JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2025年2月～2026年1月)

報告書番号: R25JACA64

利用分野: JSS大学共同利用

PDF(準備中)

• 責任者: 澤渡信之, 東京理科大学
• 問い合せ先: 澤渡信之(sawadoph@rs.tus.ac.jp)
• メンバ: 澤渡 信之, 嶋崎 裕一朗, 鈴木 悠太

事業概要

惑星気象の多くの現象に対する数理モデルは, 数理物理学における非線形波動方程式の一群と非常に親和性が高い. 多彩な自然現象からのインプットは, それに対応する偏微分方程式の数理構造についての多くの示唆と研究動機を与える. 我々は深層学習の一種である物理に基づくニューラルネットワーク（Physics Informed Neural Networks：PINNs）を用いて, 惑星大気における流体現象やその他の観測事象に関する支配方程式, そして非線形偏微分方程式の数理の間の新たな関連性を見出し, 非線形波動に基づいて包括的に理解するための手法の確立を目指している.

参照URL

なし

JAXAスーパーコンピュータを使用する理由と利点

現在共同研究をしている研究グループがJAXAスーパーコンピューティングシステムにアカウントを有しており, そのため共同研究における特にデータの共有について当システムの利用が非常に有益であると考えている.

今年度の成果

今年度は, 一昨年度より継続的に開発を続けてきたPINNsにより, 様々な非線形偏微分方程式の解析を中心に行った. 可積分方程式として非線形シュレディンガー方程式の求解と, 特にそのカオスの発現に関する解析を行った. 擬可積分方程式については, 磁気流体にその起源を持つZakharov-Kuznetsov方程式の渦糸解の導出と, その保存量の特性に関する数値解析を遂行した. 今回は, Adam, L-BFGS等の複数のアルゴリズムの中から, 問題の性質に応じて最適なものを実装して解析を行った. PINNsの逆問題解析については, ZK方程式と正規長波方程式間のパラメータ同定に関する解析を行い, 良好な結果を得ることができた.

成果の公表

-査読付き論文

1)A.Nakamula, K.Obuse, N.Sawado, K.Shimasaki, Y.Shimazaki, Y.Suzuki, K.Toda,"Discovery of Quasi-Integrable equations from traveling-wave data using the Physics-Informed Neural Networks", Phys.Scripta 100 (2025) 5, 056012.

2) N.Sawado, Y.Shimazaki, Y.Suzuki, "PINNs Study for the Bekki–Nozaki Chaos in the Nonlinear Schrödinger equation", J.Phys.Conf.Ser. 3152 (2025) 1, 012032

-招待講演

澤渡信之, "A study of a quasi-integrable system and the dynamical vortex ― to be DIFC, or not to be ―", Nonperturbative methods in QFTs ― Kondo Condensation ― (近藤慶一教授 退職記念研究会) 2025年3月25日

-口頭発表

1) Yuichiro Shimazaki, Nobuyuki Sawado, Yuta Suzuki, "PINNs Study for the Bekki-Nozaki Chaos", The XXIX International Conference on Integrable Systems and Quantum Symmetries, July 11, 2025.

2)中村厚, 小布施祈織, 澤渡信之, 島崎康平, 鈴木悠太, 嶋崎裕一朗, 戸田晃一, 「深層学習を活用した(2+1) 次元擬可積分系におけるソリトンの数理の探求」,日本物理学会第80回年次大会, Sep.16, 2025.

3)澤渡信之, 嶋崎裕一朗, 鈴木悠太,「外力と散逸のある非線形シュレディンガー方程式のカオス的挙動に対する深層学習解析」, 日本物理学会第80回年次大会, Sep. 18,2025.

4) Y.Shimazaki, N.Sawado, "A Modified Conserved Quantity of the Zakharov--Kuznetsov Equation", SBREW (Soliton BREakthrough Workshop)-EAST2026, March 16, 2026.

-ポスター

Y.Shimazaki, N.Sawado, Y.Suzuki, "Deep learning analysis of chaos, instability and solitons in quasi-integrable systems via Physics-Informed Neural Networks",YITP Workshop：場の理論と弦理論2025. July 20, 2025

JSS利用状況

計算情報

• プロセス並列手法: MPI
• スレッド並列手法: 自動並列
• プロセス並列数: 1 - 32
• 1ケースあたりの経過時間: 8 時間

JSS3利用量

総資源に占める利用割合※1(%): 0.21

内訳

JSS3のシステム構成や主要な仕様は、JSS3のシステム構成をご覧下さい。

※1 総資源に占める利用割合：3つの資源(計算, ファイルシステム, アーカイバ)の利用割合の加重平均.

※2 資源の利用割合：対象資源一年間の総利用量に対する利用割合.

ISV利用量

※2 資源の利用割合：対象資源一年間の総利用量に対する利用割合.

JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2025年2月～2026年1月)