119th Colloquium of Center for Computational Sciences

119th Colloquium

Title:Finding Regularity in Problems with Irregularity

Speaker:Dr. Hiroshi Nakashima
(Academic Center for Computing and Media Studies, Kyoto University, Professor)

Date: November 27, 2017 (Mon), Time: 10:00-11:30

Venue: Center for Computational Sciences, International Workshop Room

Language: Japanese

Abstract:

Vectorized computation especially on scalar processors with wide SIMD mechanism requires regularity. For example, though such a processor has gather/scatter capability for irregular memory accesses, they are much less efficient than ordinary consecutive accesses mainly due to, in speaker’s opinion, the line-oriented configuration of caches. Unfortunately, real HPC programs often have such irregular accesses to a vector multiplied to a sparse matrix in CRS format, to a linear list to represent a set of objects, and so on, and thus fail to exploit SIMD-vector mechanism efficiently. However, HPC problems (not programs) with sparse matrices, dynamically configured sets, etc. may have some degree of regularity because such objects can be represented in some form with regularity. In this talk, a few examples in which regularity is found and exploited are presented to discuss the importance of programming effort and of the way to reduce the amount of efforts made by programmers.

Coordinator :Taisuke Boku

第119回計算科学コロキウムを、11月27日(月)10時より開催します

第119回計算科学コロキウムを、11月27日(月)に開催いたします。
多数のご来聴をお願いいたします。

場所:筑波大学 計算科学研究センター ワークショップ室
日時:2017年11月27日(月)10:00-11:30
講演タイトル:Finding Regularity in Problems with Irregularity
講演者氏名:中島浩(京都大学・学術情報メディアセンター・教授)
使用言語:日本語

要旨:Vectorized computation especially on scalar processors with wide SIMD mechanism requires regularity. For example, though such a processor has gather/scatter capability for irregular memory accesses, they are much less efficient than ordinary consecutive accesses mainly due to, in speaker’s opinion, the line-oriented configuration of caches. Unfortunately, real HPC programs often have such irregular accesses to a vector multiplied to a sparse matrix in CRS format, to a linear list to represent a set of objects, and so on, and thus fail to exploit SIMD-vector mechanism efficiently. However, HPC problems (not programs) with sparse matrices, dynamically configured sets, etc. may have some degree of regularity because such objects can be represented in some form with regularity. In this talk, a few examples in which regularity is found and exploited are presented to discuss the importance of programming effort and of the way to reduce the amount of efforts made by programmers.

世話人:朴 泰祐 

最先端共同 HPC 基盤施設のスーパーコンピュータ Oakforest-PACS のストレージが IO-500 で世界一位に認定

平成29年11月15日

最先端共同 HPC 基盤施設(東京大学情報基盤センター、筑波大学計算科学研究センター)
富士通株式会社

概要

アメリカ合衆国コロラド州デンバーで開催されているスーパーコンピューティング・カンファレンスにおいて,11月15日,最先端共同HPC基盤施設(東京大学情報基盤センターと筑波大学計算科学研究センターが共同運営)が運用し,富士通株式会社が構築した超並列クラスタ型スーパーコンピュータOakforest-PACSのストレージシステムが,ストレージ性能ランキングを示すIO-500リストにおいて,世界最高性能システムとして登録されました。

ストレージシステムとは,日常の業務を行うサーバとデータを保管するストレージ,およびそれらの装置をつなぐネットワークを含めたシステム全体の構成のことです。ストレージ性能は,大規模数値シミュレーションだけでなく,ビッグデータ・AI処理に極めて重要であることから,今回初めて,ストレージ性能の世界ランキングであるIO-500リストが公表されることになりました。

プレスリリース全文

プレスリリース:日欧共同研究開発プロジェクト「BigClouT」の つくば市における実証実験の実施について

NTT東日本と筑波大学は、11月1日よりつくば市において、「スマートシティにおける市民の影響力を拡張するビッグデータ・クラウド・IoT融合基盤技術」を活用し、訪日外国人へのサービス向上のための実証実験を実施します。

詳しくはこちらをご覧ください。

10月20-23日 全学停電のお知らせ

**10月の全学停電によるセンター閉鎖のお知らせ**

筑波大学全学停電の為センター及びスパコン別棟への出入りができませんのでご了承下さい。(ICカード認証も使えません)

また、期間中はセンターHPにもアクセスができなくなります。

 

期間: 10/20(金)  18:00  –  10/23(月)  8:30

118th Colloquium of Center for Computational Sciences

118th Colloquium

Title:Theoretical Vibrational Spectroscopy of Aqueous TMAO Solution under High Hydrostatic Pressure Conditions

Speaker:Dr. Sho Imoto
(Ruhr-Universitaet Bochum)

Date: October 25, 2017 (Wed), Time: 16:00-18:00

Venue: Center for Computational Sciences, Meeting Room D

Abstract:

Hydrogen bonds (H-bonds) play a significant role in liquid water, aqueous solutions, and bio-systems and, therefore, a deep understanding of H-bonds in liquid phases is of great importance. Although many theoretical and experimental studies have been devoted to understand their properties at ambient conditions, our knowledge of H-bonds under extreme conditions, such as high hydrostatic pressure (HHP) conditions in the kilo-bar regime, is not enough. Especially, the pressure response of aqueous trimethylamine N-oxide (TMAO) is of great interest because it works as a protecting osmolyte against high pressure denaturation. Vibrational spectroscopy is one of the most powerful methods to elucidate structure and dynamics of H-bonds. Concerning the theoretical side, quantitative analysis on IR spectra of H-bonding systems requires not only atomistic trajectories but also accurate dipole moments because the effects of induced dipole moments and charge transfer are not negligible in these cases. In this study, by using ab initio MD simulations, we analyzed IR spectra of TMAO(aq) under HHP conditions. The solvation structure of TMAO-oxygen changes dramatically under HHP conditions; threefold H-bonding structure is dominant at 1 bar, whereas three and fourfold H-bonding structures are almost equally populated at 10 kbar [1,2]. We found that the increase in the number of H-bonds can be observed as a skewness of the N-O stretch spectra since three and fourfold H-bonding structures have slightly different resonance frequencies [3]. 

[1] S. Imoto, H. Forbert, D. Marx, Phys. Chem. Chem. Phys. 17, 24224 (17). 
[2] C. Hölzl, P. Kibies, S. Imoto, R. Frach, S. Suladze, R. Winter, D. Marx, D. Horinek, S. M. Kast, J. Chem. Phys. 144, 144104 (2016).
[3] S. Imoto, P. Kibies, C. Rosin, R. Winter, S. M. Kast, D. Marx, Angew. Chem. Int. Ed. 55, 9534 (2016).

Coordinator : Yasuteru Shigeta, shigeta@ccs.tsukuba.ac.jp

Social gathering : 18:30 – 20:30  near Tsukuba Station
Registration required before 23 Oct.
[Contact adress : mshoji[at]ccs.tsukuba.ac.jp]

第118回計算科学コロキウムを、10月25日(水)16時より開催します

第118回計算科学コロキウムを、10月25日(水)に開催します。
多数のご来聴をお願い致します。

場所:筑波大学 計算科学研究センター 会議室D
日時:2017年10月25日 (水)16:00-18:00
講演タイトル:Theoretical Vibrational Spectroscopy of Aqueous TMAO Solution under High Hydrostatic Pressure Conditions
講演者氏名:井本翔博士(ルール大学ボーフム)
使用言語:英語

 
要旨:Hydrogen bonds (H-bonds) play a significant role in liquid water, aqueous solutions, and bio-systems and, therefore, a deep understanding of H-bonds in liquid phases is of great importance. Although many theoretical and experimental studies have been devoted to understand their properties at ambient conditions, our knowledge of H-bonds under extreme conditions, such as high hydrostatic pressure (HHP) conditions in the kilo-bar regime, is not enough. Especially, the pressure response of aqueous trimethylamine N-oxide (TMAO) is of great interest because it works as a protecting osmolyte against high pressure denaturation. Vibrational spectroscopy is one of the most powerful methods to elucidate structure and dynamics of H-bonds. Concerning the theoretical side, quantitative analysis on IR spectra of H-bonding systems requires not only atomistic trajectories but also accurate dipole moments because the effects of induced dipole moments and charge transfer are not negligible in these cases. In this study, by using ab initio MD simulations, we analyzed IR spectra of TMAO(aq) under HHP conditions. The solvation structure of TMAO-oxygen changes dramatically under HHP conditions; threefold H-bonding structure is dominant at 1 bar, whereas three and fourfold H-bonding structures are almost equally populated at 10 kbar [1,2]. We found that the increase in the number of H-bonds can be observed as a skewness of the N-O stretch spectra since three and fourfold H-bonding structures have slightly different resonance frequencies [3]. 

[1] S. Imoto, H. Forbert, D. Marx, Phys. Chem. Chem. Phys. 17, 24224 (17). 
[2] C. Hölzl, P. Kibies, S. Imoto, R. Frach, S. Suladze, R. Winter, D. Marx, D. Horinek, S. M. Kast, J. Chem. Phys. 144, 144104 (2016).
[3] S. Imoto, P. Kibies, C. Rosin, R. Winter, S. M. Kast, D. Marx, Angew. Chem. Int. Ed. 55, 9534 (2016).

 
世話人:重田育照 
懇親会: 18:30からつくばセンター界隈で懇親会を行います。
参加希望なされる方は10/23までに庄司 (mshoji[at]ccs.tsukuba.ac.jp)まで、
ご連絡頂けますようお願い致します。

【受賞】仝暁民准教授が2017年アメリカ物理学会フェロー(APS Fellow)に選出されました

量子物性部門の仝暁民准教授が2017年アメリカ物理学会フェロー(APS Fellow)に選出されました。

アメリカ物理学会フェローは、特に顕著な研究や重要な応用などによって物理学の発展に貢献したアメリカ物理学会会員から選出されます。

仝准教授の受賞理由は以下の通りです。

 

受賞理由

For seminal contributions to the molecular tunneling ionization theory and the development of generalized pseudo-spectral time-dependent method to study various processes in laser atom, molecule, and cluster interactions.

 

関連HP APS Fellowship

日本最速のスーパーコンピュータ Oakforest-PACS 一般公開します!

10月27日(金)、28日(土)に柏キャンパス一般公開2017のイベントが開催されます。
東京大学情報基盤センターでは、両日とも日本最速のスーパーコンピュータOakforest-PACSの見学(筑波大学計算科学研究センター 協力)および、スーパーコンピュータでのシミュレーション結果(流体計算、津波計算、気流計算など)を3次元に可視化できるシステムの体験をすることができます。(入場無料、予約不要)

日本最速のスーパーコンピュータ Oakforest-PACS を間近に見られるチャンスです。
ぜひご参加ください。

<概要>
 日程:2017年10月27日(金)、28日(土)
 場所:東京大学柏キャンパス第2総合研究棟
 会場案内図:情報基盤センター(第二総合研究棟[11])
<Oakforest-PACSの見学時間(予定)>
 27日(金) 13:15、14:00、14:45、15:30(4回実施)
 28日(土) 10:15、11:30、13:15、14:00、14:45、15:30(6回実施)

情報基盤センターイベント告知ページ

OFP利活用報告会 【10/6 情報を更新しました】

筑波大学計算科学研究センター設立25周年記念シンポジウムに引き続き、以下の日程でOFP 利活用報告会が開催されます。OFPに関する情報交換を兼ねて、学際共同利用プログラム成果・中間発表の一部をそちらで実施いたします。合わせて奮ってのご参加をお待ちしております。

開催概要

開催日時: 10月12日(木)13:30-17:30(予定)

場所:
 東京大学柏キャンパス 第2総合研究棟 315会議室2(地図
 東京大学情報基盤センター(本郷キャンパス浅野地区)4階遠隔会議室(地図※遠隔配信
 筑波大学計算科学研究センター 会議室A(地図※遠隔配信 (会場が変更になりました 10/6)

講演者:  
 井戸村泰宏(日本原子力研究開発機構)
 斎藤圭亮氏(東京大学)*
 佐々木勝一氏(東北大学)*
 廣川祐太氏(筑波大学)*
 八代尚(理化学研究所 計算科学研究機構)
 渡邊啓正(HPCシステムズ)

*の方は学際共同利用プログラム成果・中間発表を兼ねての講演となります。

主催: 最先端共同HPC基盤施設(JCAHPC)
共催: 東京大学情報基盤センター、筑波大学計算科学研究センター

 

プログラム、演題などの詳細は以下のURLからご確認ください。
http://www.cc.u-tokyo.ac.jp/event/jcahpc/05.html

第117回計算科学コロキウムを、10月13日(金)16時より開催します

第117回計算科学コロキウムを、10月13日(金)に開催します。
多数のご来聴をお願い致します。

場所:筑波大学 総合研究棟B 110
日時:2017/10/13(金) 16:00-17:00
講演タイトル:Molecular Modeling of Water-Air and Ice-Air Interfaces
講演者氏名:永田勇樹 博士
講演者所属:Max Planck Institute for Polymer Research, Bonn Group

要旨:Structure and dynamics of Interfacial water  governs the atmospheric chemistry, chemical reactions on aqueous interface, and high surface tension of water. Nevertheless, molecular level insight into interfacial water is not fully gained. In this talk, I shall focus on the two topics – water evaporation and anomaly of ice surface around 200 K -. For water evaporation, I would reveal that water evaporation is -NOT- a completely stochastic process. The evaporation of water occurs in a time-ordered motion of multiple water molecules. [1] This challenges the variability of the free energy description for such an event. For anomaly of ice surface, we combined the molecular dynamics simulation with sum-frequency generation spectroscopy [2] and reveal that ice surface generates the maximum number of the hydrogen bond around 200 K, [3] which seems counterintuitive for the entropy increase in the thermodynamics second law. I will discuss how ice surface is melt with increasing temperature.

[1] Y. Nagata, K. Usui, and M. Bonn, Phys. Rev. Lett. 115, 236102 (2015)
[2] F. Perakis, …, Y. Nagata, Chem. Rev. 116, 7590 (2016)
[3] W. J. Smits, T. Fujie, …, Y. Nagata, Phys. Rev. Lett. 119, 133003 (2017)

 
世話人:重田育照 
懇親会:18:30から北海道直送 魚鮮水産 BiViつくば店で懇親会を行います。
参加を希望なされる方は10/10までに庄司 (mshoji[at]ccs.tsukuba.ac.jp)まで、
ご連絡頂けますようお願い致します。
 

[Award] Professor Hiroyuki Kitagawa, Professor Toshiyuki Amagasa and more received the Best paper award on ICDIM 2017

Professor Hiroyuki Kitagawa, Professor Toshiyuki Amagasa and more received the Best paper award on the 12th International Conference on Digital Information Management (ICDIM 2017) (September 12-14, 2017).

The paper for receiving a prize is as follows:
Chihiro Sakazume, Hiroyuki Kitagawa, Toshiyuki Amagasa, “DIO: Efficient Interactive Outlier Analysis over Dynamic Datasets”, Proc. 12th International Conference on Digital Information Management (ICDIM 2017) , pp. 234-241, Fukuoka, Japan, September 12-14, 2017. 

The principle Feynman and Einstein could not find was discovered ~Why Faraday’s law and Lorentz force create the same electromotive force?~

Tsukuba, Japan – The Faraday’s induction formula (flux rule) of electromagnetism says that the electromotive force (emf) created in a conducting circuit is equal to the rate at which the magnetic flux through the conducting circuit changes as it is written on a high school text in physics. This emf can be calculated in two ways: either by using the Lorentz force formula and calculating the force acting on electrons in the moving conductor of the circuit; or via one of Maxwell’s equations (Faraday’s law) and calculating the change of the magnetic flux penetrating through the circuit. The Lorentz force formula and Maxwell’s equations are two distinct physical laws, yet the two methods yield the same results.

Why the two results coincide was not known. In other words, the flux rule consists of two physically different laws in classical theories. Interestingly, this problem was also a motivation behind the development of the theory of relativity by Albert Einstein. In 1905, Einstein wrote in the opening paragraph of his first paper on relativity theory, “It is known that Maxwell’s electrodynamics – as usually understood at the present time – when applied to moving bodies, leads to asymmetries which do not appear to be inherent in the phenomena.” But Einstein’s argument moved away from this problem and formulated special theory of relativity, thus the problem was not solved. 
Richard Feynman once described this situation in his famous lecture (The Feynman Lectures on Physics, Vol. II, 1964), “we know of no other place in physics where such a simple and accurate general principle requires for its real understanding an analysis in terms of two different phenomena. Usually such a beautiful generalization is found to stem from a single deep underlying principle. ・・・・・・ We have to understand the “rule” as the combined effects of two quite separate phenomena.”

Dr. Hiroyasu Koizumi’s study, recently published in the Journal of Superconductivity and Novel Magnetism, has revealed what is the “single deep underlying principle” in the “flux rule” envisaged by Feynman. It is a duality of the U(1) phase factor added on the wave function; it describes the translational motion of electrons, and also gives a time-dependent gauge potential that induces an effective electric field on the electrons. The former view corresponds to the result obtained by the Lorentz force formula, and the latter to the result using the Maxwell’s equation for the Faraday’s law.

Read full text ->   University of Tsukuba

Article: “Flux Rule, U (1) Instanton, and Superconductivity”, Journal of Superconductivity and Novel Magnetism at DOI: 10.1007/s10948-017-4302-3.

【受賞】北川博之教授、天笠俊之教授らが国際学会 The 12th International Conference on Digital Information Management (ICDIM 2017)においてBest Paper Awardを受賞

坂詰知完氏(CS専攻H28年度修了生)、北川博之教授 、天笠俊之教授は、2017年9月12日〜9月14日に福岡で開催された国際学会The 12th International Conference on Digital Information Management (ICDIM 2017)においてBest Paper Awardを受賞しました。

受賞対象となった論文は以下の通りです。

Chihiro Sakazume, Hiroyuki Kitagawa, Toshiyuki Amagasa, “DIO: Efficient Interactive Outlier Analysis over Dynamic Datasets”, Proc. 12th International Conference on Digital Information Management (ICDIM 2017) , pp. 234-241, Fukuoka, Japan, September 12-14, 2017. 

【インタビュー】「同時に学べる、理学系博士課程とコンピュータ科学の修士課程 〜デュアル・ディグリー プログラム〜」を掲載

研究者へのインタビューを交えながら、一般の方へわかりやすく計算科学研究センター(CCS)の取り組みを紹介する「研究者に聞く CCS Reports!」内に、新着インタビュー「同時に学べる、理学系博士課程とコンピュータ科学の修士課程 〜デュアル・ディグリー プログラム〜」を掲載しました。

デュアルディグリープログラムに在籍(取材当時)し、生物学とコンピュータサイエンスを同時に専攻する大学院生のインタビュー記事です。これから大学院を目指す学生の方、高校生の方などの今後の進路の参考になれば幸いです。

 

【デュアルディグリー プログラムについて】

計算科学研究センターでは、大学院「デュアルディグリープログラム」を推進しています。博士後期課程におけるサイエンス分野の研究と、博士前期課程でのコンピュータに関する研究を同時並行的に進め、サイエンス分野での博士号と、コンピュータ科学の修士号を同時期に取得することが可能です。

詳しくは 計算科学振興室 デュアルディグリープログラムをご覧ください。

 

【締切延長】計算科学研究センター25周年記念シンポジウム参加登録

10月10日(火)、11日(水)に、つくば国際会議場にて計算科学研究センター25周年記念シンポジウムおよび第9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 -計算科学の発展と将来-が開催されます。

また、10日 18:00〜計算科学研究センター25周年記念パーティーも開催されます。

参加登録締切を延長しました。皆様のご参加を心よりお待ち申し上げます。

詳細はこちら『計算科学研究センター25周年記念シンポジウム「計算科学の発展と将来」

参加申込フォーム https://www2.ccs.tsukuba.ac.jp/cgi-bin/sympo201710/form.cgi【登録締切 9/26】