富士通は2021年6月23日、製造業などの製品開発や技術研究で普及している商用アプリケーションを使った大規模・高精細なシミュレーションが、同社と理化学研究所が共同開発したスーパーコンピューター「富岳」などの上で高速に行えることを実証したと発表した。

 実証の中で、航空機の安定飛行に影響する振動現象をより詳しく捉えることができたり、電気自動車などのモーターのエネルギー効率向上につながる解析がこれまでより短時間でできたりすることをつかめた。製造業がより高い安全性を持つ航空機を設計したり、電気自動車などの性能を早期に向上させたりするなど、製品開発や技術研究の促進につながりそうだ。

 製造業などの産業界では、商用アプリケーションによるシミュレーションを、パソコンクラスターなどを使って実施してきた。しかし、実施するシミュレーションが大規模になったり、高精細になったりしていることから、計算結果を出すまでに長い時間がかかるといった課題が浮上している。

 そこで富士通は、商用アプリケーションによるシミュレーションが、大規模で高速な計算リソースを備える富岳や、富岳の技術を盛り込んでいる「FUJITSU Supercomputer PRIMEHPC」シリーズでできれば、課題を解決できると判断。2020年11月から2021年5月にかけて、商用アプリケーションベンダーに富岳やPRIMEHPCシリーズの開発環境や検証環境などを提供した上で、ベンダーと連携して動作検証を行った。高速に処理できるかどうか性能を分析したり、必要に応じてチューニングを行ったりしてきた。効率良く計算できるように並列処理技術の適用なども進めたという。

 動作検証を完了したのは、ソフトウェアクレイドルの熱流体解析アプリケーション「Cradle CFD | scFLOW」や、米Convergent Scienceの熱流体解析アプリケーション「CONVERGE」、JSOLの電磁界解析アプリケーション「JMAG」など8種類の商用アプリケーションだ。

 scFLOWについては、富岳が備える最大19万2000CPUコアを使って、航空機の飛行中に起こる機体の振動現象「バフェット」の予測に適用。翼などの表面にできる細かい空気の渦を表現できる「LES(Large Eddy Simulation)」と呼ぶ手法を使うことで、2億3700万要素の高精細なモデルを解析できた。飛行機の翼の表面上に生まれる細かい渦ができる現象など、バフェットの予測につながる事象を詳しく観測できるようになったという。

飛行機の翼の表面に関する熱流体解析の結果。右の結果が細かい空気の渦を表現できるLESと呼ぶ手法を使った解析結果。左の従来の手法に比べて変化を詳しく把握できる
飛行機の翼の表面に関する熱流体解析の結果。右の結果が細かい空気の渦を表現できるLESと呼ぶ手法を使った解析結果。左の従来の手法に比べて変化を詳しく把握できる
(出所:富士通)
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 さらにJMAGを使って電気自動車などの駆動用モーターのエネルギー損失に関するシミュレーションを実施。従来は数週間かかっていた計算を、富岳の8192CPUコアを使った並列実行によって、1日で終えることができたという。

 動作検証を済ませた商用アプリケーションは2021年6月から順次、各ベンダーが提供していく予定だ。富士通は今後も顧客企業のニーズを踏まえて、商用アプリケーションの動作検証を進めていく。PRIMEHPCの販売も進めていくことで、産業界における技術開発の発展などに貢献していきたい考えだ。