高機能材料設計プラットフォームの研究開発 OCTA 1 OCTA の展開高機能材料設計プラットフォームの研究開発 1. OCTAの実用化と事業化現在の取り組み 1.1 プラットフォームのユーザビリティの向上と高速 / 省メモリ化 1.2 シミュレーションエンジン高速化分散化 1.3 適用事例の

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いおりみつだ
5 years ago
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1 1 の展開 1. の実用化と事業化現在の取り組み 1.1 プラットフォームのユーザビリティの向上と高速 / 省メモリ化 1.2 シミュレーションエンジン高速化分散化 1.3 適用事例の充実と提供 2. 融合革新領域へのの展開プラットフォームの基本機能 = = 物理量記述の構文規定によるデータ交換異種のシミュレータ (CAE) データベースなどの連携ナノテクバイオなど異分野の融合革新領域への適用可能性 2 1

2 3 実用化の目標 1.1 プラットフォームのユーザビリティの向上 a) 研究者の実務手順の支援 ( 事例のシナリオ化 DB 化 ) b) 入力データ作成を簡単に ( モデリングツール ) 1.2 シミュレーションエンジン高速化分散化 a) シミュレータ並列化分散化 (MPI 化 Grid コンピューティング対応 ) 1.3 適用事例の充実と提供 a) 実材料についてのパラメータセットの充実と提供 1.4 拡張性の保持 a) フリー公開版のファイルやツールの利用性を維持 4 2

3 1.1 プラットフォームのユーザビリティの向上 a) 研究者の実務手順の支援解析シナリオの作製 & 保存解析課題モデリング条件設定解析計算実用版の範囲の範囲結果分析解析シナリオナビゲータポリマーブレンド材料のバルク弾性率予測シナリオパラメータ設定 SUSHI 実行設定データ変換 ( 構造格子非構造格子 ) 各ブレンド成分の弾性率入力相分離構造計算出力 MUFFIN 入力実行設定出力プロット作成弾性挙動計算 ( 平均弾性率計算 ) プラットフォームのユーザビリティの向上粗視化原子団の決定 (PET) b) 入力データ作成モデリングツール粗視化分子構成 (MO との連携 ) 粗視化高分子モデラ計算用途に応じた粗視化力場 DB の参照高分子生成 (polymerize) 高分子の複製 ( 分子量分布考慮 ) ポテンシャル ( 力場 ) 付与 (bond,angle,tortion,lj ) 6 3

4 1.1 プラットフォームのユーザビリティの向上モデラー付加機能設計した分子にたいする Gaussian MOPACにたいする入力ファイル生成モノマーセグメント種からの簡易物性推算演算 ( ガラス転移温度誘電率屈折率 χパラメータ ) 外部 CAE との連携マクロ系 ( 構造解析流体解析 ) との連携 NASTRAN 有限要素モデルミクロ系 ( 量子化学計算 ) との連携 Gaussian MOPAC 等シミュレーションエンジン並列分散化シミュレータ並列化分散化 (MPI 使用 Grid コンピューティング対応 ) ローカル PC にあるエンジンと同じ感覚で操作複数エンジンの連携同期が可能 Grid Computing により分散処理を管理 (Globus ToolKit Sun Grid Engine AMO などを利用 ) ソルバ自体の並列化も実施 (MPI 化 ) GOURMET Engine Man. GRID 実行指示自動分散 8 4

5 1.3 適用事例の充実と提供実材料のパラメータセット充実と事例提供研究開発効率化解析事例のデータベース化解析シナリオとして管理解析成功事例の再試行が容易に解析事例 ( シナリオ ) の提供各エンジンの典型的利用手順の適用事例報告集非相溶高分子混合系の電気粘性効果ポリマーブレンド材料の弾性率計算トポロジカルゲルの力学物性など入力化学構造分子量等シームレスズーミングを活用したシミュレーション各種物性の計算結果パラメータ等の最適化検証実験結果との比較 No 実験値の再現 Yes 入力類似物質等の化学構造等シームレスズーミングを活用したシミュレーション新規材料等の物性推算結果新材料開発の高度化高速化省力化適用事例の充実と提供高分子材料関連応用パッケージの開発 1. コーティング応用パッケージ ( 塗装業界 ) 対象 : スピンコーティングロールコーティングなど自由表面溶媒蒸発基盤との相互作用の問題材料 : 高分子ブレンドナノ粒子の添加化学反応 ( 架橋 ) 2. 燃料電池 ( 電解質 ) 応用パッケージ ( 自動車環境分野 ) 対象 : イオン交換膜凝縮材固体高分子型燃料電池 (PEFC) ダイレクトメタノール型燃料電池 (DMFC) 内容 : メゾポーラス構造解析イオンや分子の透過の問題 ( クロスオーバ解析 ) 3. ナノコンポジット応用パッケージ対象 : ポリマーマトリックスにナノ粒子が分散既存の物質のみで製造可能特徴 : 機械的強度強化ガスバリア性難燃性耐摩擦摩耗性 5

6 6 実用版システムへ分散並列化 Platform Interface Library Platform Interface Library COG NAC SUS HI MUFF IN PAS TA GOURMET Simulator Layer Scripting/ Programming API Data Transfer Action file Script file C/C++ lib File Filter File Filter エンジン群外部ファイル Text File NASTRAN (Mesh) PDB Mol file GOURMET Text Binary Platform Interface Library Platform Interface Library Analysis Scenario Action Converter Script Converter Case Converter Auto Generator Analysis Case Base Binary File NASTRAN (Mesh) (Property) Gaussian MOPAC 外部シミュレータ File Filter File Filter フリー公開版と実用版の機能比較シミュレータシミュレータシミュレータシミュレータシミュレータシミュレータシミュレータシミュレータシナリオに基づいた簡単なシナリオに基づいた簡単なシナリオに基づいた簡単なシナリオに基づいた簡単なシミュレーシミュレーシミュレーシミュレータ連携タ連携タ連携タ連携スケール変換支援モデラー () スケール変換支援モデラー () スケール変換支援モデラー () スケール変換支援モデラー ()

7 7 開発ロードマップ GAUSSIAN GAUSSIAN GAUSSIAN GAUSSIAN MOPAC MOPAC MOPAC MOPAC Grid Grid Grid Grid CPU CPU CPU CPU (Grid (Grid (Grid (Grid ) 2005/3 2005/3 2005/3 2005/3 Python Python Python Python C++ C++ C++ C Atomistic Atomistic Atomistic Atomistic β 2004/3 2004/3 2004/3 2004/3 DB DB DB DB α 2003/3 2003/3 2003/3 2003/3 1

8 融合革新領域への展開プラットフォームの基本機能の展開 1. バイオナノマテリアルソリューションナノ粒子と高分子材料や生体高分子のハイブリッド材料 (A) 再生医療用 (B) 薬剤放出制御 (DDS) 用 (C) 遺伝子診断用 2.MEMS (Micro Electro Mechanical System) DNA チップマイクロリアクタマイクロ TAS(Total Analysis System) 環境評価チップ ( 重金属検出チップダイオキシン検出チップ ) 医療チップ ( 健康状態モニタリング癌たんぱく検出チップ ) 3. バイオレオロジー生体解析ソリューション生体組織レオロジー生体組織活動の可視化医学的に未解明問題の解明の支援 (Ex. 動脈瘤の形成のメカニズム等 ) 15 による CAE システムの融合ーボトムアップによる科学技術データ交換の拡大ー航空機産業構造解析シミュレーション基盤的知的財産振動音響シミュレーション ( 物性の定義 DB 手法 ) 有機物質 DB JIS ISO 物性解析推算シミュレーション材料設計シミュレーション物性定数 DB -X 無機物質 DB 大学化学産業化学反応 DB 機械設計 DB 機械部品 DB 成形加工シミュレーション流体熱力学シミュレーション電気産業産業技術分野別ノウハウ自動車産業 ( 共通言語 or 翻訳機が必要 ) 共通問題解決手法 ( シミュレーション技術 ) ( 共通言語 or 翻訳機が必要 ) 設計組み立てシミュレーション Nano Bio Solution ナノバイオ産業鉄鋼産業機械産業プラント産業 -X 16 8

9 の展開のまとめ 1. ユーザビリティの向上高速化 ( 並列化 ) などの新規機能追加 OSの進歩などに追従したソフトウエア改良の要望パッケージソフトウエアビジネス 2. モデル化や解析環境構築などサポートやコンサルティングの要望サポートコンサルティングビジネス実用化プロジェクト ( 民間企業大学発ベンチャー ) 3. エンジンコアの理論やアルゴリズムへの最先端研究の取り入れと継続的発展の要望次期エンジン研究開発プロジェクト ( 大学主導 ) 次期研究開発プロジェクト ( 大学主導 ) 17 9

ｽﾗｲﾄﾞﾀｲﾄﾙなし

ｽﾗｲﾄﾞﾀｲﾄﾙなし J-OCTA/OCTA と LAMMPS の連携によるメリット http://www.j-octa.com/ 2016 年 2 月 19 日株式会社 JSOL エンジニアリングビジネス事業部 JSOL について社員数 1300 人計算科学分野は 150 人 20 以上のシミュレーション, CAE(Computer Aided Engineering) ソフトウェアミクロからマクロまで幅広いソリューション