投稿者: 筑波大学計算科学研究センター

【受賞】原田准教授が分子シミュレーション学会2019年度学術賞を受賞

計算科学研究センターの原田 隆平准教授が分子シミュレーション学会2019年度学術賞を受賞いたしました（受賞日：2019年12月10日）。

受賞業績は以下の通りです。

受賞業績：タンパク質の機能発現に重要なレアイベントを抽出するサンプリング手法の開発

分子シミュレーション学会学術賞ページ

 

Machine Learning That Works Like a Dream

Researchers at the University of Tsukuba develop a machine-learning algorithm for automatically classifying the sleep stages of lab mice. Combining two techniques, they achieve 96.6% accuracy, which may help accelerate sleep research

Tsukuba, Japan – Researchers at the University of Tsukuba have created a new artificial intelligence program for automatically classifying the sleep stages of mice that combines two popular machine learning methods. Dubbed “MC-SleepNet,” the algorithm achieved accuracy rates exceeding 96% and high robustness against noise in the biological signals. The use of this system for automatically annotating data can significantly assist sleep researchers when analyzing the results of their experiments.

Scientists who study sleep often use mice as animal models to better understand the ways the activity in the brain changes during the various phases. These phases can be classified as awake, REM (rapid eye movement) sleep, and non-REM sleep. Previously, researchers who monitored the brainwaves of sleeping mice ended up with mountains of data that needed to be laboriously labeled by hand, often by teams of students. This represented a major bottleneck in the research.

Now, researchers at the University of Tsukuba have introduced a program for automatically classifying the stage of sleep that a mouse experienced based on its electroencephalogram (EEG) and electromyogram (EMG) signals, which record electrical activity in the brain and body, respectively. They combined two machine learning techniques, convolutional neural networks (CNN) and long short-term memory (LSTM) recurrent neural networks, to achieve accuracies that surpass those of the best existing automatic methods.

“Machine learning is an exciting new field of research with important applications that combine medicine with computer science. It allows us to automatically classify new data based on labeled examples,” corresponding author Kazumasa Horie explains. This is especially valuable when the patterns to look for are not well known, as with sleep stages. In this way, the algorithm can ‘learn” how to make complex decisions without being explicitly programed. In this project, the accuracy was very high because of the large dataset used. With over 4,200 biological signals, it was the biggest dataset of any sleep research so far. Also, by implementing a CNN, the algorithm showed high robustness against individual differences and noise.

The main advance in this work was to divide the task between the two machine learning methods. First a CNN was used to extract features of interest from the recordings of the electrical activity in the brain and body. These data were then passed to an LSTM to determine which features were most indicative of the sleep phase the mouse was experiencing. “We are optimistic that we can translate this work into classifying sleep stages in humans”, senior author Hiroyuki Kitagawa says. In the meantime, this program can already speed up the work of researchers in the field of sleep, which may lead to a much clearer understanding of how sleep operates.

Original Paper

The work is published in Scientific Reports as “MC-SleepNet: Large-scale Sleep Stage Scoring in Mice by Deep Neural Networks” (doi:10.1038/s41598-019-51269-8)

2019 CCS-EPCC Workshop

Date: December 3rd (Tue) – 4th (Wed), 2019
Venue: International Workshop Room, Center for Computational Sciences, University of Tsukuba

DAY-1 (December 3rd)

09:30-10:00 Recent Activities in CCS (Taisuke Boku, CCS, University of Tsukuba)
10:00-10:30 The UK Exascale Roadmap (Mark Parsons , EPCC, The University of Edinburgh)
10:30-10:45 BREAK
10:45-11:15 Development of FPGA-GPU combined application and FPGA-FPGA communication system (Norihisa Fujita, CCS, University of Tsukuba)
11:15-11:45 Crossing the chasm: Accelerating HPC codes using FPGAs (Nick Brown, EPCC, The University of Edinburgh)
11:45-12:15 NGIO: Next generation I/O for HPC (Michele Weiland, EPCC, The University of Edinburgh)
12:15-13:30 LUNCH
13:30-14:00 Accuracy improvement of Block Krylov subspace methods for linear systems with multiple right-hand sides (Hiroto Tadano, CCS, University of Tsukuba)
14:00-14:30 Analysis of parallel I/O use on the UK national supercomputing service, ARCHER using Cray’s LASSi and EPCC SAFE (Juan Herrera, EPCC, The University of Edinburgh)
14:30-15:00 Proactive preservation activities of cultural heritage by crowdsourcing (Hidehiko Shishido, CCS, University of Tsukuba)
15:00-15:15 BREAK
15:15-15:45 Accelerating regular path queries using FPGA (Kento Miura, CCS, University of Tsukuba)
15:45-16:15 Delivering easy-to-use frameworks to empower data-driven research (Rosa Filgueira, EPCC, The University of Edinburgh)
16:15-16:45 Application of Tensor Renormalization Group to Particle Physics (Yoshinobu Kuramashi, CCS, University of Tsukuba)
16:45-17:15 Future climate projection considering the coupled effects of global warming and local urbanization (Doan Quang Van, CCS, University of Tsukuba)

DAY-2 (Dececmber 4th)

09:30-10:00 A New TDDFT Method for Isolated Systems (Xiao-Min Tong, CCS, University of Tsukuba)
10:00-10:30 Simulations of galaxy formation with radiative transfer and its application for near-infrared bio-imaging (Hidenobu Yajima, CCS, University of Tsukuba)
10:30-11:00 Extreme scale computational imaging for radio astronomy and medical imaging (Adrian Jackson, EPCC, The University of Edinburgh)
11:00-11:30 Phylogenomic analyses unveiled multiple endosymbioses of pedinophycean green algae in distantly related dinoflagellates (Yuji Inagaki, CCS, University of Tsukuba)
11:30-12:30 FUTURE PLAN & WRAP UP
12:30- LUNCH

GPU Bootcamp 参加募集（2019/12/2）

GPU Bootcamp 参加募集

筑波大学計算科学研究センターでは、NVIDIA社の協力の下、OpenACC言語によるGPUコンピューティングに関するセミナー「GPU Bootcamp」を開催します。OpenACCやGPUの初心者の方からある程度経験のある方まで、どなたでも自由に参加頂けます。参加費は無料です。
特に、筑波大学計算科学研究センターのGPU+FPGAクラスタであるCygnusのユーザの方、これから同システムを使ってみようという方の積極的な参加を歓迎します。

GPU Bootcamp は科学者や研究者の方々が、GPU コンピューティングを始めるのに必要なスキルを、素早く学ぶためのイベントです。このイベントでは、以下のことを学びます。
① GPU コンピューティングと、GPU プログラミングの概要
② OpenACC の基礎（講義、ハンズオン、ミニアプリの GPU 化チャレンジ）

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開催日時    ：2019年 12月2日(月)　10:00 – 18:00
場所　　    ：筑波大学 計算科学研究センター ワークショップ室(https://www.ccs.tsukuba.ac.jp/)
モデレータ   ：丹　愛彦 (エヌビディア合同会社)
申込期限    ：2019年 11月29日（金）17:00
申込方法    ：下記ページの申し込みフォームより、お申込みください。
                https://forms.gle/Fr3bEkQAfqRZaHdc6
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＊参加者の方は、【受講に際しまして】を必ずご確認下さい。

当日のアジェンダ

Part 1: OpenACC で始める GPU Computing (10:00 – 12:00)
  – GPU programming 入門
  – OpenACC 入門
  – OpenACC によるデータ管理

昼食: 12:00-13:00（昼食の用意はございません。学内の食堂等を適宜ご利用下さい。）

Part 1: OpenACC で始める GPU Computing (続き) (13:00-14:00)
  – はじめての Gangs, Workers, and Vectors

Part 2: ミニアプリ チャレンジ (14:00 – 18:00)

休憩: 適宜

【受講に際しまして】
– Cygnusアカウントをお持ちでない方はセミナー用のゲストアカウントを作成いたしますので、ssh公開鍵を kobayashi at cs.tsukuba.ac.jp (at は @ に置き換えてください) までご送付ください。

– 当日は参加者ご自身でノートPCを持参して頂き、そこからハンズオンセッションで使用するスーパーコンピュータ (Cygnus) に ssh でログインして頂きます。ログインに必要な情報はこちらで提供しますが、ssh ログイン環境及び無線LANが備わっているPCをご持参下さい。

– エディタ(vi や emacs など) による、ファイルの編集ができる必要があります。

– Linux でのコマンドライン操作の経験があることが望ましいです。

 

［宇宙物理研究部門］研究員公募（締切：2020年1月10日）

募集人員：　研究員　1名

所属組織：　筑波大学　計算科学研究センター　宇宙物理研究部門

専門分野：　宇宙物理学（理論または観測）

職務内容：

計算科学研究センター宇宙物理研究部門では，科学研究費 基盤研究(A)「多重AGNの統合研究で紐解く超巨大ブラックホールの起源」（2019年度～2023年度，代表者 梅村雅之）に基づき，観測研究者と連携し超巨大ブラックホールと銀河の共進化に関わる研究を推進しています。本研究では，詳細な理論シミュレーションと，新たなサーベイ観測を組み合わせて，多重AGNをもつ原始銀河の統合アプローチにより共進化過程の解明を目指しています。理論では，銀河形成シミュレーションに多重AGNの形成・進化を取り入れた新たなモデルを構築します。観測では，すばる望遠鏡/HSC用の新たな狭帯域フィルター(NB506)を製作し，赤方偏移2～3における多重AGNの候補天体を探査し，面分光追観測を実施します。本公募では，この科学研究費による研究員として，理論もしくは観測的なアプローチで本研究に参画して頂ける方を求めます。

着任時期：　2020年4月1日

任　　期：　2023年3月31日まで（1年間延長の可能性あり）

給　　与：　年俸制（本学規則による）（年俸額は，経歴等を考慮し決定）

応募資格：　博士の学位を有する者又は2020年3月に博士の学位取得見込みの方

提出書類：

　（1）履歴書（写真貼付）

　（2）業績リスト（査読論文とその他を区別すること）

　（3）これまでの研究の概要

　（4）研究計画と今後の抱負

　（5）照会可能者２名以上の氏名・連絡先

応募締切：　2020年1月10日（金）17:00 必着

 

応募方法：

上記提出書類を一つのpdfファイルにし，電子メールの添付ファイルにて

umemura_AT_ccs.tsukuba.ac.jp （_AT_を@に置き換え）

に送付してください。

（応募者には，受領の返信をしますので確認してください。）

 

問合せ先：〒305-8577 茨城県つくば市天王台 1-1-1

　　　　　筑波大学計算科学研究センター　梅村　雅之

Tel: 029-853-6494, Email: umemura_AT_ccs.tsukuba.ac.jp

 

その他：

筑波大学では男女雇用機会均等法を遵守した人事選考を行っています。

SC19 Booth Talk Schedule!

◆We will have a booth talk session in Exhibition at SC19!

“FPGA-FPGA Optical Communication Feature”

We invited the three specialists who are developing some feature/technology to utilize recent FPGA chips with high speed (up to 100Gbps) optical links. It is a good opportunity to share the knowledge/experience/technology on how to utilize it on HPC and other applications.

Booth Talk Schedule @Booth #1943
Nov. 20 (Wed)

14:00–14:15 Taisuke Boku
CCS, University of Tsukuba
“CIRCUS: Computation/Communication Unified Framework on FPGA and its optical link”
14:15-14:30 Torsten Hoefler
ETHZ
“MPI-style streaming messaging on FPGAs”
14:30-14:45 Kentaro Sano
R-CCS, RIKEN
“Networks of FPGA Cluster with High Flexibility of Resource Allocation”

Taisuke Boku “CIRCUS: Computation/Communication Unified Framework on FPGA and its optical link”

Abstract:
The latest FPGA provides multiple ports of very high performance external communication links as well as large capacity of logic elements for computation and memory. For various HPC applications, we are developing a framework to realize computation and communication unification in pipelined manner with easy API utilized on user-level OpenCL programming. This system is named CIRCUS (Communication Integrated Reconfigurable CompUting System) working on our new multi-hybrid cluster Cygnus in CCS, University of Tsukuba. In this talk we will present the concept and overview of the system with several performance evaluation.

Torsten Hoefler  “MPI-style streaming messaging on FPGAs”

Abstract:
Distributed memory programming is the established paradigm used in high-performance computing (HPC) systems, requiring explicit communication between nodes and devices. When FPGAs are deployed in distributed settings, communication is typically handled either by going through the host machine, sacrificing performance, or by streaming across fixed device-to-device connections, sacrificing flexibility. We present Streaming~Message~Interface~(SMI), a communication model and API that unifies explicit message passing with a hardware-oriented programming model, facilitating minimal-overhead, flexible, and productive inter-FPGA communication. Instead of bulk transmission, messages are streamed across the network during computation, allowing communication to be seamlessly integrated into pipelined designs. We present a high-level synthesis implementation of SMI targeting a dedicated FPGA interconnect, exposing runtime-configurable routing with support for arbitrary network topologies, and implement a set of distributed memory benchmarks. Using SMI, programmers can implement distributed, scalable HPC programs on reconfigurable hardware, without deviating from best practices for hardware design.
 
Kentaro Sano “Networks of FPGA Cluster with High Flexibility of Resource Allocation”
 
Abstract:
The data-flow computing with a lot of FPGAs is one of the promising approaches for scalable and high-performance computing in the forthcoming Post-Moore era.
We are researching it with an experimental system of FPGA cluster, which has high flexibility in allocating resources of FPGAs to host CPUs. We introduce the progress of the system development.

131st Colloquium of Center for Computational Sciences

131st Colloquium

Title: Subgraph Isomorphism Search: Overview and State-of-the-Art Approaches 

Speaker: John Wang（Associate Professor, Griffith University, Australia）

Date: November 18, 2019 (Mon)

Time: 10:30-11:30

Venue: Center for Computational Sciences, Meeting Room A

Language: English

Abstract:
Given data graph G and query graph P, subgraph isomorphism search is to find subgraphs of G that are isomorphic (i.e., structurally identical) to P.  The problem finds numerous applications, but is computationally  intractable.  Over the years the problem has attracted researchers from different fields, and many algorithms have been proposed.  Roughly, these algorithms can be grouped into three types: those based on Constraint Solving; those based on Depth-First Search and Backtracking; and those  based on Relational Join. In this talk, I will first give a brief overview of  each of these types of algorithms, and then provide the main ideas on the most recent Backtracking algorithms proposed by Database researchers (including our own work).  I will also discuss some variations of problem.

Bio：
John (Junhu) Wang received his PhD in Computer Science in 2003 from Griffith University, Australia.  He is currently an associate professor at the same university. Before joining Griffith University as an academic staff, he worked as a lecturer at Monash University, Australia from September 2001 to February 2003.  His current research interest is in Graph Query  Processing, Knowledge Representation, Social Network Analysis, and Text Data Analysis.  Previously, he worked on Constraint Reasoning, XML and Tree Pattern Query Processing. More details about Dr Wang can be found at http://www.ict.griffith.edu.au/~jw/.

Coordinator :Toshiyuki Amagasa

130th Colloquium of Center for Computational Sciences

130th Colloquium

Title: Introduction to NCAR and the Research Applications Laboratory

Speaker: Dr.Fei Chen 
Research Applications Laboratory (RAL)
National Center for Atmospheric Research (NCAR), Boulder, CO, USA

Date: November 20, 2019 (Wed)

Time: 15:00-17:00

Venue: Center for Computational Sciences, Meeting Room B

Language: English

Abstract:
　The National Center for Atmospheric Research (NCAR) was established by the National Science Foundation in 1960 with the vision being a world-class research center leading, promoting and facilitating innovation in the atmospheric and related Earth and Sun systems sciences. This presentation will briefly introduce NCAR and its seven laboratories, and then focus on the Research Applications Laboratory (RAL). RAL’s main mission is to conduct fundamental and use-inspired research that contributes to the understanding of the Earth system, extend the capabilities of the scientific community, and transfer knowledge and technology for the betterment of society. We will introduce RAL research and development efforts, and technology highlight.

Coordinator :Hiroyuki Kusaka

129th Colloquium of Center for Computational Sciences

129th Colloquium

Title: Understand and improve uncertainties in land-surface model

Speaker: Dr.Fei Chen 
Research Applications Laboratory (RAL)
National Center for Atmospheric Research (NCAR), Boulder, CO, USA

Date: November 15, 2019 (Fri)

Time: 10:00-12:00

Venue: Center for Computational Sciences, Meeting Room A

Language: English

Abstract:
　Uncertainties in land-surface models (LSMs) parameterization and parameters, in atmosphere forcing conditions used to drive LSMs severely limit their applications in understanding the role of land-atmosphere interactions on weather and climate. To assess these uncertainties, we conducted physical ensemble simulations for selected observation sites. The Noah with multiparameterization (Noah-MP) community land model was used to perform 1152 physics ensemble experiments. We will present results of using two statistical methods (natural selection and Tukey’s test) to identify the range of uncertainties associated with atmospheric forcing conditions, vegetation parameter, and sub-processes, and to mitigate those uncertainties to obtain similar performance to the ensemble mean of the “best” ensemble experiment. We will also discuss impacts of these uncertainties on regional climate simulations.

　Advancing the understanding of the nexus among food, energy, and water systems has recently emerged as a new science frontier, and the research community started modeling agricultural management in earth-system models to develop an integrated modeling tool for investigating relevant land-atmosphere interactions and agriculture sustainability issues. We discuss progress in developing of agricultural management (crop-growth, irrigation, tile drainage) models in Noah-MP and WRF-Crop. Especially, we will focus on the uncertainties in transitioning these agriculture models from field scales to continental scales.

Coordinator :Hiroyuki Kusaka

[Award] Assistant Professor Sato received Young Scientist Award of the Physical Society of Japan, 2020

Assistant Professor Shunsuke Sato in CCS received an Young Scientist Award of the Physical Society of Japan, 2020.

Division: Division 5 (Optical Properties of Condensed Matter)

Research topic: Theoretical study of attsecond electron dynamics in condenced matter

Articles：
“Attosecond dynamical Franz-Keldysh effect in polycrystalline diamond,” M. Lucchini, S. A. Sato, A. Ludwig, J. Herrmann, M. Volkov, L. Kasmi, Y. Shinohara, K. Yabana, L. Gallmann, U. Keller, Science 353, 916 (2016).

“Attosecond optical-field-enhanced carrier injection into the GaAs conduction band,” Fabian Schlaepfer, Matteo Lucchini, Shunsuke A. Sato, Mikhail Volkov, Lamia Kasmi, Nadja Hartmann, Angel Rubio, Lukas Gallmann, Ursula Keller, Nature Physics 14, 560 (2018).

“Role of intraband transitions in photocarrier generation,” Shunsuke A. Sato, Matteo Lucchini, Mikhail Volkov, Fabian Schlaepfer, Lukas Gallmann, Ursula Keller, Angel Rubio, Phys. Rev. B 98, 035202 (2018).

 

Please refer to the URL below for more detail.

https://www.jps.or.jp/english/file/14th_wakate2020.pdf

第131回計算科学コロキウムを、11月18日（月）10:30より開催します

第131回計算科学コロキウムを、11月18日（月）に開催いたします。多数のご来聴をお待ちしております。

場所：筑波大学　計算科学研究センター　会議室A  
日時：2019年11月18日（月）10:30-11:30

講演タイトル：
Subgraph Isomorphism Search: Overview and State-of-the-Art Approaches 

講演者氏名：John Wang（豪・グリフィス大学・準教授）

使用言語：英語

アブストラクト：
 Given data graph G and query graph P, subgraph isomorphism search is to find subgraphs of G that are isomorphic (i.e., structurally identical) to P.  The problem finds numerous applications, but is computationally  intractable.  Over the years the problem has attracted researchers from different fields, and many algorithms have been proposed.  Roughly, these algorithms can be grouped into three types: those based on Constraint Solving; those based on Depth-First Search and Backtracking; and those  based on Relational Join. In this talk, I will first give a brief overview of  each of these types of algorithms, and then provide the main ideas on the most recent Backtracking algorithms proposed by Database researchers (including our own work).  I will also discuss some variations of problem.

Bio：
John (Junhu) Wang received his PhD in Computer Science in 2003 from Griffith University, Australia.  He is currently an associate professor at the same university. Before joining Griffith University as an academic staff, he worked as a lecturer at Monash University, Australia from September 2001 to February 2003.  His current research interest is in Graph Query  Processing, Knowledge Representation, Social Network Analysis, and Text Data Analysis.  Previously, he worked on Constraint Reasoning, XML and Tree Pattern Query Processing. More details about Dr Wang can be found at http://www.ict.griffith.edu.au/~jw/.

世話人：天笠俊之

128th Colloquium of Center for Computational Sciences

128th Colloquium

Title: Recent progress and challenge in observing and modeling effects of urbanization

Speaker: Dr.Fei Chen 
Research Applications Laboratory (RAL)
National Center for Atmospheric Research (NCAR), Boulder, CO, USA

Date: November 12, 2019 (Tue)

Time: 10:00-12:00

Venue: Center for Computational Sciences, Meeting Room A

Language: English

Abstract:
  Today’s changing climate poses two formidable challenges: 1) the projected climate change by IPCC will lead to more frequent occurrences of heat waves, severe weather, and floods, and 2) the current trend of population increase and urban expansion is expected to continue. The combined effect of global climate change and rapid urban growth, accompanied with economic and industrial development, will inevitably make people living in cities more vulnerable to a number of the urban environmental problems. It is imperative to employ integrated modeling systems to accurately represent the land-atmosphere interactions cross various temporal and spatial scales in order to assess such problems. In this paper, we will discuss community efforts in modeling urbanization effects in regional and global models (e.g., WRF and CESM), including recent enhancements to urban hydrologic models and new modeling capabilities in addressing urban heat-island mitigation strategies. This paper will also discuss recent observation projects and the observed effects of urbanization on precipitation extremes. We will conclude this paper with a short discussion on current challenges in urban modeling.

Coordinator :Hiroyuki Kusaka

【受賞】佐藤助教が第14回日本物理学会若手奨励賞を受賞

計算科学研究センターの佐藤駿丞助教が第14回日本物理学会若手奨励賞を受賞いたしました。

受賞内容は以下の通りです。

領域名：領域５　光物性

対象研究：固体におけるアト秒電子ダイナミクスの理論的研究

対象論文：
“Attosecond dynamical Franz-Keldysh effect in polycrystalline diamond,” M. Lucchini, S. A. Sato, A. Ludwig, J. Herrmann, M. Volkov, L. Kasmi, Y. Shinohara, K. Yabana, L. Gallmann, U. Keller, Science 353, 916 (2016).

“Attosecond optical-field-enhanced carrier injection into the GaAs conduction band,” Fabian Schlaepfer, Matteo Lucchini, Shunsuke A. Sato, Mikhail Volkov, Lamia Kasmi, Nadja Hartmann, Angel Rubio, Lukas Gallmann, Ursula Keller, Nature Physics 14, 560 (2018).

“Role of intraband transitions in photocarrier generation,” Shunsuke A. Sato, Matteo Lucchini, Mikhail Volkov, Fabian Schlaepfer, Lukas Gallmann, Ursula Keller, Angel Rubio, Phys. Rev. B 98, 035202 (2018).

 

受賞に関する詳細情報は以下をご参照ください。

https://www.jps.or.jp/activities/awards/jusyosya/wakate2020.php#r5

計算メディカルサイエンス事業部発足キックオフシンポジウム（2019/12/6）

計算メディカルサイエンス事業部発足キックオフシンポジウムの開催についてご案内いたします。

 

 

 

[ポスターPDF]

開催案内

タイトル 計算メディカルサイエンス事業部発足キックオフシンポジウム
主催 筑波大学 計算科学研究センター
日時 2019年12月6日（金）9:00-17:30
会場 筑波大学　計算科学研究センター　国際ワークショップ室
参加費 無料　懇親会費 3,000円
アクセス 筑波大学までのアクセス / CCSアクセスマップ
問い合わせ シンポジウム問い合わせ窓口
pr[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@に置き換えていただくようお願いいたします。

プログラム

9:00-9: 10 開会挨拶
梅村 雅之（筑波大CCS・計算メディカルサイエンス事業部長）
Session 1　計算生体分子医科学　座長：重田育照
9:10-9:30 「中分子環状ペプチドの膜透過性を評価する分子シミュレーション手法の開発」
原田 隆平（筑波大CCS）
9:30-9:50 「分子動力学シミュレーションを用いた標的タンパク質の分子認識機構の解明」
吉野 龍之介（筑波大医学医療系）
9:50-10:10 「ペプチド創薬支援のための膜透過性および血漿タンパク質結合率予測」
秋山 泰（東工大）
10:10-10:30 「インシリコ創薬の手法を用いたキナーゼ阻害剤の開発」
藤本 和宏（名古屋大)
休憩（10:30-10:50）
Session 2　睡眠ビッグデータ解析・自動診断   座長：天笠俊之
10:50-11:10 「『眠気』の実体とはなにか？」
柳沢 正史（筑波大IIIS）
11:10-11:30 「AIが実現する家庭での睡眠計測ビジネス」
藤原 正明（株式会社S’UIMIN）
11:30-11:50 「機械学習を用いた睡眠データ自動解析－全体概要とマウス睡眠解析－」
北川 博之（筑波大CCS）
11:50-12:10 「機械学習を用いた睡眠データ自動解析－ヒト睡眠解析－」
堀江 和正（筑波大CCS）
昼休憩（12:10-13:20）　
Session 3　3DCGバーチャル手術　座長：北原格
13:20-13:40 「肝切除ナビゲーション開発の挑戦」
大城 幸雄（東京医科大）
13:40-14:00 「VRシミュレーションラボ」
矢野 博明（筑波大システム情報系）
14:00-14:20 「逐次更新による大変形有限要素法シミュレーション」
黒田 嘉宏（筑波大システム情報系）
14:20-14:40 「３次元人物追跡を応用した手術支援の可能性と課題」
宍戸 英彦（筑波大CCS）
休憩（14:40-15:00）
Session 4　計算光バイオイメージング 　座長：梅村雅之
15:00-15:25 「光学特性値と生体内光伝搬数理モデル」
星 詳子　（浜松医科大）
15:25-15:50 「深層学習を用いたCTとPET/SPECTの画像再構成」
工藤 博幸（筑波大システム情報系）
15:50-16:15 「生体光イメージングに向けた並列輻射輸送計算コードの開発」
矢島 秀伸（筑波大CCS）
パネルディスカッション－分野間連携を見据えて－
16:15-17:30

総合司会：
梅村 雅之（筑波大CCS計算メディカルサイエンス事業部長）

パネリスト
・重田 育照（筑波大CCS）
・北川 博之（筑波大CCS）
・北原 格（筑波大CCS）
・工藤 博幸（筑波大システム情報系）
懇親会（17:30-　会議室A）

 

睡眠ステージを自動的に判定する手法を開発 ～マウス4,200匹の睡眠時生体信号を学習・解析～

筑波大学計算科学研究センター　北川博之教授、堀江和正助教、塩川浩昭助教および、国際統合睡眠医科学研究機構（WPI-IIIS）　柳沢正史教授、船戸弘正客員教授らの研究グループは、マウスの脳波や筋電位からその睡眠ステージを自動的に判定する手法を開発しました。本手法は、睡眠の基礎研究の基盤充実や高度化につながると考えられます。

睡眠の基礎研究では、遺伝子や薬品が睡眠にどのような影響を与えるか調査すべく、マウスを用いた実験がよく行われます。マウスの脳波・筋電位からその睡眠ステージ（覚醒・ノンレム睡眠・レム睡眠）を判定する「睡眠ステージ判定」は、 これらの実験における重要な検査の一つです。しかし、本検査は多くの時間と労力を必要とすることから、研究におけるボトルネックの一つとなっていました。

この問題を解決すべく、本研究では睡眠ステージ自動判定手法（MC-SleepNet）を開発しました。これは、脳波・筋電位と睡眠ステージの対応関係を深層学習モデルで学習し、前者から後者を推定するもので、判定に有効な波形の特徴の自動的な発見・利用、 睡眠ステージの変遷法則の獲得といった機能を有しています。これらの機能は、畳み込みニューラルネットや、Long short-terms memory などの手法により実現しています。

また、本研究では、深層学習モデルの訓練や性能評価に、4,200匹ものマウスから計測した生体信号を使用しています。これは従来研究の約40倍に相当する最大規模のデータセットで、高い精度やノイズに対する頑健性を確保しています。また、本データセットを精度検証に利用すると、多種多様な脳波・筋電位データに対して、安定したステージ判定を行えることが示されており、本手法は信頼性が高く、睡眠研究の効率化にも大きく貢献できると考えられます。

図　マウス睡眠ステージと自動判定
一般に、マウスの睡眠は脳波（EEG）や筋電位（EMG）の状態から覚醒（Wake）、ノンレム（Non-REM）、レム（REM）の3ステージに分類されます。これまでは専門家による目視でこれらのステージを判定していましたが、非常に時間がかかっていました。本手法は専門家との判定一致率96．6%を達成、専門家の代替として睡眠ステージを判定することが可能です。

プレスリリース本文

第130回計算科学コロキウムを、11月20日（水）15:00より開催します

第130回計算科学コロキウムを、11月20日（水）に開催いたします。多数のご来聴をお待ちしております。

場所：筑波大学　計算科学研究センター　会議室B
日時：2019年11月20日（水）15:00-17:00

講演タイトル：Introduction to NCAR and the Research Applications Laboratory

講演者氏名　：Dr.Fei Chen   (NCAR)
Research Applications Laboratory (RAL)
National Center for Atmospheric Research (NCAR), Boulder, CO, USA

使用言語　　：英語

アブストラクト：
　The National Center for Atmospheric Research (NCAR) was established by the National Science Foundation in 1960 with the vision being a world-class research center leading, promoting and facilitating innovation in the atmospheric and related Earth and Sun systems sciences. This presentation will briefly introduce NCAR and its seven laboratories, and then focus on the Research Applications Laboratory (RAL). RAL’s main mission is to conduct fundamental and use-inspired research that contributes to the understanding of the Earth system, extend the capabilities of the scientific community, and transfer knowledge and technology for the betterment of society. We will introduce RAL research and development efforts, and technology highlight.

世話人　　　：日下博幸

第129回計算科学コロキウムを、11月15日（金）10:00より開催します

第129回計算科学コロキウムを、11月15日（金）に開催いたします。多数のご来聴をお待ちしております。

 

場所：筑波大学　計算科学研究センター　会議室A
日時：2019年11月15日（金）10:00-12:00

講演タイトル：
Understand and improve uncertainties in land-surface model

講演者氏名：Dr.Fei Chen  
Research Applications Laboratory (RAL)
National Center for Atmospheric Research (NCAR), Boulder, CO, USA

使用言語：英語

アブストラクト：
　Uncertainties in land-surface models (LSMs) parameterization and parameters, in atmosphere forcing conditions used to drive LSMs severely limit their applications in understanding the role of land-atmosphere interactions on weather and climate. To assess these uncertainties, we conducted physical ensemble simulations for selected observation sites. The Noah with multiparameterization (Noah-MP) community land model was used to perform 1152 physics ensemble experiments. We will present results of using two statistical methods (natural selection and Tukey’s test) to identify the range of uncertainties associated with atmospheric forcing conditions, vegetation parameter, and sub-processes, and to mitigate those uncertainties to obtain similar performance to the ensemble mean of the “best” ensemble experiment. We will also discuss impacts of these uncertainties on regional climate simulations.

　Advancing the understanding of the nexus among food, energy, and water systems has recently emerged as a new science frontier, and the research community started modeling agricultural management in earth-system models to develop an integrated modeling tool for investigating relevant land-atmosphere interactions and agriculture sustainability issues. We discuss progress in developing of agricultural management (crop-growth, irrigation, tile drainage) models in Noah-MP and WRF-Crop. Especially, we will focus on the uncertainties in transitioning these agriculture models from field scales to continental scales.

世話人　　　：日下博幸

第128回計算科学コロキウムを、11月12日（火）10:00より開催します

第128回計算科学コロキウムを、11月12日（火）に開催いたします。多数のご来聴をお待ちしております。

 

場所：　筑波大学　計算科学研究センター　会議室A
日時：　2019年11月12日（火）10:00-12:00

講演タイトル：
Recent progress and challenge in observing and modeling effects of urbanization

講演者氏名：　Dr.Fei Chen 
Research Applications Laboratory (RAL)
National Center for Atmospheric Research (NCAR), Boulder, CO, USA

使用言語：　英語

アブストラクト：

Today’s changing climate poses two formidable challenges: 1) the projected climate change by IPCC will lead to more frequent occurrences of heat waves, severe weather, and floods, and 2) the current trend of population increase and urban expansion is expected to continue. The combined effect of global climate change and rapid urban growth, accompanied with economic and industrial development, will inevitably make people living in cities more vulnerable to a number of the urban environmental problems. It is imperative to employ integrated modeling systems to accurately represent the land-atmosphere interactions cross various temporal and spatial scales in order to assess such problems. In this paper, we will discuss community efforts in modeling urbanization effects in regional and global models (e.g., WRF and CESM), including recent enhancements to urban hydrologic models and new modeling capabilities in addressing urban heat-island mitigation strategies. This paper will also discuss recent observation projects and the observed effects of urbanization on precipitation extremes. We will conclude this paper with a short discussion on current challenges in urban modeling.

世話人　　　：日下博幸

[高性能計算システム研究部門] 教授または准教授公募（締切：2019年12月9日）

募集人員：教授または准教授1名

所　　属：高性能計算システム研究部門

専門分野：HPC・ビッグデータ・AIにおけるシステムソフトウェア・システムアーキテクチャ

職務内容：
計算科学研究センターでは、計算機科学と計算科学の研究者が協力してスーパコンピュータの設計を行い、計算科学・ビッグデータ・AIを推進しています。本公募は、スーパコンピュータで計算科学・ビッグデータ・AIを推進するためのシステムソフトウェア・システムアーキテクチャに関する研究、特に演算加速装置を用いた研究を行っていただける方を求めます。着任後は意欲的にアプリケーション分野とも連携していただける方を希望します。また、情報学群情報科学類ならびに理工情報生命学術院システム情報工学研究群情報理工学位プログラムにおいて、教育・研究指導を担当していただきます。

任　　期：なし

応募資格：博士の学位を有し、専門分野において優れた研究業績があり、HPC・ビッグデータ・AIにおけるシステム研究と大学院・学類における研究・教育に熱意を有する方

着任時期：2020年4月1日以降のなるべく早い時期　

提出書類：
1) 希望職位（「教授希望」「准教授希望」「教授または准教授希望」のいずれか）
2) 履歴書（写真貼付、連絡先と電子メールアドレスを明記）
3) 業績リスト（査読論文とその他を区別すること）
4) 主要論文別刷5編（うち4編以上は最近5年以内のもの）
5) これまでの研究の概要（主要論文を適宜参照し1,500字程度）
6) 着任後の研究計画と教育に関する抱負(1,500字程度)
7) 外部資金の獲得状況
8) 意見書2通以上、または照会可能者2名以上の氏名・所属・連絡先
以上について、紙媒体と共にUSBメモリなどのデジタル媒体にPDF形式で記録したものを同封してください。書類選考の後、面接選考（プレゼンテーション含む）を実施します。

応募締切：2019年12月9日（月）必着

照 会 先：
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主任 朴 泰祐
Email: taisuke[at]ccs.tsukuba.ac.jp

応募書類送付先：
〒305-8577 つくば市天王台 1-1-1
筑波大学計算科学研究センター センター長 朴 泰祐

封筒には「計算科学研究センター高性能計算システム研究部門教員応募書類在中」と朱書し、簡易書留か宅急便で送付してください。応募書類とデジタル媒体は選考終了後、適切に破棄します。

その他：
計算科学研究センターは、文部科学省共同利用・共同研究拠点に認定されており、計算機共同利用を含む学際計算科学を推進しています。筑波大学では男女雇用機会均等法を遵守した人事選考を行っています。