テキサス大学オースティン校（UT）、ローレンス・リバモア国立研究所（LLNL）、カリフォルニア大学サンディエゴ校スクリップス海洋研究所の研究者チームが、2025年コンピューティング機械協会（ACM）ゴードン・ベル賞を受賞した。 リアルタイムの津波予測に取り組む。
同チームは、通常はスーパーコンピューティングに 50 年かかる時間を 1 秒未満に短縮する、高度な「デジタル ツイン」フレームワークを使用してリアルタイムの津波予測システムを開発しました。これにより、地震や津波が起こりやすい地域に近い沿岸地域の早期警報システムが劇的に改善される可能性があります。
研究チームは、太平洋岸北西部の地震の危険性が高いカスカディア沈み込み帯、つまり北カリフォルニアからカナダのブリティッシュコロンビア州まで1100マイルにわたる地域にこの予測を適用した。最後に大規模なカスカディア地震が発生したのは 1700 年で、地震学者らは今後 50 年間にマグニチュード 8.0 以上の地震が発生する確率は 37% であると推定しています。
スクリップス海洋学の地震学者でチームメンバーのアリス・ガブリエル氏は、「世界最大のスーパーコンピューターを使用して、海底センサーを使用して津波の波高とその不確実性を秒単位で予測する新しいアルゴリズムを開発した。これは従来のアルゴリズムよりも100億倍速い」と述べた。 「私たちの研究は、地震と津波の発生に関する物理学ベースのモデルが、リアルタイム対応を導くのに十分な速さであることを示しています。これにより、太平洋岸北西部の早期警戒が向上するだけでなく、地球規模の物理学ベースの地震と津波の早期警戒システムへの道が示されます。」
スクリップス海洋地震学者アリス・ガブリエル
スーパーコンピューティングのノーベル賞とも呼ばれるゴードン ベル賞は、年次スーパーコンピューティング会議で授与されます (SC25) は 11 月 20 日に、科学、エンジニアリング、大規模データ分析におけるハイ パフォーマンス コンピューティング (HPC) アプリケーションのイノベーションを表彰します。
「私たちのチームがスーパーコンピューティングの分野でこの最高の評価を受けることは大変光栄です」と、UT のオーデン計算工学科学研究所の機械工学教授兼主任教員であり、この研究の上級著者でもあるオマール・ガッタス氏は述べています。
この方法では、沈み込み帯の海底圧力データと 3 次元結合音響重力波方程式を使用して、地震誘発性を推定します。 海底の動き 小説を使って ベイズ逆変換 アルゴリズム。この動きは、コンピュータが海岸線に向かう津波の移動をシミュレートし、指定された場所での波高の予測を行うためのソースを提供します。このシーケンスはほんの数秒で実行され、地震後わずか 15 分で海岸線に到達する可能性がある津波を事前に初期対応者に知らせる実用的な早期警告を提供します。チームのデジタル ツイン フレームワークは、現在の最先端の手法と比較して 100 億倍の高速化を達成しました。
デジタル ツインは、実際の地球物理システムの計算によるレプリカであり、物理ベースのモデルと観測をリアルタイムで組み合わせて、その進化状態を推定し、ありそうな未来を探ります。
オーデン研究所の研究員で筆頭著者のステファン・ヘネキング氏は、「カスカディアデジタルツインを作成する際の最大の技術的課題は、問題のサイズが膨大であり、リアルタイムで予測を提供する必要性が組み合わさったことだった」と述べた。 「この課題を克服するには、新しい並列逆変換アルゴリズム、高度な数値離散化ライブラリ、最先端の GPU スーパーコンピューターの活用が必要でした。」
研究チームのメンバーには、ガブリエル氏、ガッタス氏、ヘネキング氏に加えて、ユッツ・オーデン研究所のセレラム・ヴェンカット氏とミリンダ・フェルナンド氏が含まれる。 LLNLのヴェセリン・ドブレフ、ジョン・キャミア、ツァニオ・ケレフ。
チームの作業には、LLNL のスーパーコンピューターなど、世界で最も強力なスーパーコンピューターがいくつか利用されました。 トップランクのエル・キャピタン、国立エネルギー研究科学計算センターのパールマッター、スイス国立スーパーコンピューティングセンターのアルプス、テキサス先端コンピューティングセンターのフロンテラ。
「El Capitan の能力と高度な高次有限要素アルゴリズムを組み合わせることで、優れた並列効率を維持しながら、40,000 個以上の GPU で前例のない 50 兆個以上の未知数の問題を解決することができました」と LLNL の計算数学者、ツァニオ コレブ氏は述べています。 「この研究は、長年にわたる GPU アルゴリズムの研究に基づいて構築されています。 YEM チームの一員であり、世界で最も強力な HPC システム上でその結果得られるパフォーマンスを確認できたのは素晴らしいことでした。」
アプリケーションにより、山火事、地震動、高潮から宇宙天気や脅威の検出に至るまでの事象を予測する他の多くの分野で早期警報システムが可能になる可能性があります。
ACM ゴードン ベル賞は、HPC アプリケーションにおける優れた業績を表彰するもので、毎年授与されます。この賞は、米国国立科学財団のコンピュータ情報科学工学総局を設立した先駆的なコンピュータ アーキテクトにちなんで名付けられました。
#2025年ACMゴードンベル賞をリアルタイム津波予測の画期的な研究で受賞