
	本計算数理科学分野では、自然科学や社会科学の様々な現象・事象から、数学的手法を用いて数理モデルを構築し、そこから得られる情報を数理科学的に処理する応用数理学の研究に主眼が置かれる。その中でも、計算機科学やソフトウエア科学と密接に関係した応用数理学の１分野である、「計算数理科学」研究を展開する。　学際的・独創的な研究を展開するために、物理学、化学、生物学など複数の自然科学分野を融合した研究が必要不可欠である。計算数理科学は、最新のコンピュータ技術を駆使して、自然科学の現象から構築された数理モデルを解析し、その現象を仮想的に再現する研究を対象としている。　まず、山本・笹尾研究室では、静的のみならず動的な複数の物理現象が混在した非線形問題を支配する数理モデル、ならびにコンピュータによる計算効率を最大限に発揮する計算スキームを構築して、その数理モデルをスーパーコンピュータにより大規模計算する研究を行う。特に、２１世紀の最大課題である地球環境保全ならびにエネルギーミニマムを目指す環境エネルギー研究の発展に貢献するため、ガスタービンや蒸気タービンを丸ごとスーパーコンピュータで計算することができる「数値タービン」を構築している。　また、化学工学分野との学際的融合による、「超臨界流体シミュレータ」を構築して、革新的なエネルギーミニマム機器の研究開発へ応用する。　一方、大規模数値計算には、スーパーコンピュータを用いても膨大な計算時間を要する他、高速計算に必要な大消費電力が問題となっている。この現状を抜本的に改善し消費電力あたりの計算速度を大幅に改善するため、斬新な「数値流体力学専用計算機」の実現に向け、佐野研究室では、再構成可能技術に基づく新しいコンピュータアーキテクチャとの学際的融合研究を進めている。現在、地球温暖化ガスの急増により、人類の存続自体が危惧される状況になりつつあり、地球環境・エネルギー問題解決は待ったなしの状況である。本研究室では、計算数理科学を駆使して、エネルギーミニマム、地球環境保全に貢献するための研究を積極的に推進している。

■ 山本・笹尾研究室
現在の研究	数値タービンのスーパーコンピューティング超臨界流体シミュレータ複雑形状物体周り流れのIBソルバー
過去の研究	前処理法に基づく臨界点近傍流体の数理モデルと計算スキーム前処理法に基づく凝縮流体・固体熱伝導連成問題の数理モデルと計算スキーム前処理法に基づく超低速凝縮流れの数理モデルと計算スキーム前処理法に基づく熱対流問題の数値シミュレーションタービン静動翼列を通る非定常非平衡凝縮流れの数値シミュレーション飛行機雲の数値シミュレーション高性能・高効率蒸気タービン最終段長翼設計（国際産学連携研究）非定常二次元・三次元遷音速タービン翼列流れの数値シミュレーション非定常遷音速タービン静動翼列干渉流れの数値シミュレーション非定常三次元衝撃波/衝撃波干渉流れの数値シミュレーション非定常熱・化学非平衡流れの数値シミュレーション非定常極超音速衝撃波干渉流れの数値シミュレーション電磁プラズマ粘性流れの数値シミュレーション惑星大気圏突入流れの数値シミュレーション非定常衝撃波/渦干渉流れの数値シミュレーション
高解像差分スキーム	前処理型流束分離スキーム前処理型Roeスキームと時間最大2次精度前処理型LU-SGSスキーム 4次精度コンパクトMUSCL TVDスキーム(Compact MUSCL) 1次元衝撃波管問題 2次元問題時間最大2次精度陰的差分スキーム 2次元衝撃波干渉問題 3次元ガスタービン翼列 2次元蒸気タービン静動翼列(動画） 2次元極超音速高エンタルピー衝撃波干渉問題
■ 佐野研究室
現在の研究	CFD専用計算機の概要 FPGAアレイによるスケーラブル計算機 (HPRCTA2008英文発表スライド) FPGAによる高性能計算 (SACSIS2008チュートリアル資料) 高効率高速数値計算のためのカスタム計算 (HEART2010招待講演資料) 高スループットデータストリーミングのためのリアルタイム数値データ圧縮ハードウェアストリームデータのオンチップ再利用を指向したカスタム計算機アーキテクチャと計算アルゴリズム
準備中の研究	数値演算高速化のための超並列カスタムプロセッサアーキテクチャ記述言語 4倍精度浮動少数点演算を用いたカスタム計算のためのFPGAによる高スループットパイプライン FPGAによるリアルタイム画像要素分類

国際産学共同研究	清華大学・東芝・General Electric Maxeler Technologies, Inc.　（実施中）
国際学術共同研究	Technical University of Munich Custom Computing Research Group, Computer Architecture Group,　（実施中） Department of Computing, Imperial College, London
国内産学官共同研究	三菱重工業高砂製作所・高砂研究所　（実施中）東芝　（実施中）出光興産三菱重工業名古屋航空宇宙システム製作所 JFEエンジニアリング（独）宇宙航空研究開発機構（JAXA) ＮＥＤＯ　超ハイブリット材料開発プロジェクト(実施中）
学内共同研究	東北大学多元物質科学研究所東北大学情報サイバーサイエンスセンター東北大学流体科学研究所
	共同研究に関するお問い合せは教授山本悟まで

	山本・古澤研究室（主にCFD関連）
	佐野研究室（主にコンピュータアーキテクチャ関連）