材料研究開発へのクラウドHPCの採用を加速

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Speaker

Timur Bazhirov

Mat3ra.comの創設者兼最高経営責任者

March 10, 2025 1:30 PM

シンガポール

での半日ワークショップ。 SupercomputingAsia 2025 の利点を紹介する。プラットフォームは、従来のHPCセットアップよりも優れています。密度汎関数理論（DFT）シミュレーションから分子動力学における機械学習の応用まで、幅広い分野に焦点を当てます。参加者は、バンド構造解析、状態密度計算、スピン磁性研究、スピン軌道結合効果、フォノンの分散関係、高度な分子動力学シミュレーションなど、さまざまなDFT手法を学ぶための広範な実習チュートリアルに取り組みます。さらに、当社のクラウドインフラストラクチャのスケーラビリティを強調し、タスク集約型のHPCワークフローにどのように対応できるかを紹介します。大規模なデータセットと複雑な計算を効率的に処理するプラットフォームの能力を実例で説明し、研究者が材料科学で可能なことの限界を押し広げることを可能にします。ぜひご参加ください。は、材料科学研究へのアプローチに革命をもたらし、イノベーションの新たな可能性を解き放ちます。

[詳細]

プレゼンター

博士 ティムール・バジロフ、Mat3ra.comの創設者兼最高経営責任者

電子メール: timur@mat3ra.com

略歴: ティムールはカリフォルニア大学バークレー校で物理学の博士号を取得しました。そこでマーヴィン・コーエンやスティーブン・ルイと共に材料の第一原理研究に取り組み、十数件の査読付き論文を発表し、ある日、私たちが行っている材料と化学の近代化が必要であることを目の当たりにしました。2015年、彼はExabyte Inc./Mat3ra.comを設立しました。同社は現在、ドイツのメルクKGaAダルムシュタット、米国空軍研究所（米国）、東京理科大学など、エレクトロニクス、エネルギー、製造セクターの数十の企業顧客を抱え、学界や産業界から15,000人を超えるユーザーが利用しています。

プラナブ・ダス博士、シンガポール国立大学シニア・リサーチ・フェロー • Mat3ra.com サイエンティフィック・ソフトウェア・エンジニア（コンサルタント）

電子メール: das@nus.edu.sg • pranab.das@mat3ra.com

略歴: Pranabは、ムンバイのタタ・インスティテュート・オブ・ファンダメンタル・リサーチで物性物理学の博士号を取得しました。その後、2014年から17年にかけて、エレクトラ・シンクロトロン・トリエステでポスドク研究員として働きました。その後、シンガポール国立大学のシンガポール・シンクロトロン光源の研究員として入社しました。

ターゲットオーディエンス

密度汎関数理論（DFT）、分子動力学（MD）、および関連アプローチを専門とする物性物理学、材料科学、化学、および関連分野で働く科学者とエンジニア。この入門セッションでは、HPC アーキテクトやプランナーにも興味を持ってもらえます。

前提条件：結晶構造や材料の物理的特性など、材料科学における基本的な物理概念に関するある程度の知識。

推奨前提条件:Linux/UNIX コマンドラインの知識、DFT の基礎知識、Quantum ESPRESSO、VASP などのシミュレーションコードに精通していること。

ワークショップは、インタラクティブなハンズオンセッションを目的としており、対象者は15〜25名です。

ワークショップ構成

このワークショップの目的は、参加者に次のことを深く理解してもらうことです。 ハイパフォーマンスコンピューティング (HPC) 機能 Mat3ra.comが提供し、特に材料科学研究向けにカスタマイズされています。参加者は、インタラクティブなセッション、ハンズオンデモンストレーション、質疑応答を通じて、Mat3raプラットフォーム内の計算モデリング、データ管理、自動化ワークフローのためのHPCリソースの最適化に関する洞察を得ることができます。

アジェンダ

2025年3月10日	内容	プレゼンター
9:00 AM	歓迎とワークショップの概要（15分）発表者ワークショップ・ファシリテーター／Mat3ra代表説明ワークショップのゴール、アジェンダ、Mat3raのHPC機能の概要の紹介。	TB, PD
9:15 AM	Mat3ra HPCプラットフォームの紹介 (30分) トピックス Mat3ra: Materials R&D Cloud とそのクラウドベースの HPC インフラストラクチャの概要。主要な計算リソースと並列化機能の説明。材料科学アプリケーションのための利用可能なシミュレーションツールの概要。目的 Mat3raのHPC環境と材料科学における計算研究との関連性についての基礎知識を提供する。	TB
9:45 AM	Mat3raにおけるHPCワークフローの設定と最適化 (45分) 形式ライブデモンストレーションとハンズオンセッショントピック Mat3raで計算ワークフローを設定するためのステップバイステップガイド。リソース割り当て戦略： CPUとGPUの使い分け，並列処理，最適化のヒント電子状態計算と分子動力学を含む材料シミュレーションのためのマルチステップワークフローの統合。ベンチマーク github.com/Exabyte-io/exabyte-benchmarks-suite そして arXiv:1812.05257 目的参加者自身がプラットフォーム上でHPCワークフローをセットアップし、最適化するスキルを身につける。	PD
10:30 AM	休憩（15分）
10:45 AM	高度な機能ハイスループットとAI駆動ワークフロー（30分）トピックス高スループット計算とデータ処理の自動化。 AI/MLで強化された材料探索ワークフローにHPCを活用。ハイスループット・アプリケーションの例としては、特定の特性について大規模な材料データセットをスクリーニングすることが挙げられます。目的 HPCワークフローにおける高度な自動化と機械学習の統合を実証し、材料探索を加速する。
11:15 AM	ケーススタディ Mat3raにおけるHPCを利用した研究 (45分) 発表者ゲスト研究員形式プレゼンテーションと質疑応答トピック Mat3raのHPCプラットフォームで実行される材料研究プロジェクトの実例：大きなセルサイズ、磁性、相対論的効果などを含む高度なアプローチ（DFT HSE、GW）の計算要求の高いケース。エレクトロニクス、エネルギー貯蔵、触媒反応への応用について議論する。 Mat3ra HPCの能力を活用するための教訓とベストプラクティス。目的材料研究におけるMat3raの成功事例を紹介し、HPCリソースのベストプラクティスと革新的な利用法を強調する。
12:00 PM	インタラクティブな質疑応答とトラブルシューティング・セッション（30分）フォーマット Mat3raのテクニカルチームとのオープンQ&A トピック HPCのセットアップ、最適化、技術的な問題に関する参加者からの具体的な質問への対応。計算材料科学でHPCリソースを使用する際の一般的な課題のトラブルシューティング。目的 Mat3raのプラットフォーム上で、参加者の進行中または将来のプロジェクトに対して、個別のサポートとガイダンスを提供する。
12:30 PM	閉会の挨拶と次のステップ（15分）説明主な収穫のまとめ、Mat3raのHPC利用のための追加リソース、フォローアップサポートに関する情報目的 Mat3raのHPC機能の継続的な利用と探求を奨励し、さらなる支援やリソースへのアクセスに関するガイダンスを提供する。

参考文献

ティムール・バジロフ、モハマド・モハマディ、セルゲイ・バラバシュ、ケビン・チャン、「クラウドコンピューティングを用いた大規模ハイスループットのコンピューター支援による先端材料の発見」、2017年米国物理学会会議議事録、 http://meetings.aps.org/link/BAPS.2017.MAR.C1.7
ティムール・バジロフ、「デジタル材料科学のためのデータ中心型オンラインエコシステム」、原稿、2019年、arxiv.orgプレプリント： https://arxiv.org/abs/1902.10838
Protik Das、Mohammad Mohammadi、Timur Bazhirov、「高い忠実度と高スループットを備えたアクセシブルな計算材料設計」、原稿、2018年、arxiv.orgプレプリント： https://arxiv.org/abs/1807.05623
Protik DasとTimur Bazhirov、「高い忠実度と高スループットを備えた二元化合物の電子特性」、Journal of Physics：カンファレンスシリーズ、第1290巻、20111ページ、2019年
ティムール・バジロフとE・X・アボット、「材料の振動特性の迅速で使いやすい第一原理計算」、原稿、2018年、arxiv.orgプレプリント： https://arxiv.org/abs/1808.10011
Mohammad Mohammadi、Timur Bazhirov、「高性能Linpackを使用したクラウドコンピューティングベンダーの比較ベンチマーキング」、高性能コンパイル、コンピューティング、通信に関する第2回国際会議の議事録、2018年、 https://dl.acm.org/citation.cfm?doid=3195612.3195613

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