本センターの大規模計算機システムを活用している研究者の皆様をピックアップし、そのご研究内容を映像で紹介します。



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vol.08 病気を制御する遺伝子解明のための時系列シングルセルデータ解析

研究者|加藤 有己
所 属|大阪大学 大学院医学系研究科 医学専攻 ゲノム生物学講座 助教

生体組織や器官は細胞集団から構成されていますが、それらで発現している遺伝子を細胞1つ1つ(シングルセル)に分解して調べることができるようになりました。細胞は特定の細胞型へ徐々に変化する分化という過程を経て最終的な形になります。このような時間経過で遺伝子発現がどう変化しているのかを追うことが重要です。例えば、正常なマウスと病気のマウスから取得した時系列シングルセルデータを比較し、病気を制御する遺伝子は何かといった疑問を、コンピューターを使って解明することができると考えられます。本研究では、互いに関連のある2つの実験系から得られるシングルセルデータから、分化の軌道を効率よく比較するツールを開発しました。https://github.com/ykat0/capital

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vol.07 データ分析の高速化と社会実装

研究者|Chonho LEE
所 属|大阪大学 サイバーメディアセンター 先進高性能計算機システムアーキテクチャ共同研究部門 特任准教授

我々は、大規模計算機システムおよび先進ネットワークの運用・利用を通じて蓄積されたサイバーメディアセンターの経験とノウハウを中核とし、高性能ビッグデータ分析を可能とする計算機プラットフォームの構築、ユーザ視点でのより実用的な社会ソリューション創出を目指した研究を実施しております。本動画では、大規模計算機を活用した実践例として、(i)歯科臨床現場における病変の検知・診断・治療補助、(ii)生態調査研究における個体識別、(iii)原爆投下の現実を語り伝える活動の一つとして行った白黒画像のカラー化など、機械学習やAI技術を用いた多種多様なアプリケーションを紹介します。(https://www.aca.cmc.osaka-u.ac.jp/

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vol.06 リアルスケール社会シミュレーション

研究者|村田 忠彦1,原田 拓弥2
所 属|1関西大学 総合情報学部 教授, 2関西大学大学院 総合情報学研究科

社会シミュレーションはノーベル経済学賞の受賞業績の1つにもなるほど注目されていますが,抽象度の高いシミュレーションが多いことが指摘されてきました.私たちは,実際の環境や人口を対象としたリアルスケール社会シミュレーションを実現するため,人口合成に取り組んでいます.公開されている都道府県・市町村・町丁目の統計やさらに細かな基本単位区の範囲の統計を用いて日本の全人口を合成してきました.以下のリンクから合成人口の利用をリクエストしていただけます.http://www.res.kutc.kansai-u.ac.jp/~murata/rsss-distribution/

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vol.05 心臓の興奮伝播シミュレーション

研究者|稲田 慎
所 属|森ノ宮医療大学 保健医療学部 / 臨床工学科 教授

心臓の不整脈は,心臓内における電気的興奮伝播の異常と関連がある.特に,心室における不整脈は突然死につながる可能性がある.しかしながら,電気的興奮伝播の異常がどのように不整脈の発生や維持に影響を与えているかについての詳細は不明である.不整脈の発生や維持のメカニズムを検討するための手法として,心臓内の電気現象をシミュレーションにより解析する方法が挙げられる.本研究では,約2000万のユニットで構成した,大規模で解剖学的に詳細な心臓モデルを構築した.シミュレーションは,サイバーメディアセンターのスーパーコンピュータSX-ACEを使用して実行した.本研究で行ったシミュレーション結果より,右室流出路における電気的興奮伝播の異常が心室性不整脈の発生や維持に影響を与えていることが明らかとなった.我々は,コンピュータシミュレーションが心臓の複雑な電気現象や不整脈などの疾患を治療するための新たな手法を検討する上で有用なツールであると考えている.

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vol.04 縦渦導入型ストラットのシミュレーション

研究者|比江島 俊彦
所 属|大阪府立大学 大学院工学研究科 航空宇宙海洋系専攻 航空宇宙工学 助教

次世代型超音速旅客機や宇宙往還機の開発のカギとなるのは,空気を取り入れる超音速エンジンすなわち超音速燃焼ラムジェットエンジンの実現であります。しかしながら,燃焼器内の気流の滞留時間は極めて短く1/1000秒のオーダーになります。この条件の下で,どうやって効率よく空気と燃料を混合し燃焼させるかが大きな課題となっています。本研究では,混合に効果的な縦渦導入型ストラットを使ってこの問題を解決しようとしています。このような高速,高温,高圧となる厳しい環境での物理現象の解明にはスーパーコンピューターによる計算が大いに役に立ちます。

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vol.03 大阪湾の流動・水質シミュレーション

研究者|中谷 祐介
所 属|大阪大学 工学研究科 地球総合工学専攻 助教

大都市を抱える閉鎖性内湾では水質汚濁が社会的な問題となっていますが,その汚濁メカニズムには不明な点が多く残されています.本研究では,水質汚濁の原因の一つである海面の埋め立てに注目し,大阪湾を対象にその影響を三次元流動水質シミュレーションによって解析しました.その結果,埋め立ての影響は埋め立て地周辺の流れや水質だけでなく,湾奥部の環流を弱めることで,湾全体や隣接海域にまで広く及ぶことが明らかになりました.

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vol.02 数値シミュレーションによる宇宙論

研究者|長峯 健太郎
所 属|大阪大学 理学研究科 宇宙地球科学専攻 宇宙進化グループ 教授

この20年間の爆発的な天文観測により、人類は宇宙の標準理論とも言えるビッグバン膨張宇宙モデルを手にしました。しかし、そのような理論モデルは、我々が望遠鏡で目にする銀河の分布や構造を本当に再現することができるのでしょうか。私たちは、ダークマターとダークエネルギーに満ちたこの宇宙の構造形成を、スーパーコンピューターを用いて計算し、解き明かそうとしています。本研究により、宇宙の大規模構造、銀河、巨大ブラックホールなどがどのように生まれ、成長するかが徐々にわかってきました。

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vol.01 発話時の乱流シミュレーション

研究者|野﨑 一徳
所 属|大阪大学 歯学部附属病院 医療情報室 助教

発話は物理的には空力音響学に分類され、話し手の口腔内で発声する乱流から生じた音が、聞き手の鼓膜まで伝播する現象である。スーパーコンピュータシステムを用いればこの現象を可視化することが可能となる。本研究では、その第一歩目として、最先端の医療用画像診断装置を用いて発話時の気道形状を計測し、流体シミュレーションを実施した。今後は、医療情報と組み合わせることにより、患者さん個人の情報である医療情報に発話情報を紐付ける予定である。