世界上最高性能的超級計算機「富嶽」正被越來越多的企業所利用。川崎重工業已開始用它來評估飛機的燃效和飛行速度。DMG森精機發現可透過富嶽快速瞭解用機牀加工後的材料狀態。從氣候變遷預測到製造業,超級計算機的應用範圍在逐漸擴大。業界打算將其用於產業競爭力的提高。
川崎重工根據氣流計算出飛機可以持續飛行的速度和姿態(圖片由川崎重工提供)
川崎重工從2021年10月開始利用富嶽進行高精度類比計算,以評估飛機燃效。目的是根據飛行程序中的氣流計算飛機能持續飛行的極限速度和姿態,探索可以高效飛行的飛機形狀。川崎重工空氣動力技術課主任安田英將表示:「我們希望用它來開發性能更高的飛機。」
儘管過去也利用類比計算來評估飛機的性能,但未能充分考慮起飛和降落時產生的氣流亂流。利用富嶽透過考慮氣流的亂流,根據條件的不同,最大可以將計算飛機能持續飛行的極限速度和姿勢時的誤差降到原來的十分之一。爲了能在公司内部的大型電腦上使用透過富嶽獲得的結果,川崎重工將制定使用指南。
川崎重工還利用富嶽類比了鐵路隧道,目的是探索新幹線等高速列車透過時產生噪音較低的隧道形狀。類比發現,在最佳形狀下,即使將最高時速增加10公里,噪音也能降到與普通隧道相同的水平。
與利用實際車輛進行應答時相比,富嶽只用了約1/600的時間就評估出了結果。今後將向鐵路公司等提供鐵路車輛和符合這種車輛的隧道形狀的綜合方案,其特點是可以減輕環境負荷。
DMG森精機利用富嶽將瞭解機牀加工後材料狀態的時間由8個小時縮短到了10分鐘。機牀用於製造電動車(EV)、飛機和半導體裝置等多種部件。富嶽可以幫助客戶在購買前驗證能否按預期加工材料。
富嶽是2011年拿下全球最快速度的日本國產超級計算機「京」的後續機型。由理化學研究所和富士通開發,2021年3月正式投入使用。計劃將15%的計算性能分配給企業用於研究。
爲了鼓勵使用富嶽,如果企業提交的研究專案能透過高度資訊科學技術研究機構的審批,那麼企業也可以免費使用富嶽。如果企業不願意公開利用富嶽取得的成果,則需要給付相應的使用費。
富嶽的產業應用逐漸擴大(主要示例) | |
企業名稱 | 用途 |
川崎重工業 | 評估飛機燃效和飛行速度 |
DMG森精機 | 10分鐘即可預測用機牀加工後的材料狀態 |
住友化學 | 有機EL材料開發 |
電裝 | 研究可在汽車内預防傳染的氣流 |
田邊三菱製藥 | 預測藥物分子的晶體結構 |
住友橡膠工業 | 開發不易劣化的輪胎用橡膠材料 |
富嶽還可高速運行用於新藥開發、能源和材料等的多種產業用軟體,企業的使用範圍在逐漸擴大。例如,住友化學用來開發新的有機EL材料。田邊三菱製藥用來預測藥物分子的晶體結構。
電裝正利用富嶽研究可在汽車内預防傳染的氣流。由日本國内9家車企等組成的汽車內燃機技術研究聯盟正推進混合動力車(HV)用1升汽油行駛40公里以上的高效率引擎的基礎研究。
美國普林斯頓大學的高級研究員真鍋淑郎獲得了2021年的諾貝爾物理可用能學獎,他預測的類比模式備受關注。超級計算機也爲模式開發做出了貢獻。超級計算機對於實施去碳社會是不可或缺的。
日本國立環境研究所等利用上一代超級計算機「京」對全球氣象實施的高解析度類比,目前已經利用富嶽重複了1000多次。不僅預測精度大幅提高,還可以計算機率較低的大型洪水等災害發生的風險。
該計算以3.5公里爲單位將地球分塊進行類比,過去使用的是以60~100公里爲單位劃分地球的模式,所以估計可以獲得比以往預測精度更高的結果。
日文:大越優樹、《日經產業新聞》,2021/12/01
中文:JST客觀日本編輯部