時間並列計算手法 Parareal 法による地下水流動シミュレーションの高速化

抄録

近年，数十万を超える多数のCPUを搭載した超並列計算機が実用化され広く用いられている。このような超並列計算機を効率よく使用するために，演算を各プロセスで並列処理する並列計算手法の研究開発がすすめられてきた．大規模な数値シミュレーションでは，空間領域をプロセス毎に分割し処理する空間領域分割法が適用されることが多い．一方で，比較的中～小規模の問題（例えば，数十万～数百万自由度）を多くの時間ステップで解くニーズも存在する．超並列計算機の多数のCPUをより効率的に使用するために，空間領域分割法に加えて時間方向にも並列化する時間並列計算手法が提案されている．しかし，時間並列計算手法の既存アプリケーションへの適用事例はほとんど見られない．そこで本研究では，汎用地下水解析コードとして広く用いられているTOUGH2にParareal法を実装したTOUGH2-PinT（TOUGH2 Parallel in Time）を開発し，多くの時間ステップを要する問題に適用した．その結果，Parareal法の適用によりシミュレーション時間を約10倍高速化できることがわかった．