(注5)の研究チーム(注6)が、メチルラジカル(CH3)、アンモニア(NH3)、酸素(O2)について、分子の挙動を解明するための最適化問題を精密に計算することに世界で初めて成功しました。メカニズムの解明によって、新薬や新素材の開発に貢献できます。今後は、物理・化学の分野のみならず、自然科学や、制御設計や信号・画像処理などの工学、社会科学の分野で、幅広い応用が期待されます。スーパーコンピュータで出来ることスーパーコンピュータ(以下、スパコン)は、その時代の一般的なコンピュータでは解くことが困難な大規模で高度な計算を高速に処理できるコンピュータであり、地球環境や医療、ものづくりなど人類社会の重要課題を解決するためのツールとして注目されています。スパコンが必要とされる大きな理由は、コンピュータ・シミュレーションにあります。コンピュータ上でさまざまな現象を計算によって再現するコンピュータ・シミュレーションは、理論、実験に次ぐ第3の科学といわれ、基礎研究からものづくりまであらゆる研究開発において必須のツールとなっています。富士通が京都大学学術情報メディアセンターに納入した「T2Kオープンスパコン」は、大規模な科学技術計算に対応したものです。身の回りのさまざまな物理や化学現象は、シュレーディンガー方程式(図2)とよばれる方程式に支配されています。シュレーディンガー方程式を計算することができれば、原子や分子の状態やエネルギーが分かり、いろいろな現象を理解できます。二酸化炭素(CO2)はどうやって酸素(O2)になるのか、2つの物質を混ぜたら何がおこるか、どうやったら効果のある薬を設計できるかを知ることができます。シュレーディンガー方程式を計算することで、このような化学現象の仕組みを、実験をすることなく解明することができます。現実には、方程式を厳密に適用すると複雑過ぎて計算できる望みのない大きな計算式になってしまいます。これまでは、比較的簡単に計算できる場合にしか方程式を適用してきませんでした。)らは、巨大なシュレーディンガー方程式を解くかわりに、縮約密度行列の直接変分法を最適化問題として解く計算方法を提案しました。SDP)(注7)とよばれる最適化問題の計算を行うものです。対する計算の高速化が鍵になっていました。精密な計算に世界で初めて実現しました。19,640にも達して要素が多すぎるため、一般的な計算機では実用的な時間で処理することが不可能でした(図3)。スパコンを利用することで、図4に示す計算時間で解くことに成功しました。今回、T2Kオープンスパコンの128ノードを使用して計算し、使用したメモリ量は4テラバイト、コア数は2,048コアです。酸素(O2)について、その挙動を解明するための最適化問題(SDP)を精密に計算することに世界で初めて成功しました。この方法は複雑な分子の挙動を実験することなく計算することができるため、新薬や新素材の開発、そして、物理や化学、工学などさまざまな分野への応用が可能です。現在いかなるコンピュータをもってしても計算できないとされている超伝導の分野において、スパコンでの計算可能性が開けます。現在は不可能なエネルギー(電力)の貯蔵や、医療やエレクトロニクスの分野でのイノベーションも期待されます。今後の取り組み本研究チームは、これからも高速なスパコンを利用した研究を通して、科学技術の発展に貢献いたします。本研究は京都大学学術情報メディアセンターのスーパーコンピュータ共同研究制度(大規模計算支援枠)の支援を受けてスパコン上での大規模計算を行っております。支援を受けてソフトウェアの開発を行っております。商標について記載されている製品名などの固有名詞は、各社の商標または登録商標です。