概要

プログラム

参加に当たってのご注意

概要

プログラム

こんな方におすすめです

受講に当たってのご注意

講習会資料

Dockerを用いたOCTOPUSでのジョブ実行方法（座学）
OCTOPUSでDockerを使ってみた（ハンズオン）

概要

R言語は、統計解析向けのプログラミング言語環境で、Pythonと並んで機械学習のライブラリが充実していることから、様々な分野での利用が期待されています。一方で、メモリ空間を大量に利用することでも知られており、大規模なデータを解析するためには大規模計算機システムが必要とされます。本セミナーでは一般的なRによるプログラミングと並列化の基礎、大規模計算機システムを用いた利用方法についてSQUIDを用いたハンズオン形式で行います。
 

こんな方におすすめです

• R言語を手持ちの計算機では処理しきれないデータをお持ちの方
• R言語の並列化をしたい方

受講に当たってのご注意

• 新型コロナウイルス感染症の影響を鑑み、本セミナーはオンライン会議ツールを用いたオンライン配信形式で行います。ネットワークに接続可能な環境をご用意ください。
• 本セミナーでは実習を行います。
• 発行したお試しアカウントは、セミナーから１週間ご自由にお使いいただけます。

講習会資料

Rハンズオンセミナー ～SQUIDでRを使おう～

概要

参加資格

プログラム

メンター(予定)

メンター見習い(予定)

受講に当たってのご注意

目的・プログラム

Day1

Day2:

受講に当たってのご注意

概要

　本セミナーでは一般的なRによるプログラミングと並列化の基礎、共用計算機を用いた利用方法についてOCTOPUSを用いたハンズオン形式で行います。スーパーコンピュータを1週間自由に使える「無料お試しアカウント」付きです。
　R言語は統計解析向けのプログラミング言語環境で、Pythonと並んで機械学習のライブラリが充実していることから、様々な分野での利用が期待されています。一方で、メモリ空間を大量に利用することでも知られており、大規模なデータを解析するためには大型計算機が必要とされます。
 

こんな方におすすめです

• R言語を手持ちの計算機では処理しきれないデータをお持ちの方
• R言語の並列化をしたい方

受講に当たってのご注意

• 新型コロナウイルス感染症の影響を鑑み、本セミナーはオンライン会議ツール「Webex」を用いたオンライン配信形式で行います。ネットワークに接続可能な環境をご用意ください。
• 本セミナーでは実習は行います。ターミナルソフト(TeraTermなど)を使用しますので、あらかじめインストールをお願いいたします。また、こちらを参考にOCTOPUSへの接続について事前にご確認ください。
• 発行したお試しアカウントは、セミナーから１週間ご自由にお使いいただけます。

参考情報

Rの起動方法（OCTOPUS）
 

セミナー資料

Rハンズオンセミナー 〜OCTOPUSでRを使おう〜
 

概要

プログラム

受講に当たってのご注意

公開資料

発表資料

概要

OCTOPUSの各GPUノードには、NV-Linkで接続された4基のGPU（NVIDIA® Tesla® P100）が搭載されています。本セミナーでは、OpenACC を用いてこれらのノード内の複数GPUを活用するプログラミング技法を中心に学びます。

プログラム

※調整中のため、プログラムについては変動する可能性があります。
 

こんな方におすすめです

• GPUコンピューティングに興味のある方
• 計算にGPUを利用中、もしくは利用予定のある方
• OpenACCを利用中、もしくは利用予定のある方

概要

OCTOPUSに導入されたGPU NVIDIA® Tesla® P100 の概要と特性を学ぶとともに、OpenACC を活用したプログラミングの基礎・利用方法について、ハンズオン形式で学びます。

プログラム

※調整中のため、プログラムについては変動する可能性があります。
 

受講に当たってのご注意

講習会では実習を行います。
ネットワークに接続可能なノートPCを必ずお持ちください。
 

こんな方におすすめです

• GPUコンピューティングに興味のある方
• 計算にGPUを利用中、もしくは利用予定のある方
• OpenACCを利用中、もしくは利用予定のある方

概要

本セミナーでは、OCTOPUSに導入されたGPU "NVIDIA Tesla P100" の概要と特性を理解するとともに、OpenACCを活用したGPUプログラミングの基礎を学びます。
本センターの大規模計算機システム利用者以外の方でもご参加可能です。

プログラム

※調整中のため、プログラムについては変動する可能性があります。
 

こんな方におすすめです

• GPUコンピューティングに興味のある方
• 計算にGPUを利用中、もしくは利用予定のある方
• OpenACCを利用中、もしくは利用予定のある方

概要

本セミナーでは, 大規模連立一次方程式を求解する反復法のうち代表的な Krylov 部分空間法について解説し, 大型計算機 OCTOPUS を用いて Intel MKL ライブラリーに含まれるCG法/GMRES法の利用法と, 直接法を部分的に利用する additive Schwarz 法による前処理を紹介します.
 

目次

・Krylov 部分空間法の概観と CG法/GMRES法の前処理付アルゴリズム
・不完全LU分解による前処理
・グラフ分割プログラム METIS による疎行列の分割と直接法ソルバーを組み合せたadditive Schwarz 法前処理の実現
・疎行列データ格納形式, CSR
・Intel MKL ライブラリーに含まれる Reverse Communication Interface (RCI) による CG法/GMRES法の利用法
・OCTOPUS でのライブラリーのリンク方法
 

こんな方におすすめです

・流体, 構造, 電磁場解析などの数値シミュレーションで連立一次方程式を解きたい方
・C, Fortran によるプログラム経験がある方
 

備考

・座学および実習からなるセミナーです.
・ネットワークに接続可能で, ターミナルソフトのインストールされたノートPCをお持ちください
・スーパーコンピュータ OCTOPUS を1週間自由に使える「無料お試しアカウント」付きです.
 

反復法について

工学や物理学での流体, 構造, 電磁場解析など数値シミュレーションでは偏微分方程式を離散化して生じる大規模な連立の線形あるいは非線形の方程式を解く必要があります. 非線形問題は Newton 法などによって線形化することで, 最終的に大規模な疎行列からなる連立一次方程式を解くことになります.
 
疎行列解法には LU 分解により構成される直接法と共役勾配法などに代表される反復法があります. 直接法は非線形性が強い問題から得られた行列, あるいは異なる物理係数により条件数が大きい行列などの反復法が苦手とする行列に対しても安定して求解できますが, 計算量が多い問題点があります. 一方, 反復法は計算量は少なく大規模な問題を求解できますが, 反復計算の収束は問題に強く依存し現実的な時間内に収束しない場合もあります.
 
本セミナーでは反復法の代表的手法である Krylov 部分空間法をとりあげます. 部分的に直接法を前処理として導入することで, 収束を加速することを目指します. Krylov 部分空間法は初期の近似解に対する残差に疎行列を繰り返し作用させることで生成される部分空間に解を求める方法で, 正定値対称行列向けのCG法, 非対称行列向けのGMRES法などがあります. 連立方程式の両辺に疎行列の逆作用を近似する操作を施すことで収束を加速する前処理の選択が重要です. GMRES 法は Krylov 部分空間法の中で最も安定した収束を実現する方法ですが, 反復が多くなると計算コストが増大する問題点があります. 全体の係数行列を部分行列に分解して, 部分的に直接法により近似解を構成する additive Schwarz 法はグラフ分割を利用することで, よく知られている前処理手法である不完全LU分解と同様に, 行列データのみを利用して構成できます. additive Schwarz 法の近似能力は不完全LU分解に比べはるかに高いため, GMRES 法を少ない反復回数で収束させることができ, 実用的な解法にすることができます.

資料

配布資料
実習用ソースコード

大阪大学 数理・データ科学教育センター主催のワークショップとなります。
詳細については、こちらをご参照ください。

プログラム

講師：一関工業高等専門学校　小池敦先生
11月14日　14:20-15:50　GPUアーキテクチャとGPUプログラミング
11月15日　14:20-15:50　GPUプログラミング（実習）
 

対象者

・C言語等でプログラミングをしたことがあり、GPUを用いた高速化に興味がある
・GPUによる並列計算の概要を知りたい
 

予備知識

・C言語を触ったことがある
 

参加申し込み方法

以下のページからお申し込みください。
数理工学ワークショップ「GPUプログラミング入門」

概要

LAMMPSは、米国を中心に、高分子材料系のMDの標準的なソルバーである。LAMMPSでは、従来の古典MD法に加えて、反応力場分子動力学法（ReaxFF法）を実施することができる。ReaxFFは、DFT計算レベルの情報を取り込んだ多体ポテンシャルによるMD計算であり、広い応用が期待され、特に、高分子・金属界面の計算などに活用することが期待される。７月に開催したセミナーを発展させ、ADFの新ツール（SCM社）による半自動的な「フィッティグ力場作成」などに関する情報交換を行う。一連のセミナーは、高分子材料系に近いReaxFF計算を用いた研究を通じて得られた知見やノウハウを相互に交換することで、ReaxFF計算の活用を促進することを目指している。

日　　程 :	2018年10月30日(火)
場　　所 :	グランフロント大阪 タワーC 9F VisLab OSAKA
定　　員 :	最大10名程度
参加資格 :	高分子等の材料系で、LAMMPSのReaxFFを用いて研究開発をしている大学研究者、企業研究者、若手研究者、大学院生

プログラム

備考

・座学および実習からなるセミナーです。
・ネットワークに接続可能で、ターミナルソフトのインストールされたノートPCをお持ちください。

概要

本セミナーでは、オープンソースのCFDツールキットであるOpenFOAMを用いた基礎的なCFD並列解析について解説します。
 

プログラム

こんな方におすすめです

・スパコンを使ったOpenFOAMでのCFD解析にご興味ある方
・Linuxのコマンドライン操作に関する基礎知識をお持ちの方
 

備考

・座学および実習からなるセミナーです。
・スーパーコンピュータを1週間自由に使える「無料お試しアカウント」付きです。
・ネットワークに接続可能で、ターミナルソフトのインストールされたノートPCをお持ちください。
　事前に以下の資料をご参照の上、必要なソフトウェアをインストールしてください
　インストール資料
 

公開資料

OpenFOAM ハンズオンセミナー

概要

LAMMPSは、米国を中心に、高分子材料系のMDの標準的なソルバーである。LAMMPSでは、従来の古典MD法に加えて、反応力場分子動力学法（ReaxFF法）を実施することができる。ReaxFFは、DFT計算レベルの情報を取り込んだ多体ポテンシャルによるMD計算である。npj Computational Materials 2 (2016) 15011などのレビューで示されるように、広い応用が見込まれる。本セミナーでは、高分子材料系に近いReaxFF計算を用いた研究を通じて得られた知見やノウハウを相互に交換することで、ReaxFF計算の活用を促進することを目指している。

プログラム

備考

・座学および実習からなるセミナーです。
・ネットワークに接続可能で、ターミナルソフトのインストールされたノートPCをお持ちください。

概要

本セミナーでは、OCTOPUSに導入された並列ファイルシステム「Lustre」の仕組みと利用方法について解説します。
 

プログラム

※適宜休憩を挟みます。
 

こんな方におすすめです

• 並列ファイルシステムにご興味のある方
• 高速なデータI/Oを行いたい方
• 大規模なデータを扱う方

配布資料

DDN Lustre Seminar

概要

本セミナーでは、OCTOPUSに導入されているIntel最新プロセッサとIntelコンパイラついて解説を行います。また、OCTOPUSでも利用可能な「IntelAdvisor」等の性能解析ツールを用いたプログラムの最適化についても解説を行います。
 

プログラム

こんな方におすすめです

• OCTOPUSを利用中、もしくは利用を考えている方
• Intelコンパイラを使用しているプログラムを高速化したい方
• IntelAdvisorなどの性能解析ツールにご興味のある方

セミナー資料

※利用者番号での認証が必要です。
インテルコンパイラー最適化オプション 入門＆活用編
インテルコンパイラーによる最適化やベクトル化について インテルAdvisorによるループ解析
インテルの分析ツールによる並列プログラム評価方法

概要

FreeFem++ はパリ第六(ピエールマリーキュリー)大学 J.-L. Lions 研究所の Frédéric Hecht 教授らによる有限要素法ソフトウェアパッケージです.
有限要素メッシュの生成, 離散化行列の線形ソルバーおよび可視化の一式を網羅しているため, ユーザーは数理モデルの構築, 時間発展の離散化, 非線形問題の解法に専念にできます.
弱形式の離散化プロセスを専用のスクリプト言語とデータ構造で非常に簡単に記述できるところが, 通常の専用あるいは汎用有限要素解析ソフトウェアとの大きな違いです.
もともとは数値計算の教育を目的として作られましたが, MPI による並列計算や 3次元要素を扱う機能を拡張し, 有限要素法によるシミュレーションのプロトタイプ実行を実現する優れたソフトウェアになっています.
本セミナーは　F. Hecht 教授による講演と, 国内で FreeFem++ を用いている研究者の方々による利用法とノウハウ, 及びサイバーメディアセンターでの大型計算機システム, VCC, Octopus での利用の紹介から成ります.
 

以下のような方におすすめです

• 流体力学の数値シミュレーション、構造解析、電磁解析を行いたい方
• 一般的な有限要素解析ソフトウェアからの移行に興味がある方
• C, C++言語 によるプログラム経験がある方

プログラム

概要

　本セミナーでは、大規模連立一次方程式を求解する直接法ソフトウェアパッケージについて解説し、スーパースカラー型並列計算機 VCC、ベクトル型並列計算機 SX-ACE での利用法を紹介します。
 

目次

・直接法概観
・疎行列データ格納形式、CSR
・直接法ソフトウェアパッケージの利用
　初期化、シンボリック分解、数値分解、前進後退代入、終了処理の手続について
・VCC/SX-ACE でのライブラリーのリンク方法
 

こんな方におすすめです

・流体、構造、電磁場解析などの数値シミュレーションで連立一次方程式を解きたい方
・マルチコアCPUと共有メモリー構成での並列計算に興味のある方
・C、Fortran によるプログラム経験がある方
 

備考

・座学および実習からなるセミナーです。
・ネットワークに接続可能で、ターミナルソフトのインストールされたノートPCをお持ちください
・スーパーコンピュータSX-ACE、VCCを1週間自由に使える「無料お試しアカウント」付きです。
 

直接法について

　工学や物理学での流体、構造、電磁場解析など数値シミュレーションでは偏微分方程式を離散化して生じる大規模な連立の線形あるいは非線形の方程式を解く必要があります。非線形問題は Newton 法などによって線形化することで、最終的に大規模な疎行列からなる連立一次方程式を解くことになります。
 
　疎行列解法には LU 分解により構成される直接法と共役勾配法などに代表される反復法があります。直接法は非線形性が強い問題から得られた行列、あるいは異なる物理係数により条件数が大きい行列などの反復法が苦手とする行列に対しても安定して求解できますが、計算量が多い問題点があります。一方、反復法は計算量は少ないが、反復計算の収束は問題に強く依存し現実的な時間内に収束しない場合もあります。
 
　本セミナーでは近年のソフトウェア技術の進歩と数学理論の発展により並列化が可能になり、計算効率が向上している直接法を取り上げます。サイバーメディアセンターの VCC では Intel MKL に付属する Pardisoソフトウェアおよび、オープンソースソフトウェアの MUMPS と Dissection が利用できます。また、SX-ACE では後者の2つのソフトウェアが利用できます。セミナー後半ではこれらのソフトウェアの利用法を解説し実習を行ないます。これらの直接法ソフトウェアは共有メモリーのマルチコア CPU 構成で稼動するため、既存のコードの計算時間を短縮することが容易にできます。また Dissection は4倍精度演算も可能なため、倍精度演算による求解では精度が不足する問題もターゲットとすることができます。
 

公開資料

講演資料(pdf)
実習用ソースコード(.tar.gz)

九州大学 情報基盤研究開発センターにて、代表的なフリーソフトウェアである Julia とFreeFem++ の実習付きチュートリアルを開催します．(共催：大阪大学 サイバーメディアセンター)
 
参加をご希望の方は下記のページを御覧ください。
九州大学 情報基盤研究開発センターHP 案内ページ
※申込期限は，11月18日（金）となります。
 

科学技術計算専用言語 Julia

日時

11月24日(木) 13:00 - 17:00

講師

降籏 大介 氏（大阪大学 サイバーメディアセンター)

概要

Julia はマサチューセッツ工科大学 (MIT) で開発された科学技術計算専用言語でMatlab や Python によく似た使いやすさと C 言語や Fortran と同等の高速さを兼ね備えた最先端軽量プログラミング言語として注目されています．Julia の文法は科学技術計算に適しており，BLAS, LAPACK, GMP などの定番ライブラリが最初から組み込まれています．整数・実数の任意精度計算，並列計算，オブジェクト指向のさらに先の多重ディスパッチをサポートしています．1,000 以上のユーザ作ライブラリ (Package) が公式に登録されています．C, Python,Fortran などの他の言語との相互呼び出しが可能であり，外部プログラムの呼び出しなどのシェル的な利用もできます．ドキュメントも完備されており，ユーザコミュニティも活発です．MIT ライセンスとしてフリーかつオープンソースであることも大きな特長です．
本チュートリアルでは, Julia 言語そのものについての入門的解説から始め，非線形偏微分方程式の求解を例にした Julia による数値解析手法の紹介，および並列計算について解説します．

プログラム

13:00 - 14:10	Julia 言語そのものについて入門的解説
14:25 - 15:35	Julia 言語による数値解析 - 非線形偏微分方程式を例にして
15:50 - 17:00	Julia 言語による並列計算

 

FreeFem++ による有限要素プログラミング

日時

11月25日(金) 10:00 - 17:00

講師

鈴木 厚 氏（大阪大学 サイバーメディアセンター)

概要

FreeFem++ はパリ第六(ピエールマリーキュリー)大学の J.-L. Lions 研究所のF. Hecht 教授らによる有限要素法ソフトウェアパッケージです．有限要素メッシュの生成，離散化行列の線形ソルバーおよび可視化の一式を網羅しているため，ユーザーは数理モデルの構築，時間発展の離散化，非線形問題の解法に専念にできます．弱形式の離散化プロセスを専用のスクリプト言語とデータ構造で非常に簡単に記述できるところが，通常の専用あるいは汎用有限要素解析ソフトウェアとの大きな違いです．
もともとは数値計算の教育を目的として作られましたが，並列計算や 3次元要素を扱う機能を拡張し，有限要素法によるシミュレーションのプロトタイプ実行を実現する優れたソフトウェアになっています．
FreeFem++ は非常に強力なツールですが，その反面，ソフトウェアを使いこなすためには有限要素法の数学的記述法とスクリプト言語記述の知識が必要になります．本チュートリアルでは，代表的な偏微分方程式の弱形式による記述法から始め，剛性行列の記述方法と連立一次方程式ソルバーの利用法，非線形反復の実現方法を概観します．3次元計算では，連立一次方程式を GMRES 法などの反復法で解くことになりますが，適切な前処理を選択することが高速計算のためには重要になります．直接法を部分的に取り込んだ Additive Schwarz 法による前処理を紹介します．

プログラム

10:00 - 11:00	偏微分方程式と弱形式 - Poisson 方程式，Navier-Stokes 方程式，静磁場方程式
11:15 - 12:15	弱形式から有限要素剛性行列へ - 疎行列と連立方程式，非線形反復のための Newton 法
13:45 - 14:45	FreeFem++ 言語 - matrix, array, for loop, function
15:00 - 17:00	3次元問題と実習 - Additive Schwarz 前処理による GMRES 法を用いた反復解法

参考リンク

九州大学 情報基盤研究開発センター
九州大学 情報基盤研究開発センター 研究用計算機システム

概要

LAMMPSは、米国を中心に、高分子材料系のMDの標準的なソルバーであり、「京」産業利用での利用数も多い。阪大では、LAMMPSのGPU版CPU版をVCCクラスターの導入済みアプリとしHPC支援し始めた。本勉強会では、広く産業界を含めた研究者を対象に、LAMMPSでの大規模計算に関するスキルの相互的向上を目的としている。さらに、計算機科学の研究者・技術者の参加を促し、手元のPCレベルから、「京」HPCIスパコンや商用クラウドを用いた超大規模計算をenableにし、研究と計算をaccelerateする。
第4回目は、LAMMPS のReaxFF オプションについて、将来のManyCore システムに向けた自前改造の検討について、既存プログラムへの最適化適用の考え方と実践的な対応の仕方について、講演する。なお、現時点では、LAMMPS でのReaxFF のOpenMP 最適化などは、実施されていない模様であり、大規模化に向けては何らかの対処が必要な状況である。
第4回の参加申し込みはこちらからお願いいたします。

内容

参考資料

第2回 予告資料
第2回資料「VCCクラスターを利用したLAMMPSのGPU計算・MPI並列計算」

 

概要

LAMMPSは、米国を中心に、高分子材料系のMDの標準的なソルバーであり、「京」産業利用での利用数も多い。阪大では、LAMMPSのGPU版CPU版をVCCクラスターの導入済みアプリとしHPC支援し始めた。本勉強会では、広く産業界を含めた研究者を対象に、LAMMPSでの大規模計算に関するスキルの相互的向上を目的としている。さらに、計算機科学の研究者・技術者の参加を促し、手元のPCレベルから、「京」HPCIスパコンや商用クラウドを用いた超大規模計算をenableにし、研究と計算をaccelerateする。
第3回の参加申し込みはこちらからお願いいたします。
 

内容

参考資料

第2回 予告資料
第2回資料「VCCクラスターを利用したLAMMPSのGPU計算・MPI並列計算」

 

概要

LAMMPSは、米国を中心に、高分子材料系のMDの標準的なソルバーであり、「京」産業利用での利用数も多い。阪大では、LAMMPSのGPU版CPU版をVCCクラスターの導入済みアプリとしHPC支援し始めた。本勉強会では、広く産業界を含めた研究者を対象に、LAMMPSでの大規模計算に関するスキルの相互的向上を目的としている。さらに、計算機科学の研究者・技術者の参加を促し、手元のPCレベルから、「京」HPCIスパコンや商用クラウドを用いた超大規模計算をenableにし、研究と計算をaccelerateする。
第2回の参加申し込みはこちらからお願いいたします。
(5/23追記)第2回 予告資料を公開しました。
 

内容

参考資料

第2回 予告資料
第2回資料「VCCクラスターを利用したLAMMPSのGPU計算・MPI並列計算」