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1. 개요
○ 문부과학성 차세대 슈퍼컴퓨터 전략위원회에서는 차세대 슈퍼컴퓨터의 계산 자원을 필요로 하고, 사회적·학술적으로 큰 Break through를 기대할 수 있는 분야 "전략 분야"에 대해 검토를 실시했다.
○ 검토에서는 다음과 같은 판단을 축으로 하면서, 일본의 연구개발 현상, 세계의 연구개발 동향과 세계에서의 일본의 위치 등을 고려했다.
- 차세대 슈퍼컴퓨터의 능력이 아니면 할 수 없는 과제 존재 여부
- 사회적·국가적 견지에서의 요청
- 차세대 슈퍼컴퓨터 가동 후 5년간 구체적인 성과 전망
2. 전략 분야
(1) 분야1 : 예측하는 생명과학·의료 및 신약개발 기반
○ 상정된 구체적 연구 내용
- 분자 시뮬레이션에 의한 생체 초분자(超分子)의 구조 변형과 기능의 상관
- 세포 기능의 시공간 시뮬레이션
- 순환기계나 호흡기계 등의 장기·전신 시뮬레이션
- 분자, 세포로부터 장기·전신을 연결하는 다계층 시뮬레이션
- 신약 후보 탐색이나 분자 설계 등 신약개발 기반 시뮬레이션
- 뇌신경계의 정보처리 시뮬레이션
- 지놈, 프로테옴(Proteome) 정보 및 의료 데이터 등의 대규모 데이터 해석
- 임상에서의 진단·치료 및 예측 의학의 지원
(2) 분야2 : 신물질·에너지 창출
○ 상정된 구체적 연구 내용
- 新양자 상태·신규 물질 탐색
- 나노 사이언스·테크놀러지
: 신규 나노 물질의 탐색, 기능성 분자·분자 집적화에 의한 물질 개발, 나노 바이오, 효소 반응·바이러스 제어의 전원자 시뮬레이션 등
- 에너지·환경에 관한 물질·재료 개발
: 환경 조화형의 고효율인 에너지 수집·변환·저장, 2차 전지, 연료전지·태양전지·열전변환·바이오매스
(3) 분야3 : 방재·감재에 이바지하는 지구 변동 예측
○ 상정된 구체적 연구 내용
- 전 지구적 운해상(雲解像) 모델(1km 이하)에 의한, 지구 온난화에 수반하는 태풍의 변화에 관한 시뮬레이션
- 지구 시스템 통합 모델에 의한 대응책 검토를 위한 예측 정보의 고도화
- 집중호우의 예측 시스템의 고도화
- 광역 대기 화학 예측시스템의 고도화
- 연안지역의 해황(海況) 영향평가 시스템의 개발
- 지진·해일·풍수해에 의한 광역 피해 추정, 강(强)진동 추정의 고도화
- 해일 예측 시스템의 고도화
- 구조물이나 사회 기반 시설의 상세 손상·파괴 해석과 감재기술의 평가
- 광역 복합 재해에 의한 피해 추정과 피난 행동 시뮬레이션
(4) 분야4 : 차세대 제조
○ 상정된 구체적 연구 내용
- 초소형 고성능 디바이스의 디자인
- 멀티 스케일 시뮬레이션에 의한 재료 설계와 고정밀도 신뢰성 예측
- 유체·구조 연성(連成)계산에 의한 다목적 최적화와 역(逆)문제 해석
- 차세대 항공기, 고속 철도, 선박, 자동차의 시뮬레이션
- 기계·기기의 소음 발생 메커니즘의 고정밀도 예측에 근거한 초정음(超靜音) 설계
- 고기능 연소기, 엔진의 시뮬레이션
- 유체 현상이나 계면현상 등의 고정밀도 매크로 모델의 구축
- 원자력 시설의 안전성, 건전성 평가 시뮬레이션
(5) 분야5 : 물질과 우주의 기원과 구조
○ 상정된 구체적 연구 내용
- 격자양자색역학(格子量子色力學)에 의한 소립자 시뮬레이션
- 초현이론과 시공 구조의 시뮬레이션
- 쿼크(Quark)로부터 초신성 폭발에 이르는 분야 융합형 다계층 시뮬레이션
- 스트레인지(Strange) 원자핵의 정밀 계산에 의한 고밀도 천체의 구조
- 중성자 과잉 원자핵의 구조 및 반응 계산에 의한 원소의 기원
- 수치 자기유체·수치 상대론에 의한 우주 물리 시뮬레이션
- 중력다체 계산에 의한 구조 형성 과정의 해명
- 우주, 천문 분야에서의 플라스마 물리 시뮬레이션
3. 구체적인 대응
○ 상기 전략 분야에서 수준 높은 연구를 실시하기 위해서는, 계산 과학기술의 폭넓은 분야를 지탱하는 공통 기반적인 연구개발에 대해 연구 잠재력을 축적·형성해 나가는 것이 중요하다.
○ 구체적인 대응으로는 계산기 아키텍처, 병렬화 컴파일러(Compiler), 미들웨어(Middleware), 최적화 툴, GRID, 스토리지 등에 관한 연구개발, 시뮬레이션 연구를 위한 초병렬 알고리즘, 수치계산 라이브러리, 자동 튜닝 등의 연구개발 등을 들 수 있으며, 이러한 대응을 계산 과학, 계산기 과학, 응용 수학 등의 연구자가 일체가 되어, 전략 분야의 연구자와 밀접한 협력을 하면서 실시해 나가는 거점의 정비가 필요하다. |