DATE2025.11.21 #お知らせ

3,000億粒子の天の川銀河シミュレーションをAI×富岳で実現

－星一つ一つを再現する高解像度モデルで銀河進化に迫る－

発表概要

理化学研究所（理研）数理創造研究センター数理基礎部門の平島敬也基礎科学特別研究員、東京大学大学院理学系研究科の藤井通子准教授、原田直人研究員、神戸大学大学院理学研究科の斎藤貴之准教授、牧野淳一郎特命教授、筑波大学計算科学研究センターの吉川耕司准教授らの国際共同研究グループは、人工知能（AI）とスーパーコンピュータ「富岳」のシステム全体（約15万ノード）を利用し、星や星間ガスなどを表す3,000億個の粒子を用いて星一つ一つまでを分解した世界最高解像度となる天の川銀河のシミュレーションを実現しました。

本研究成果により、天の川銀河の渦状腕構造（渦巻銀河が持つ、円盤上で中心から外側に向かって渦を巻いて伸びる腕状の構造）や、銀河内の元素の循環、太陽系や生命の材料の起源解明に貢献することが期待されます。

国際共同研究グループは、ボトルネックとなっていた超新星爆発直後の急激な変化を、AIを用いたサロゲート・モデルで高速予測しつつ、大規模並列化粒子法向け汎用高性能ライブラリ（FDPS）や多様なアーキテクチャ対応の最適化ツール（PIKG）を統合し、銀河シミュレーションのためのコード「ASURA-FDPS-ML」の開発を行いました。その成果として、「富岳」だけでなく、東京大学と筑波大学が共同運営するGPU（画像処理装置）を搭載したスーパーコンピュータ「Miyabi」のシステム全体（約1,000ノード）を用いた計算でも高い並列化効率を達成しました。この成果により、星一つ一つまで分解した天の川銀河サイズのシミュレーションを世界で初めて実現しました。

本研究は、国際会議「The International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage, and Analysis（SC25）」（11月20日）において発表され、同論文集に掲載されました。

図：開発した銀河シミュレーション・コード「ASURA-FDPS-ML」の概念図

関連リンク

理化学研究所、神戸大学、筑波大学

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