エージェントカメラ群による新しいin situ可視化

使用代理摄像机的新原位可视化

• 批准号: 22H03603
• 负责人: 陰山 聡
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H03603/
• 关键词: 可視化; シミュレーション; エージェントベースモデル; HPC; 可視化; シミュレーション; エージェントベースモデル; HPC

大規模な計算機シミュレーションの可視化においては、今後 in situ可視化が中心的な役割を果たすと予想されている。通常のin situ可視化では可視化を行う視点位置をあらかじめ指定する必要があるが、複雑な現象のシミュレーションにおいては可視化すべき注目領域がシミュレーション空間内のどこに出現し、その後、どのように移動するかあらかじめ知ることがきない場合が多い。そのような場合でも複数の可視化視点が注目領域の近傍に自動的に配置される手法を確立することが本研究の目的である。鍵となるアイディアはin situ可視化を行う視点を自律移動するエージェントとみなすことである。多数の可視化エージェントをシミュレーション空間に放つと、各エージェントは他のエージェントとの相互作用や周囲の環境(=シミュレーション対象の現象)に基づいて自律的に判断し、自分の位置と状態を変化させる。この手法は我々が考案した独自のin situ可視化手法「4次元ストリートビュー」を発展させたものである。本年度は、アリ等の集団運動において重要な役割を果たすフェロモンのアナロジーに基づき、シミュレーションの注目領域がソースとなったフェロモンに可視化エージェントが誘引されるというモデルを構築し、テスト計算を行った。3次元のセルオートマトンと流体シミュレーションを例題とし、可視化エージェントの自律移動機能を実装した上で、その有効性を確認した。その結果、二つの課題が明らかになった。一つは注目領域の出現が可視化エージェントに伝わるまでに時間がかかりすぎるという問題であり、もう一つは、同じ領域に複数の可視化エージェントが集中してしまうという問題である。後者の課題は事前に予想しており、誘引フェロモンとは逆の効果をもつ別のフェロモンを導入する計画であったが、2種類のフェロモンを扱うことは技術的に難しいことも明らかになってきた。

原位可视化有望在将来可视化大规模计算机模拟方面发挥核心作用。在正常的原位可视化中，有必要事先指定观点位置以执行可视化，但是在复杂现象的模拟中，通常很难事先知道，在模拟空间中出现可视化的领域以及之后的移动方式。这项研究的目的是建立一种方法，即即使在这种情况下，即使在感兴趣的领域也会自动安排多个可视化观点。关键思想是将原位可视化视角视为自主移动代理。当许多可视化剂被释放到仿真空间中时，每个代理都会根据其与其他代理及其周围环境的相互作用（=要模拟的现象）自主做出决策，并改变其自身的位置和状态。这种方法是我们独特的原位可视化方法“ 4D街道视图”的演变。今年，基于信息素的类比，在蚂蚁和其他蚂蚁的集体运动中起着重要作用，我们构建了一个模型，在该模型中，可视化剂被吸引到来自模拟中感兴趣领域的信息素，并进行了测试计算。使用三维细胞自动机和流体模拟作为示例，实现了可视化剂的自主运动功能，并确认了其有效性。结果，揭示了两个问题。一个问题是，将关注区域的出现传输到可视化剂所花费的时间太长，另一个问题是多个可视化剂集中在同一区域的问题。事先预测了后一种挑战，尽管该计划是引入另一个与吸引信息素相反效果的信息素，但在技术上很难处理两种类型的信息素在技术上很难。