(火)
参加費：無料
問い合わせ先：hpc-seminar [at] ccs.tsukuba.ac.jp

プログラム

 8月26日 (木)8月27日 (金)
09:00 – 10:30並列処理の基礎並列数値アルゴリズムI
10:45 – 12:15並列システム並列数値アルゴリズムII
13:30 – 15:00OpenMP最適化I
15:15 – 16:45MPI最適化II

セミナー内容

  セミナー名 セミナー内容 講師
1 並列処理の基礎 アムダールの法則，並列化手法（EP，データ並列，パイプライン並列），通信，同期，並列化効率，負荷バランスなど並列処理に関する基礎事項を学ぶ． 朴 泰祐
2 並列システム SMP，NUMA，クラスタ，グリッドなどの並列計算機システムと，並列計算機システムの性能に大きく関わる事項（メモリ階層，メモリバンド幅，ネットワーク，通信バンド幅，遅延など）を学ぶ． 朴 泰祐
3 OpenMP 並列プログラミングモデル，並列プログラミング言語OpenMPを学ぶ． 額田 彰
4 MPI 並列プログラミング言語MPI2を学ぶ． 建部 修見
5 並列数値アルゴリズムI 代表的な並列数値アルゴリズムである連立一次方程式の解法を学ぶ． 多田野 寛人
6 並列数値アルゴリズムII 代表的な並列数値アルゴリズムである高速フーリエ変換（FFT）を学ぶ． 高橋 大介
7 最適化I 並列計算機システムの計算ノード単体におけるプログラムの最適化手法（レジスタブロック，キャッシュブロック，メモリ割当など）と性能評価に関して学ぶ． 高橋 大介
8 最適化II 並列計算機システム全体における並列プログラムの最適化手法と性能評価に関して学ぶ． 建部 修見

本セミナーを授業として受講する方へ（筑波大生向け）

本セミナーは，筑波大学理工情報生命学術院共通専門基盤科目「計算科学のための高性能並列計算技術」と共通です． 本セミナーを授業として受講する方は，TWINS で履修登録して下さい．このページからの参加申し込みは不要です．

夏休み！ オンライン一般公開　「スーパーコンピュータ」ってなんだろう？

スーパーコンピュータってどんなもの？　何ができるの？　そんな疑問にお答えします！　

計算科学研究センターで実際に動いているスーパーコンピュータ「Cygnus」のオンライン見学と、スーパーコンピュータを使った研究の紹介を行います。スーパーコンピュータや計算科学にまつわる疑問を研究者に聞いてみよう！

日程：　8月25日（水）　14:00 〜　（15:00 終了予定）
場所：　オンライン（事前申込制）
対象：　小学校３年生〜一般の方　（定員250名 先着順＊1 ）
参加費：　無料
申込フォーム：（申し込みは締め切りました）

申込締切後、8月21-23日の間に接続情報等をお申し込みいただいたメールアドレスへお送りします。8月23日の16:00を過ぎても届かない場合は、迷惑メールフォルダをご確認いただいた上で、以下までご連絡ください。＊2
pr[at]ccs.tsukuba.ac.jp　（[at] を半角の@に変換）

申し込みいただいた方へ、参加方法のご連絡をお送りしました。メールが届かない、という方は上記アドレスまでご連絡ください。現時点で３名の方については、メールが戻ってきてしまう状況です。＊3

*1, *2） 8月6日追記

*3) 8月23日追記

オンライン会議アプリ「Zoom」を使用します。ご参加いただくにはインターネット環境が必要です。
パソコン・スマートフォンのどちらからも参加いただけます。

 

【当日の内容】

第１部：講演「スーパーコンピュータってどんなもの？　計算科学ってなに？」

第２部：スーパーコンピュータ Cygnus オンライン見学「計算機室へ潜入！」

第３部：講演「スーパーコンピュータを使ってなにをする？　医学分野への応用」

質疑応答

計算メディカルサイエンス ワークショップ2021

筑波大学計算科学研究センターでは、これらの最先端の計算科学を医学と連携させる新たな取組みとして「医計連携」を創出する「計算メディカルサイエンス事業」を推進します。本事業は、物理学、生命科学およびデータ基盤，情報メディア分野の計算科学と医学、産業界が連携し、最新の計算手法、画像処理技術ならびに機械学習、ディープラーニングを用いて、計算科学による医療技術を開拓することを目的とします。この目的のため、(1) 計算生体分子医科学、(2) 睡眠ビッグデータ解析・自動診断、(3) 3D Surgical Vision、(4) 計算光バイオイメージングのプロジェクトチームを設置し、学内外の連携とチーム間連携を図り研究を推進します。

本ワークショップでは、学内外の関係者からご講演をいただきます。

計算メディカルサイエンス　ワークショップ2021

日時：　2021年9月6日（月）
場所：　オンライン（Zoom） *参加登録いただいた方へURLをお知らせします。
参加登録：　参加登録は締め切りました。

ポスター：　計算メディカルサイエンスワークショップポスター

 

プログラム

グループ 　 時刻 発表者 所属 タイトル
計算生体分子   10:30-10:40 重田育照 筑波大学 2020-2021年度の活動報告
司会:原田隆平   10:40-11:05 福澤薫 星薬科大学 フラグメント分子軌道法に基づく創薬研究
　   11:05-11:30 松永康佑 埼玉大学 VHH抗体の構造と熱安定性のモデリング
　   11:30-11:55 新谷泰範 国立循環器病院センター タンパク質構造から挑む呼吸鎖酵素の活性制御と創薬展開
　 質問議論 11:55-12:00     　
　 休憩 12:00-13:00     　
　         　
睡眠ビッグデータ   13:00-13:30 太田玲央 筑波大学 病院での睡眠ポリグラフによるヒト睡眠段階自動判定とその根拠提示
司会：北川博之   13:30-14:00 宮本隆典 筑波大学 家庭用睡眠計を用いた深層学習によるヒト睡眠段階自動判定
　   14:00-14:30 高島聡 筑波大学 Random Forestによる眼球指標からの覚醒度合いの推定
　         　
　         　
3D Surgical Vision   14:30-15:00 黒田嘉宏　 筑波大学 術中インタラクションの理解と表現に関する研究
司会：北原格   15:00-15:30 宍戸英彦　 筑波大学 医療作業支援のための人物映像解析
　   15:30-16:00 謝淳 筑波大学 プロジェクションマッピングによる腹腔鏡手術支援
　         　
　 休憩 16:00-16:10     　
　         　
計算光バイオ   16:10-16:40 星詳子 浜松医科大学 頭頚部NIROT（近赤外光トモグラフィ）：画像再構成法の現状と課題
司会：梅村雅之   16:40-17:10 庄野逸 電気通信大学 深層学習によるテクスチャ画像処理
　   17:10-17:40 矢島秀伸 筑波大学 高精度輻射輸送計算と機械学習の融合による近赤外光トモグラフィ

 

最先端超伝導検出器で探るミュオン原子形成過程の全貌 －負ミュオン・電子・原子核の織り成すフェムト秒ダイナミクス－

2021年7月26日

理化学研究所
日本原子力研究開発機構
立教大学
東京都立大学
カスラー・ブロッセル研究所
筑波大学
東京大学カブリ数物連携宇宙研究機構
高エネルギー加速器研究機構
J-PARC
中部大学

概要

理化学研究所（理研）開拓研究本部東原子分子物理研究室の奥村拓馬特別研究員、東俊行主任研究員、岡田信二協力研究員（研究当時、現中部大学准教授）、日本原子力研究開発機構の橋本直研究員、立教大学の山田真也准教授、東京都立大学の竜野秀行客員研究員、カスラー・ブロッセル研究所のポール・インデリカート教授、筑波大学のトン・ショウミン准教授、東京大学カブリ数物連携宇宙研究機構の高橋忠幸教授、高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所の三宅康博特別教授らの国際共同研究グループ※は、最先端X線検出器である超伝導転移端マイクロカロリメータ（TES）[1]を用いて、「ミュオン原子[2]」から放出される「電子特性X線[3]」のエネルギースペクトルを精密に測定し、ミュオン原子形成過程のダイナミクスの全貌を明らかにしました。本研究成果は、負ミュオン[2]・電子・原子核から構成されるエキゾチック量子少数多体系[4]のダイナミクスという新たな研究分野の開拓につながると期待できます。

負ミュオンが金属の鉄の中に打ち込まれると、負ミュオンと鉄原子核で構成されるミュオン鉄原子が生成されます。今回、国際共同研究グループは宇宙X線観測などに向けて開発されてきたTESを大強度陽子加速器施設J-PARC物質・生命科学実験施設 MLF [5]に持ち込み、ミュオン鉄原子から放出される電子特性X線を精密測定しました。TES検出器の高いエネルギー分解能により、ミュオン鉄原子による電子特性X線のエネルギースペクトルが、1本の鋭いピークではなく、幅広い非対称な構造を持つことが分かりました。また、このスペクトル構造からミュオン原子形成過程における負ミュオン・束縛電子[6]のフェムト秒ダイナミクスの解明に成功しました。

本研究は、科学雑誌『Physical Review Letters』のEditors’ Suggestionに選ばれ、オンライン版（7月27日付）に掲載されます。

プレスリリース全文はこちら

計算を中心としたバイオ分野の筑波大-KEK連携セミナー

つくば地域において構造生物学と計算科学の連携強化を目指し筑波大-KEK連携セミナー（PX, SAXS, Cryo-EMと筑波大計算科学の人たちの連携）をオンラインにて開催します。【事前申込〆切：8月3日(火)15:00】

※参加申込はKEKのページにて承ります。

セミナー開催の経緯

現在、BINDSプロジェクトの後継を見据えて色々な作業が文科省で進んでおります。我々も次期プロジェクトに備え、参加を希望する各研究室が連携できる体制作っておくことが大切です（連携は、いつでも重要なキーワードになっています）。また、国プロ以前に、現在のライフサイエンスは、異分野間の連携なくして良い研究をすることは困難です。このような連携を促進するために、年２回ほどのペースでセミナーを開催し、異分野の現場研究者が話せる場を作りたいと思います。セミナーを通して定期的に情報・意見交換を行うことで、新しい共同研究テーマを模索することができるようになるはずです。

この活動の一環として、つくば地域において構造生物学と計算科学の連携強化を目指し筑波大学と高エネルギー加速器研究機構（KEK）とで連携し（PX, SAXS, Cryo-EMと筑波大学計算科学の人たちの連携）、8月6日(金)13時から16時にてセミナーを開催いたします。これを機に筑波大とKEKの共同開発も視野に入れ、両者の連携を一層深め、その枠をさらに広げていきたいと思います。

主催研究グループ代表一同

 概要

日時：2021年8月6日 (金)13時から16時（３時間）

会場：オンライン開催

参加費：無料

 

【プログラム（敬称略）】

序説　〜 ZOOMでの進行案内 〜【守屋俊夫（KEK IMSS SBRC）】

計算を中心としたバイオ分野の連携について【千田俊哉（KEK IMSS SBRC）】

各主催研究グループからの発表

  1. 【筑波大 広川研】口頭発表

　　　　タイトル 「構造生物学データと創薬研究を橋渡しするインシリコ技術」

　　　　発表者   ：広川 貴次 (筑波大学 医学医療系 生命医科学域)

  1. 【筑波大 重田研】口頭発表

　　　　タイトル ：「統合的インシリコシミュレーションによる薬物-タンパク質動体解析」

　　　　発表者   ：重田 育照（筑波大学 計算科学研究センター）

  1. 【筑波大 岩崎研】口頭発表

　　　　タイトル ：「国産クライオ電子顕微鏡の共同利用推進について」

　　　　発表者   ：岩崎 憲治（筑波大学 生存ダイナミクス研究センター）

 

休憩（15分）

 

  1. 【KEK放射光(MX)】口頭発表

　　　　タイトル ：「KEK SBRCにおけるタンパク質X線結晶構造解析の紹介」

　　　　発表者   ：山田 悠介 （KEK IMSS SBRC）

  1. 【KEK放射光(SAXS)】口頭発表

　　　　タイトル ：「情報科学的アプローチを活用するBioSAXS解析」

　　　　発表者   ：清水 伸隆（KEK IMSS SBRC）

  1. 【KEKクライオ電顕】口頭発表

　　　　タイトル ：「クライオ電子顕微鏡単粒子解析計算の高度化の取組み」

　　　　発表者   ：守屋 俊夫（KEK IMSS SBRC）

パネル討論　実行委員

  • 閉会の挨拶【守屋俊夫（KEK IMSS SBRC）】

終了後のフリートーク（時間未定）

 

【実行委員（敬称略）】

  • 吉野 龍ノ介（筑波大 広川研）
  • 原田 隆平（筑波大 重田研）
  • 吉田 尚史（筑波大 岩崎研）
  • 山田 悠介（KEK IMSS SBRC 放射光担当）
  • 守屋 俊夫（KEK IMSS SBRCクライオ電顕担当）

第13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（オンライン開催・要事前登録）

CCS International Symposium 2021

開催案内

主催 筑波大学 計算科学研究センター
日時 2021年10月8日（金）
会場 Zoom （オンライン開催のみ）
参加費 シンポジウム参加無料
参加登録 接続のためのZoomのリンク(会議パスワード)をお送りしますので、必ず事前登録をお願いいたします。
事前登録 （登録締切9月30日）
問い合わせ シンポジウム問い合わせ窓口
ccssympo21[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をご覧ください。
https://www.ccs.tsukuba.ac.jp/sympo20211008en/

13th symposium on Discovery, Fusion, Creation of New Knowledge by Multidisciplinary Computational Sciences

CCS International Symposium 2021

Date and Venue /Zoom / 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 of communication and collaboration are essential. Center for Computational Sciences (CCS) at the University of Tsukuba aims at improving 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). The symposium will be held online in a similar form to last year’s.

 

 

 

[PDF]

 

Date and Venue

Date：Oct. 8, 2021 [Fri] 
Venue：Online

Zoom (Plenary session) 

Program  (tentative)　*All times below are in JST (GMT+9)

 Chair: NAKATSUKASA Takashi
9:00-9:10
Opening Address
WADA Hiroshi (University of Tsukuba, Vice President)
BOKU Taisuke (University of Tsukuba, Director of CCS)
 9:10-9:45 DURRAN Dale (University of Washington)
9:45-10:20 Development and application of real-time time-dependent density functional theory (RT-TDDFT) code, INQ, optimized for hybrid CPU-GPU HPC systems [Abstract] (30+5 min) 
OGITSU Tadashi (Lawrence Livermore National Laboratory) 
  Break (10min)
 Chair: INAGAKI Yuji
10:30-11:05 In silico drug discovery using molecular modeling and simulation (30+5 min) 
HIROKAWA Takatsugu (University of Tsukuba)
11:05-11:40 Robust fault detection and clustering in semiconductor
manufacturing processes [Abstract] (30+5 min) 
LOH Woong-Kee (Gachon University)
11:40-12:15 General relativistic radiation magnetohydrodynamics simulations of black hole accretion flows based on solving the radiative transfer equation [Abstract](30+5 min) 
ASAHINA Yuta (University of Tsukuba) 
Lunch（12:15-13:15）
 Chair: AMAGASA Toshiyuki
13:15-13:50 Bioinformatics in the 21st century: populations, viruses and proteins for a better future [Abstract] (30+5 min) 
KOPELMAN Naama (Holon Institute of Technology)
13:50-14:25 Self-consistent nuclear structure calculations with Gaussian basis-functions (30+5 min) 
NAKADA Hitoshi (Chiba University) 
  Break (10min)
 Chair: TAKAHASHI Daisuke
14:35-14:55 Cygnus-BD supercomputer for data-driven and AI-driven Science (15+5 min)
TATEBE Osamu (University of Tsukuba)
14:55-15:30 The muon anomalous magnetic moment: how supercomputers can help us find new physics (30+5 min) 
LEHNER Christoph (University of Regensburg)
15:30-16:05 FPGAs in an HPC: Algorithm-Hardware Co-design of a Discontinuous Galerkin Shallow-Water Model for a Dataflow Architecture (30+5 min)
KENTER Tobias (Paderborn University)
  Break (10min)
Progress reports of the MCRP-2020
16:15-18:00 Parallel sessions (5+2 min each)

  Session1 (Particle physics) Convenor: OHNO Hiroshi
    ・ Program（PDF）  ・ Zoom:

  Session2 (Astrophysics) Convenor: WAGNER Alexander
    ・ Program（PDF）　・ Zoom:

  Session3 (Nuclear physics) Convenor: HINOHARA Nobuo
    ・ Program （PDF）　・ Zoom:

  Session4 (Material science) Convenor: OTANI Minoru
    ・ Program （PDF）　・ Zoom:

  Session5 (Life science, Chemistry, Biology) Convenor: HARADA Ryuhei
    ・ Program （PDF）　・ Zoom:

  Session6 (Numerical analysis, Computational informatics) Convenor: KAMEDA Yoshinari
    ・ Program （PDF）　・ Zoom:

  Session7 (Global environment, HPC systems) Convenor: KUSAKA Hiroyuki
    ・ Program （PDF）　・ Zoom:

 

Registration

Participants should finish the registration by September 30, 2021. Presenters of the progress report of the MCRP-2020 projects must do it by September 15, 2021. The Zoom link (passcode) will be sent to registrants, just before the symposium. The registration is free but mandatory.  

[Registration here]

 

Organizing Committee

AMAGASA Toshiyuki
HARADA Ryuhei
HINOHARA Nobuo
INAGAKI Yuji
KAMEDA Yoshinari
KUSAKA Hiroyuki
NAKATSUKASA Takashi
OTANI Minoru
OHNO Hiroshi
TAKAHASHI Daisuke
WAGNER Alexander

Contact: ccssympo21[at]ccs.tsukuba.ac.jp

【受賞】森田研究員が新学術領域会議の若手優秀研究発表賞を受賞

生命科学研究部門の森田研究員が、新学術領域研究「生命金属科学」領域会議 第４回地方巡業（東京）にて、若手優秀研究発表賞を受賞しました。
 
受賞演題は以下の通りです。
演題名：分子動力学計算で解明するメタロチオネインの構造多様性
発表著者：森田陸離、重田育照、原田隆平
 
参考：
新学術領域HPの該当ページ：https://bio-metal.org/whats-new/event/3056/
 

A Super New Theory

A researcher at the University of Tsukuba introduces a new theoretical model of high-temperature superconductivity, in which electrical current can flow with zero resistance, that may lead to extremely efficient energy generation and transmission


Tsukuba, Japan—A scientist from the Division of Quantum Condensed Matter Physics at the University of Tsukuba has formulated a new theory of superconductivity. Based on the calculation of the “Berry connection,” this model helps explain new experimental results better than the current theory. The work may allow future electrical grids to send energy without losses.

Superconductors are fascinating materials that may look unremarkable at ambient conditions, but when cooled to very low temperatures, allow electrical current to flow with zero resistance. There are several obvious applications of superconductivity, such as lossless energy transmission, but the physics underlying this process is still not clearly understood. The established way of thinking about the transition from normal to superconducting is called the Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) theory. In this model, as long as thermal excitations are kept small enough, particles can form “Cooper pairs” which travel together and resist scattering. However, the BCS model does not adequately explain all types of superconductors, which limits our ability to create more robust superconducting materials that work at room temperature.

 

Now, a scientist from the University of Tsukuba has come up with a new model for superconductivity that better reveals the physical principles. Instead of focusing on the pairing of charged particles, this new theory uses the mathematical tool called the “Berry connection.” This value computes a twisting of space where electrons travel. “In the standard BCS theory, the origin of superconductivity is electron pairing. In this theory, the supercurrent is identified as the dissipationless flow of the paired electrons, while single electrons still experience resistance,” Author Professor Hiroyasu Koizumi says.

 

As an illustration, Josephson junctions are formed when two superconductor layers are separated by a thin barrier made of normal metal or an insulator. Although widely used in high-precision magnetic field detectors and quantum computers, Josephson junctions also do not fit neatly the inside BCS theory. “In the new theory, the role of the electron pairing is to stabilize the Berry connection, as opposed to being the cause of superconductivity by itself, and the supercurrent is the flow of single and paired electrons generated due to the twisting of the space where electrons travel caused by the Berry connection,” Professor Koizumi says. Thus, this research may lead to advancements in quantum computing as well as energy conservation.



Original Paper

The work is published in the Journal of Superconductivity and Novel Magnetism as “Superconductivity by Berry Connection from Many‑body Wave Functions: Revisit to Andreev−Saint‑James Reflection and Josephson Effect” (DOI:10.1007/s10948-021-05905-y).

 

Correspondence

Associate Professor KOIZUMI Hiroyasu
Center for Computational Sciences, University of Tsukuba

 

Related Link

Center for Computational Sciences

Inquiry for collaboration (Flintbox)

超伝導電流は電子ペアの流れではない　〜標準理論に根本的な変更を迫る新理論の提案〜

2021年7月9日

国立大学法人　筑波大学

概要

超伝導は電気抵抗ゼロで電流が流れる現象です。超伝導を説明する標準理論は、1957年に提出されたBCS理論が基礎となっています。この理論では、超伝導状態とは、2つの電子がペアになった「クーパーペア」ができている状態であり、その流れが超伝導電流であると説明されます。その根拠となっているのが、超伝導に特有の、アンドレーフ=セント・ジェームズ反射とジョセフソン効果と呼ばれる現象です。その後、銅酸化物高温超伝導体の超伝導機構など、標準理論では説明できない現象が数多く指摘されていますが、銅酸化物においてもアンドレーフ=セント・ジェームズ反射とジョセフソン効果は観測されており、「超伝導電流は電子ペアの流れである」とする点は、普遍的であると考えられてきました。

本研究では、これに先立ち提案した新理論が、アンドレーフ=セント・ジェームズ反射とジョセフソン効果も説明できることを明らかにしました。ここでは、超伝導電流を、電子ペアではなく、ベリー位相から生じる電流として理解します。ベリー位相は、電子が運動する空間にねじれをもたらし、これが電子の流れを生み、超伝導電流が生じると説明します。電子ペアもこの空間のねじれにより流れ、超伝導電流の一部となります。つまり、電子ペア形成の役割は、超伝導電流を生じるベリー位相を安定化することであり、超伝導電流の担い手として不可欠なものではないことを意味します。

この新理論は、これまでに指摘されている標準理論の不備をすべて解消し、現在の標準理論に根本的な変更を迫るものです。

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