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Advance

Hiroshi Kawai

    Department of Information Sciences and Arts　Professor
    Research Institute of Industrial Technology　Researcher
    Center for Computational Mechanics Research　Researcher
    Course of Information Sciences and Arts　Professor
Last Updated :2025/04/19

Researcher Information

J-Global ID

Research Areas

  • Informatics / Computational science / mesh generation, visualization, HPC
  • Manufacturing technology (mechanical, electrical/electronic, chemical engineering) / Machine materials and mechanics

Education

  • 1992/04 - 1995/03  The University of Tokyo  The Graduate School of Engineering  システム量子工学専攻 博士後期課程
  • 1990/04 - 1992/03  The University of Tokyo  The Graduate School of Engineering  Department of Quantum Engineering and Systems Science
  • 1986/04 - 1990/03  The University of Tokyo  The Faculty of Engineering  原子力工学科

Association Memberships

  • 日本計算工学会   日本機械学会   

Published Papers

MISC

Research Grants & Projects

  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    Date (from‐to) : 2021/04 -2024/03 
    Author : 河合 浩志; 武居 周
     
    本研究課題では、これまで推進してきた電磁界解析ー熱伝導解析の並列大規模マルチフィ ジックス計算の研究開発をもとに、強力集束超音波 (High Intensity Focused Ultrasound: HIFU)も対象とする、患者固有の高精細な人体解剖データを直接用いることが可能な、癌温熱療法(ハイパーサーミア)シミュレータを開発する。そのために、Partition-of-Unity FEM (PUFEM)による高精度かつ高速な電磁界の数値解析手法を提案し、また、電磁界、超音波、熱伝導解析向けの領域分割型並列計算ライブラリにより各物理計算機能を統一的に構築する。さらに、各物理計算を接続する並列Couplerにより、超高精細な患者のデータを直接用いるマルチフィジックス計算技術を創成する。医療現場で用いる小型のPCクラスタで 稼働可能な温熱療法の治療予測技術の実現により、電磁界温熱療法とHIFUによる治療予測、 さらに電磁界とHIFUを併用する新しい治療法構築への展開も期待できる。 今年度はハイパーサーミアシミュレーションに用いる熱伝導解析コード並びに電磁界解析コードの並列計算機環境上での最適化を実施した。具体的には領域分割法における前処理アルゴリズムのチューニング、ならびにハイブリッド並列化を行い、一定度の性能改善効果を確認した。 また、今年度はこの研究成果をもとに、査読付きジャーナル論文2件をはじめとする論文の刊行、および、日本シミュレーション学会主催の国際会議JSST2021において4件、数値電磁界解析に関する代表的な国際会議のひとつであるIEEE CEFC2021にて2件の研究発表を行った。
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research
    Date (from‐to) : 2018/10 -2023/03 
    Author : 武居 周; 河合 浩志; 塩谷 隆二; 荻野 正雄; 遊佐 泰紀; 三目 直登
     
    オープンソース・ソフトウエア(OSS)数値解析プラットフォームが開発され、工学・物理学の分野で広く利用されている。申請者らの研究グループは、そのプラットフォームの一つであるADVENTUREの開発を推進している。一方、ドイツにおいてもProf. Gabriel Wittum率いる研究チームがUG4を開発している。両者とも世界各国において利用されユーザ数も年々増加しているが、近年需要が高まっている電磁界解析は世界的に見ても高機能なプラットフォームがなく、機能強化が求められている。そこで本研究課題では、相補的機能強化を通じてADVENTUREおよびUG4を電磁界解析アプリケーション分野でリーディングエッジの役割を担えるプラットフォームへと昇華させる。特に、ADVENTUREでは非定常の高周波電磁界解析機能、UG4では高精度な電流密度解析機能を重点的に開発する。また、開発した両プラットフォームを接続することで、日本・ドイツ共通の解決すべき課題である落雷時の感電事故防止に向けた非定常高周波電磁界―非定常電流密度の大規模連成解析手法を確立する。 今年度は、昨年度に引続き、ADVENTUREおよびUG4において人体モデル等の実問題モデルによる計測を繰り返し実行し、ソルバの並列計算機上での最適化を行った。また，高周波電磁界解析手法の技術移転課題として音響問題への適用検討を行い、双方の並列化手法が音響解析に直接的に使用可能であることがわかった。今年度もCOVID-19の影響により、直接的な国際共同研究の推進が不可能であったが、適宜メール等を活用し、それぞれの進捗を確認した。今年度の研究実績として、査読付きジャーナル論文5本（代表者分のみ）を刊行できた。
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research
    Date (from‐to) : 2017/04 -2020/03 
    Author : Takei Amane
     
    In this research project, we had developed a parallel coupled analysis code for high-accurate prediction of cancer hyperthermia. In this study, we published 23 peer-reviewed journal papers and 16 peer-reviewed international conference papers. Also, as open source software, parallel high-frequency electromagnetic field analysis code: ADVENTURE_FullWave and parallel acoustic analysis code: ADVENTURE_Sound have been released from the University of Tokyo ADVENTURE Project website. Moreover, we succeeded in electromagnetic field calculation using a large-scale numerical human body model with 16 billion elements, which is one of the largest in the world, and received the 23rd Computational Engineering Lecture "Graphics Award, Special Award (MicroAVS Award)".

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