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ホーム > ニュース > プレスリリース > 世界初 地球シミュレータでCNT内の光化学反応を予測

世界で初めて地球シミュレータ上の高速計算を用いてカーボンナノチューブ内の光化学反応を予測 ~安価な材料の大量合成や新物質合成の応用へ~

2010年12月27日
日本電気株式会社

NECは、独立行政法人海洋研究開発機構(理事長 加藤康宏)に納入した高速スーパーコンピュータ「地球シミュレータ」(注1)を利用して、カーボンナノチューブ(注2)に包含された塩化水素分子へのレーザー照射により、効率的に水素を発生できる光化学反応を、世界で初めて計算機シミュレーションにより予測しました。
本シミュレーションは、水素発生だけでなく、レーザー照射に伴う既知の光化学反応の効率化による安価な材料の大量合成や、新物質合成にもつながる画期的な研究成果です。
本研究成果は、米国物理学会の有力誌フィジカルレビューレターズ電子版に12月7日に掲載されました。

地球シミュレータは、米国で11月に開催されたスーパーコンピューティングの国際会議SC10において、高速フーリエ変換(FFT)(注3)の計算で、性能評価にもとづくHPCチャレンジ・アワードの1位を取得しており、特にナノサイエンス、新物質探求や気象予測などの複雑な応用では、世界最高レベルの実行効率を実証しています。

本研究成果で使用したソフトウェアでも、計算全体の50%近くをこのFFTが占めているため、従来の計算機ではレーザー照射の計算に数ヶ月を要していましたが、地球シミュレータでは、わずか2日で完了しました。その結果、光の強度を様々に変えて、適切なレーザー照射条件を実用的な短期間で決定することに成功しました。

なお本研究は、海洋研究開発機構の共同利用研究テーマ「カーボンナノチューブの特性に関する大規模計算」にもとづき、実施されたものです。

「地球シミュレータ」は、その高い実効性能を活かして、広範な分野に応用されており、気候変動に関する政府間パネル(IPCC)第5次報告書に向けた地球温暖化の影響評価など環境問題に関する知見の創出や、地震・津波の高精度計算による防災減災への貢献をはじめ、エネルギー問題や新素材探求など、産業界とも連携して、利用分野の拡大を推進しています。
NECは今後も、「地球シミュレータ」をはじめとするスーパーコンピュータを利用した最先端の研究開発を、優れたHPC技術で支えてまいります。

以上

(注1) 地球シミュレータ

平成14年3月に運用を開始したベクトル型並列計算システム。平成21年3月に更新された新型「地球シミュレータシステム」は、「SX-9/E」160ノードから構成され、最大理論性能131TFLOPSを有する。また現在、世界最高速の1CPUコア性能(102.4GFLOPS)を有する。
* FLOPS:1秒間に実行可能な浮動小数点演算の数。1GFLOPSは、毎秒10億回、1TFLOPSは毎秒1兆回の演算速度をあらわす。

(注2) カーボンナノチューブ

飯島澄男 NEC特別主席研究員が、1991年に発見し、1993年にその多様な螺旋構造を解明した、ダイヤモンド・非晶質・グラファイト・フラーレンに次ぐ5番目の炭素材料。グラファイトシートが直径数ナノ(10億分の1)メートルに丸まった極細チューブ状構造を有している。カーボンナノチューブはその丸まり方、太さ、端の状態などによって、電気的・機械的・化学的特性などに多様性を示し、次世代産業に不可欠なナノテクノロジー材料として、世界中で注目されている材料。

(注3) HPCチャレンジアワード、高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)

高性能計算機の性能番付として主流であったTOP500ベンチマークで使用されるLinpack(連立方程式の計算)を補完し、メモリ-CPU間のデータ転送やCPU間のネットワークの性能など、多面的な観点から性能を評価する目的で、米国を中心にHPCチャレンジベンチマークが開発されている。中でも4つの指標には、アワードが与えられるが、高速フーリエ変換はそのひとつで、複雑な周期運動を複数のデジタル周波数成分の重ね合わせで表現する技術として、科学技術計算の他、画像処理、信号処理など、様々な分野で利用されている。

私たちNECグループは、
「人と地球にやさしい情報社会をイノベーションで実現する
グローバルリーディングカンパニー」を目指しています。

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