2024/10/03 更新

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タカハシ　トオル
高橋　徹
TAKAHASHI Toru
所属
大学院工学研究科 機械システム工学専攻 機械理工学 准教授
大学院担当
大学院工学研究科
学部担当
工学部 機械・航空宇宙工学科
職名
准教授
連絡先
メールアドレス
ホームページ
http://www.matsumoto.nuem.nagoya-u.ac.jp/ttaka/
外部リンク

学位 3

  1. 博士(工学) （ 2002年3月   京都大学 ） 

  2. 工学修士 （ 1998年3月   東京工業大学 ） 

  3. 工学学士 （ 1996年3月   東京工業大学 ） 

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研究キーワード 2

  1. 計算力学

  2. 応用力学

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研究分野 1

  1. 情報通信 / 計算科学

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現在の研究課題とSDGs 2

  1. 高速多重極境界積分方程式法の研究

  2. GPUを利用した科学技術計算の高速化

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経歴 7

  1. 名古屋大学大学院工学研究科　機械理工学専攻　講師

    2009年10月 - 2015年9月

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    国名：日本国

  2. 理化学研究所 客員研究員

    2007年5月 - 2016年3月

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    国名：日本国

  3. 名古屋大学大学院工学研究科　機械理工学専攻　助教

    2007年4月 - 2009年9月

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    国名：日本国

  4. 東京大学地震研究所 産学官連携研究員

    2006年4月 - 2007年3月

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    国名：日本国

  5. 理化学研究所 基礎科学特別研究員

    2003年4月 - 2006年3月

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    国名：日本国

  6. 東洋大学 非常勤講師

    2003年4月 - 2006年3月

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    国名：日本国

  7. 理化学研究所 協力研究員

    2002年4月 - 2003年3月

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    国名：日本国

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学歴 3

  1. 京都大学   工学研究科   環境地球工学専攻

    1998年4月 - 2002年3月

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    国名： 日本国

  2. 東京工業大学   理工学研究科   機械物理工学専攻

    1996年4月 - 1998年3月

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    国名： 日本国

  3. 東京工業大学   工学部   機械物理工学科

    1992年4月 - 1996年3月

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    国名： 日本国

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所属学協会 4

  1. 日本機械学会

  2. 日本物理学会

  3. 日本計算数理工学会   理事

    2010年4月 - 現在

  4. 日本建築学会

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論文 87

  1. Topology optimization of anisotropic structure for arbitrary objective functionals with exact free boundary representation

    Cui, Y; Yang, WZ; Takahashi, T; Matsumoto, T

    COMPUTERS & STRUCTURES   300 巻   2024年8月

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  2. Designing gradient coils with the shape derivative and the closed B-spline curves

    Takahashi, T

    MAGNETIC RESONANCE IMAGING   110 巻   頁： 112 - 127   2024年7月

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  3. An electromagnetic shape optimisation for perfectly electric conductors by the time-domain boundary integral equations

    Takahashi, T

    ENGINEERING WITH COMPUTERS     2024年5月

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  4. A time-domain boundary element method for the 3D dissipative wave equation: Case of Neumann problems 査読有り

    Takahashi, T

    INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL METHODS IN ENGINEERING   124 巻 ( 23 ) 頁： 5263 - 5292   2023年12月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1002/nme.7343

    Web of Science

  5. A fast time-domain boundary element method for three-dimensional electromagnetic scattering problems 査読有り

    Takahashi, T

    JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS   482 巻   2023年6月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1016/j.jcp.2023.112053

    Web of Science

  6. An exact volume constraint method for topology optimization via reaction-diffusion equation

    Cui, Y; Takahashi, T; Matsumoto, T

    COMPUTERS & STRUCTURES   280 巻   2023年5月

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  7. A three-dimensional shape optimization for transient acoustic scattering problems using the time-domain boundary element method

    Takahashi, T; Miyazawa, N; Tanigawa, M

    INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL METHODS IN ENGINEERING   124 巻 ( 2 ) 頁： 482 - 512   2023年1月

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    記述言語：日本語  

    DOI： 10.1002/nme.7130

    Web of Science

  8. A topology optimization of open acoustic waveguides based on a scattering matrix method

    Matsushima, K; Isakari, H; Takahashi, T; Matsumoto, T

    WAVE MOTION   113 巻   2022年8月

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    記述言語：日本語  

    DOI： 10.1016/j.wavemoti.2022.102987

    Web of Science

  9. A robust topology optimisation for wideband structures in acoustic-elastodynamic coupled fields

    Qin, JC; Isakari, H; Takahashi, T; Matsumoto, T

    ENGINEERING ANALYSIS WITH BOUNDARY ELEMENTS   140 巻   頁： 544 - 561   2022年7月

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    記述言語：日本語  

    DOI： 10.1016/j.enganabound.2022.04.012

    Web of Science

  10. An isogeometric boundary element method for three-dimensional doubly-periodic layered structures in electromagnetics

    Takahashi, T; Hirai, T; Isakari, H; Matsumoto, T

    ENGINEERING ANALYSIS WITH BOUNDARY ELEMENTS   136 巻   頁： 37 - 54   2022年3月

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    記述言語：日本語  

    DOI： 10.1016/j.enganabound.2021.11.020

    Web of Science

  11. An enhancement of the fast time-domain boundary element method for the three-dimensional wave equation

    Takahashi, T; Tanigawa, M; Miyazawa, N

    COMPUTER PHYSICS COMMUNICATIONS   271 巻   2022年2月

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    記述言語：日本語  

    DOI： 10.1016/j.cpc.2021.108229

    Web of Science

  12. A Shape Optimisation with the Isogeometric Boundary Element Method and Adjoint Variable Method for the Three-Dimensional Helmholtz Equation

    Takahashi, T; Sato, D; Isakari, H; Matsumoto, T

    COMPUTER-AIDED DESIGN   142 巻   2022年1月

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    記述言語：日本語  

    DOI： 10.1016/j.cad.2021.103126

    Web of Science

  13. A time-saving FEM-based approach for structural topology optimization with exact boundary representation

    Cui, Y; Takahashi, T; Matsumoto, T

    MECHANICAL ENGINEERING JOURNAL   9 巻 ( 6 )   2022年

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  14. Topology optimization for incompressible viscous fluid flow using the lattice kinetic scheme

    Xie, SQ; Yaji, K; Takahashi, T; Isakari, H; Yoshino, M; Matsumoto, T

    COMPUTERS & MATHEMATICS WITH APPLICATIONS   97 巻   頁： 251 - 266   2021年9月

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    記述言語：日本語  

    DOI： 10.1016/j.camwa.2021.05.032

    Web of Science

  15. A robust topology optimization for enlarging working bandwidth of acoustic devices

    Qin, JC; Isakari, H; Taji, K; Takahashi, T; Matsumoto, T

    INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL METHODS IN ENGINEERING   122 巻 ( 11 ) 頁： 2694 - 2711   2021年6月

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    記述言語：日本語  

    DOI： 10.1002/nme.6637

    Web of Science

  16. A topology optimisation of composite elastic metamaterial slabs based on the manipulation of far-field behaviours

    Matsushima, K; Isakari, H; Takahashi, T; Matsumoto, T

    STRUCTURAL AND MULTIDISCIPLINARY OPTIMIZATION   63 巻 ( 1 ) 頁： 231 - 243   2021年1月

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1007/s00158-020-02689-y

    Web of Science

  17. A numerical method for elastic wave scattering in multi-layered periodic media based on the scattering matrix and BEM

    Matsushima, K; Isakari, H; Takahashi, T; Matsumoto, T

    MECHANICAL ENGINEERING JOURNAL   8 巻 ( 1 )   2021年

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  18. Level-set based topology optimization of transient flow using lattice Boltzmann method considering an oscillating flow condition

    Nguyen, T; Isakari, H; Takahashi, T; Yaji, K; Yoshino, M; Matsumoto, T

    COMPUTERS & MATHEMATICS WITH APPLICATIONS   80 巻 ( 1 ) 頁： 82 - 108   2020年7月

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1016/j.camwa.2020.03.003

    Web of Science

  19. Parallelization of the inverse fast multipole method with an application to boundary element method 査読有り

    Takahashi, T; Chen, C; Darve, E

    COMPUTER PHYSICS COMMUNICATIONS   247 巻   2020年2月

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1016/j.cpc.2019.106975

    Web of Science

    arXiv

  20. A framework of shape optimisation based on the isogeometric boundary element method toward designing thin-silicon photovoltaic devices

    Takahashi, T; Yamamoto, T; Shimba, Y; Isakari, H; Matsumoto, T

    ENGINEERING WITH COMPUTERS   35 巻 ( 2 ) 頁： 423 - 449   2019年4月

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1007/s00366-018-0606-6

    Web of Science

  21. A Numerical Method for Computing the Scattering Matrix by the Boundary Element Method with Applications to Phononic Band Analysis

    Matsushima, K; Isakari, H; Takahashi, T; Matsumoto, T

    2019 THIRTEENTH INTERNATIONAL CONGRESS ON ARTIFICIAL MATERIALS FOR NOVEL WAVE PHENOMENA (METAMATERIALS))     頁： 248 - 250   2019年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1109/metamaterials.2019.8900812

    Web of Science

  22. 3次元音響問題に関するisogeometric BEMに基づく形状感度解析 査読有り

    高橋徹, 平井哲郎, 佐藤大輔, 飯盛浩司, 松本敏郎

    計算数理工学論文集   18 巻   頁： 69-74   2018年12月

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  23. Application of the inverse fast multipole method as a preconditioner in a 3D Helmholtz boundary element method

    Takahashi, T; Coulier, P; Darve, E

    JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS   341 巻   頁： 406 - 428   2017年7月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1016/j.jcp.2017.04.016

    Web of Science

  24. A level-set-based topology optimisation for acoustic-elastic coupled problems with a fast BEM-FEM solver

    Isakari, H; Kondo, T; Takahashi, T; Matsumoto, T

    COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS AND ENGINEERING   315 巻   頁： 501 - 521   2017年3月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1016/j.cma.2016.11.006

    Web of Science

  25. A level-set-based topology optimisation of carpet cloaking devices with the boundary element method

    Nakamoto Kenta, Isakari Hiroshi, Takahashi Toru, Matsumoto Toshiro

    MECHANICAL ENGINEERING JOURNAL   4 巻 ( 1 )   2017年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1299/mej.16-00268

    Web of Science

  26. An efficient blocking M2L translation for low-frequency fast multipole method in three dimensions 査読有り

    Toru Takahashi, Yuta Shimba, Hiroshi Isakari, Toshiro Matsumoto

    Computer Physics Communications   202 巻   頁： 151-164   2016年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1016/j.cpc.2016.01.008

  27. Task-based FMM for heterogeneous architectures 査読有り

    Emmanuel Agullo, Berenger Bramas, Olivier Coulaud, Eric Darve, Matthias Messner, Toru Takahashi

    Concurrency and Computation: Practice and Experience     2015年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1002/cpe.3723

  28. 2次元音響問題における境界要素法を用いたインピーダンス境界を有する散乱体のトポロジー最適化 査読有り

    花田萌美, 飯盛浩司, 高橋徹, 松本敏郎

    計算数理工学論文集   15 巻   頁： 37-42   2015年

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  29. Helmholtz方程式の境界値問題に関連する固有値のトポロジー導関数と高速直接境界要素法を用いたその数値計算 査読有り

    飯盛浩司, 北林達也, 高橋徹, 松本敏郎

    計算数理工学論文集   15 巻   頁： 31-36   2015年

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  30. 境界要素法を用いたクローキングデバイスのレベルセット法に基づくトポロジー最適化 査読有り

    中本謙太, 飯盛浩司, 高橋徹, 松本敏郎

    計算数理工学論文集   15 巻   頁： 55-60   2015年

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  31. Level set-based topology optimization for 2D heat conduction problems using BEM with objective function defined on design-dependent boundary with heat transfer boundary condition 査読有り

    Jing G., Isakari H., Matsumoto T., Yamada T.,Takahashi T.

    Engineering analysis with boundary elements   61 巻   頁： 61-70   2015年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  32. An interpolation-based fast-multipole accelerated boundary integral equation method for the three-dimensional wave equation 査読有り

    Toru Takahashi

    Journal of Computational Physics   258 巻 ( 1 ) 頁： 809-832   2014年2月

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1016/j.jcp.2013.11.008

  33. Task-based FMM for multicore architectures 査読有り

    Emmanuel Agullo, Bérenger Bramas, Olivier Coulaud, Eric Darve, Matthias Messner, Toru Takahashi

    SIAM Journal on Scientific Computing   36 巻 ( 1 ) 頁： C66-C93   2014年2月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    Fast multipole methods (FMM) are a fundamental operation for the simulation of many physical problems. The high-performance design of such methods usually requires to carefully tune the algorithm for both the targeted physics and the hardware. In this paper, we propose a new approach that achieves high performance across architectures. Our method consists of expressing the FMM algorithm as a task flow and employing a state-of-the-art runtime system, StarPU, to process the tasks on the different computing units. We carefully design the task flow, the mathematical operators, their implementations, and scheduling schemes. Potentials and forces on 200 million particles are computed in 42.3 seconds on a homogeneous 160-core SGI Altix UV 100 and good scalability is shown.

    DOI： DOI: 10.1137/130915662

  34. Investigation of finite/infinite unidirectional elastic phononic plates by BEM 査読有り

    Haifeng Gao, Toshiro Matsumoto, Toru Takahashi, Hiroshi Isakari

    Engineering Analysis with Boundary Elements   40 巻   頁： 93-103   2014年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1016/j.enganabound.2013.12.003

  35. A topology optimisation for three-dimensional acoustics with the level set method and the fast multipole boundary element method 査読有り

    Hiroshi Isakari, Kohei Kuriyama, Shinya Harada, Takayuki Yamada, Toru Takahashi, Toshiro Matsumoto

    Mechanical Engineering Journal   1 巻 ( 4 )   2014年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1299/mej.2014cm0039

  36. 3次元音響問題におけるレベルセット法と高速多重極境界要素法に基づくインピーダンス境界を有する散乱体のトポロジー最適化 査読有り

    近藤豊大, 飯盛浩司, 高橋徹, 松本敏郎

    計算数理工学論文集   14 巻   頁： 19-24   2014年

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  37. A topology optimisation for three-dimensional acoustics with the level set method and the fast multipole boundary element method 査読有り

    Hiroshi Isakari, Kohei Kuriyama, Shinya Harada, Takayuki Yamada, Toru Takahashi and Toshiro Matsumoto

    Mechanical Engineering Journa   1 巻 ( 4 ) 頁： CM0039   2014年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  38. Topological sensitivity of objective function defined on morphing boundaries of two dimensional heat conduction problems 査読有り

    Jing G., Isakari H., Matsumoto T., Takahashi T., Yamada T.

    WIT Transactions on Modelling and Simulation   57 巻   頁： 3-11   2014年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  39. Level Set-Based Topology Optimization of Two Dimensional Heat Conduction Problems using the Boundary Element Method 査読有り

    Jing G, Isakari H., Matsumoto T. Takahashi T. Yamada T

    Proceedings of the Twelfth International Conference on Computational Structures Technology     頁： -   2014年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  40. Topology optimization for 2D heat conduction problems using boundary element method and level set method 査読有り

    Guoxian JING, Toshiro MATSUMOTO, Toru TAKAHASHI, Hiroshi ISAKARI, Takayuki YAMADA

    Transactions of the Japan Society for Computational Methods in Engineering   13 巻   頁： 91-96   2013年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  41. 3次元電磁波動問題における境界要素法を用いたトポロジー感度解析とそのレベルセット法に基づく構造最適化への応用について 査読有り

    興梠洋一, 飯盛浩司, 高橋徹, 山田崇恭, 松本敏郎

    計算数理工学論文集   13 巻   頁： 55-60   2013年

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  42. A study on eigensolutions of 2D elastic problem by using BEM and FEM 査読有り

    Haifeng GAO, Toru TAKAHASHI, Hiroshi ISAKARI, Toshiro MATSUMOTO

    Transactions of the Japan Society for Computational Methods in Engineering   13 巻   頁： 49-54   2013年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  43. レベルセット法と境界要素法を用いた二次元電磁波動問題におけるトポロジー最適化について 査読有り

    阿部史昌, 飯盛浩司, 高橋徹, 松本敏郎

    計算数理工学論文集   13 巻   頁： 37-42   2013年

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  44. Analysis of band structure for 2D acoustic phononic structure by BEM and the block SS method 査読有り

    H. F. Gao, T. Matsumoto, T. Takahashi, H. Isakari

    Computer Modeling in Engineering and Sciences   90 巻 ( 4 ) 頁： 283-301   2013年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  45. Eigenvalue analysis for acoustic problem in 3D by boundary element method with the block SakuraiSugiura method 査読有り

    Gao H. F., Matsumoto T., Takahashi T., Isakari H.

    Engineering Analysis with Boundary Elements   37 巻   頁： 914-923   2013年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  46. An application of fast multipole method to isogeometric boundary element method for Laplace equation in two dimensions 査読有り

    Toru Takahashi, Toshiro Matsumoto

    Engineering Analysis with Boundary Elements   36 巻 ( 12 ) 頁： 1766-1775   2012年12月

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1016/j.enganabound.2012.06.004

  47. Beaming of inplane elastic waves through a subwavelength channel with periodic corrugations 査読有り

    Toru Takahashi, Kouhei Kuriyama, Toshiro Matsumoto

    Applied Physics Letters   101 巻 ( 12 ) 頁： 124101   2012年9月

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    We present an evidence of the beaming phenomenon regarding inplane elastic waves in the context of the enhanced acoustical transmission. Our simulations found emission of a long-range beam through a single subwavelength channel surrounded by periodic structures. The space-time spectral analysis of the inplane displacement field revealed that Rayleigh surface waves principally mediate the energy transmission that leads to the formation of beams. Consequently, we suggest a resonance condition for the beaming in terms of the ratio of the wavelength to the period of the structures. Our findings will be expected to foster the application to ultrasonic devices.

    DOI： http://dx.doi.org/10.1063/1.4753801

  48. A wideband fast multipole accelerated boundary integral equation method for time-harmonic elastodynamics in two dimensions 査読有り

    Toru Takahashi

    International Journal for Numerical Methods in Engineering   91 巻 ( 5 ) 頁： 531-551   2012年8月

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1002/nme.4288

  49. Optimization of the parallel black-box fast multipole method on CUDA 査読有り

    Toru Takahashi, Cris Cecka, Eric Darve

    Innovative Parallel Computing (InPar), 2012     頁： 1-14   2012年5月

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1109/InPar.2012.6339607

  50. Optimizing the multipole-to-local operator in the fast multipole method for graphical processing units 査読有り

    Toru Takahashi, Cris Cecka, William Fong, Eric Darve

    International Journal for Numerical Methods in Engineering   89 巻 ( 1 ) 頁： 105-133   2012年1月

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1002/nme.3240

  51. 誘電体ランダム配置系におけるレーザ発振の系内電場強度依存性に関する研究 査読有り

    藤井雅留太, 松本敏郎, 高橋徹, 山田崇恭, 植田毅

    電気学会論文誌C   132 巻 ( 1 ) 頁： 89-95   2012年

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  52. 三次元境界要素法を用いたレベルセット法に基づくトポロジー最適化 査読有り

    志知晋一郎, 山田崇恭, 鈴木皓久, 松本敏郎, 高橋徹

    日本機械学会論文集(C編)   78 巻 ( 785 ) 頁： 228-239   2012年

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  53. レベルセット法に基づく境界要素法を用いた定常動弾性問題のトポロジー最適化 査読有り

    志知晋一郎, 山田崇恭, 松本敏郎, 高橋徹

    計算数理工学論文集   12 巻   頁： No.01-121212   2012年

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  54. Study on transition from photonic-crystal laser to random laser 査読有り

    G. Fujii, T. Matsumoto, T. Takahashi, T. Ueta

    Optics Express   20 巻 ( 7 ) 頁： 7300-7315   2012年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  55. A study on the effect of filling factor for laser action in dielectric random media 査読有り

    G. Fujii, T. Matsumoto, T. Takahashi, T. Ueta

    Appl. Phys. A   107 巻 ( 1 ) 頁： 35-42   2012年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  56. 3D acoustic shape sensitivity analysis using fast multipole boundary element method 査読有り

    C.J. Zheng, H.B. Chen, T. Matsumoto, T. Takahashi

    International Journal of Computational Methods   9 巻 ( 1 ) 頁： 1240004-1-1240004-11   2012年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  57. A wideband fast multipole boundary element method for three dimensional acoustic shape sensitivity analysis based on direct differentiation method 査読有り

    Changjun Zheng, Toshiro Matsumoto, Toru Takahashi, Haibo Chen

    Engineering Analysis with Boundary Elements   36 巻   頁： 361-371   2012年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  58. Finite element analysis of laser modes within photonic random media 査読有り

    G. Fujii, T. Matsumoto, T. Takahashi, T. Ueta

    Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics   45 巻 ( 085404 )   2012年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1088/0953-4075/45/8/085404

  59. Analysis of acoustic transmission for one directional periodic bounded structure in 2D by BEM 査読有り

    GAO Haifeng, MATSUMOTO Toshiro, TAKAHASHI Toru, ISAKARI Hiroshi

    Transactions of the Japan Society for Computational Methods in Engineering   12 巻   頁： 67-72   2012年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  60. The fast multipole method on parallel clusters, multicore processors, and graphics processing units 査読有り

    Eric Darve, Cris Cecka, Toru Takahashi

    Comptes Rendus Mecanique   339 巻   頁： 185-193   2011年1月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1016/j.crme.2010.12.005

  61. Eigenvalue analysis for 2D acoustic problem by BEM with SS method 査読有り

    Haifeng Gao, Toshiro Matsumoto, Toru Takahashi, Takayuki Yamada

    Transactions of the Japan Society for Computational Methods in Engineering   11 巻   頁： 107-110   2011年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  62. レベルセット法に基づく三次元要素生成法と設計変数依存型境界条件を考慮したトポロジー最適化法 査読有り

    山田崇恭, 鈴木皓久, 松本敏郎, 高橋徹

    日本計算工学会論文集     頁： Paper No.19980099   2011年

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  63. Acoustic design shape and topology sensitivity formulations based on adjoint method and BEM 査読有り

    Toshiro Matsumoto, Takayuki Yamada, Toru Takahashi, C.J. Zheng, Shinya Harada

    Computer Modeling in Engineering and Sciences   78 巻 ( 2 ) 頁： 78-94   2011年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  64. Three dimensional acoustic shape sensitivity analysis by means of adjoint variable method and fast multipole boundary element approach 査読有り

    C.J. Zheng, H.B. Chen, T. Matsumoto, T. Takahashi

    Computer Modeling in Engineering and Sciences   79 巻 ( 1 ) 頁： 1-29   2011年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  65. Explicit evaluation of hypersingular boundary integral equations for acoustic sensitivity analysis based on direct differentiation method 査読有り

    Changjun Zheng, Toshiro Matsumoto, Toru Takahashi, Haibo Chen

    Engineering Analysis with Boundary Elements   35 巻   頁： 1225-1235   2011年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  66. 不規則にdangling bondを含む誘電体ハニカム型ボンド構造内でのレーザ発振現象の有限要素解析 査読有り

    藤井雅留太, 松田仁, 松本敏郎, 高橋徹, 山田崇恭, 植田毅

    計算数理工学論文集   11 巻   頁： 89-94   2011年

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  67. 誘電体ランダム配置系におけるレーザ発振の有限要素解析 査読有り

    藤井雅留太, 松本敏郎, 高橋徹, 植田毅

    計算数理工学論文集   10 巻   頁： 117-122   2010年

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  68. 三次元音響問題における直接微分法に基づく形状感度解析法の定式化 査読有り

    Changjun Zheng, 松本 敏郎, 高橋 徹, Haibo Chen

    日本機械学会論文集 (C編)   76 巻 ( 771 ) 頁： 2899-2908   2010年

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  69. Explicit evaluation of hypersingular boundary integral equation for 3-D Helmholtz equation discretized with constant triangular element 査読有り

    Toshiro Matsumoto, Changjun Zheng, Shinya Harada, Toru Takahashi

    Journal of Computational Science and Technology   4 巻 ( 3 ) 頁： 194-206   2010年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  70. A study on optical properties of photonic crystals consisting of hollow rods

    G. Fujii, T. Matsumoto, T. Takahashi, T. Ueta

    IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering   10 巻 ( 1 )   2010年

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    記述言語：英語  

    DOI： 10.1088/1757-899X/10/1/012072

  71. GPUによる境界要素法の高速計算 招待有り 査読有り

    高橋徹

    シミュレーション   28 巻 ( 3 ) 頁： 23-28   2009年9月

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：日本語  

  72. GPU-accelerated boundary element method for Helmholtz' equation in three dimensions 査読有り

    Toru Takahashi, Tsuyoshi Hamada

    International Journal for Numerical Methods in Engineering   80 巻 ( 10 ) 頁： 1295 - 1321   2009年

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    Recently, the application of graphics processing units (GPUs) to scientific computations is attracting a great deal of attention, because GPUs are getting faster and more programmable. In particular, NVIDIA's GPUs called compute unified device architecture enable highly mutlithreaded parallel computing for non-graphic applications. This paper proposes a novel way to accelerate the boundary element method (BEM) for three-dimensional Helmholtz' equation using CUDA. Adopting the techniques for the data caching and the double-single precision floating-point arithmetic, we implemented a GPU-accelerated BEM program for GeForce 8-series GPUs. The program performed 6-23 times faster than a normal BEM program, which was optimized for an Intel's quad-core CPU, for a series of boundary value problems with 8000-128000 unknowns, and it sustained a performance of 167 Gflop/s for the largest problem (1 058 000 unknowns). The accuracy of our BEM program was almost the same as that of the regular BEM program using the double precision floating-point arithmetic. In addition, our BEM was applicable to solve realistic problems. In conclusion, the present GPU-accelerated BEM works rapidly and precisely for solving large-scale boundary value problems for Helmholtz' equation.

  73. 境界要素法を用いた弾性体感度解析における随伴変数法の適用 査読有り

    柴田健士朗, 高橋徹, 松本敏郎

    計算数理工学論文集   9 巻   頁： 37-42   2009年

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  74. 連立Poission方程式の基本解を用いた境界要素法と基本解への代表寸法の導入 査読有り

    内藤孝広, 高橋徹, 谷口智, 松本敏郎

    計算数理工学論文集   7 巻 ( 2 ) 頁： 313-318   2008年

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  75. A hardware acceleration of the time domain boundary integral equation method for the wave equation in two dimensions

    T. Takahashi, T. Ebisuzaki, K. Koketsu

    Engineering Analysis with Boundary Elements   31 巻   頁： 95-102   2007年

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    We aimed at reducing the runtime of the time domain boundary integral equation method (TDBIEM) for the two-dimensional scalar wave equation by the help of a special-purpose computer MDGRAPE-2, which is a high-performance vector-parallel computer dedicated to computing long-range forces in classical molecular dynamics simulations. To this end, we presented a formulation to make MDGRAPE-2 compute the layer potential that is the most time-consuming in a run of the TDBIEM, considering to minimise the amount of data-transfer between MDGRAPE-2 and the host computer. The newly implemented TDBIEM code using three MDGRAPE-2s boards was about 109 times faster than the conventional code in an analysis of 5400 boundary elements and 640 time steps. We also demonstrated that the present hardware acceleration helps to perform large-scale simulations such as light propagation in photonic crystals.

  76. A fast boundary integral equation method for elastodynamics in time domain and its parallelisation 査読有り

    Yoshinori Otani, Toru Takahashi, Naoshi Nishimura

    Boundary Element Analysis: Mathematical Aspects and Applications, Lecture Notes in Applied and Computational Mechanics (M. Schanz and O. Steinbach eds.), Springer   29 巻   頁： 161-185   2007年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  77. Accelerating boundary integral equation method using a special-purpose computer 査読有り

    T. Takahashi, A. Kawai, T. Ebisuzaki

    International Journal for Numerical Methods in Engineering   66 巻   頁： 529-548   2006年

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    We present a new solution to accelerate the boundary integral equation method (BIEM). The calculation time of the BIEM is dominated by the evaluation of the layer potential in the boundary integral equation. We performed this task using MDGRAPE-2, a special -purpose computer designed for molecular dynamics simulations. MDGRAPE-2 calculates pairwise interactions among particles (e.g. atoms and ions) using hardwired-pipeline processors. We combined this hardware with an iterative solver. During the iteration process, MDGRAPE-2 evaluates the layer potential. The rest of the calculation is performed on a conventional PC connected to MDGRAPE-2. We applied this solution to the Laplace and Helmholtz equations in three dimensions. Numerical tests showed that BIEM is accelerated by a factor of 10-100. Our rather naive Solution has a calculation cost of O(N-2 x N-iter), where N is the number of unknowns and Nitr is the number of iterations.

  78. 3次元電磁波散乱問題に対するモーメント法のハードウェアアクセラレーション 査読有り

    高橋徹, 戎崎俊一

    日本情報処理学会論文誌コンピューティングシステム   14 巻   頁： 172-182   2005年

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  79. A fast boundary element method for the analysis of fiber-reinforced composites based on a rigid-inclusion model 査読有り

    Y.J. Liu, N. Nishimura, Y. Otani, T. Takahashi, X.L. Chen, H. Munakata

    Journal of Applied Mechanics - Transactions of the ASME   72 巻   頁： 115-128   2005年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  80. 専用計算機による3次元静弾性問題に対する境界積分方程式法の高速計算 査読有り

    高橋徹, 戎崎俊一

    日本機械学会論文集 (A編)   71 巻   頁： 1620-1625   2005年

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1299/kikaia.71.1620

  81. A fast BIEM for three-dimensional elastodynamics in time domain, Engineering Analysis with Boundary Elements 査読有り

    T. Takahashi, N. Nishimura, S. Kobayashi

    Engineering Analysis with Boundary Elements   27 巻   頁： 491-506   2003年

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    A fast boundary integral equation method for three-dimensional (313) elastodynamics in time domain is proposed. We discuss in detail the plane wave time domain (PWTD) algorithm in 3D elastodynamics, whose complexity is O(N-s log(2)N(s)N(t)) or O((NsNt)-N-3/2), depending on the choice of the algorithms for the Legendre transform, where N-s and N-t are the spatial and temporal degrees of freedom, respectively. An O((NsNt)-N-3/2) implementation is made, whose efficiency is demonstrated in problems of the size of N-s = O(10(4)).

  82. 改良円錐孔底法による地山応力測定 査読有り

    小林昭一, 高橋徹, 吉川太, 吉田次男

    材料   52 巻 ( 5 ) 頁： 500-504   2003年

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  83. 2次元時間域動弾性問題に対する高速境界積分方程式法 査読有り

    高橋徹, 西村直志, 小林昭一

    日本機械学会論文集 (A編)   67 巻 ( 661 ) 頁： 1409-1416   2001年

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1299/kikaia.67.1409

  84. 多重極積分方程式法による3次元定常Stokes流の解析 査読有り

    高橋徹, 浪江雅幸, 西村直志, 小林昭一

    BTEC論文集   10 巻   頁： 1-4   2000年

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  85. パネルクラスタリング積分方程式法による二次元拡散方程式の高速解法 査読有り

    高橋徹, 西村直志, 小林昭一

    日本機械学会論文集 (A編)   66 巻 ( 647 ) 頁： 1268-1273   2000年

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1299/kikaia.66.1268

  86. 改良型円錐孔底応力解放法への多重極積分方程式法の適用 査読有り

    高橋徹, 小林昭一, 西村直志

    境界要素法論文集   15 巻   頁： 105-110   1998年

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  87. 境界要素法による長大な埋設構造物のガルバニック腐食解析 --- 土壌の電気伝導率がゆるやかに変化する場合 査読有り

    青木繁, 高橋徹, 浦郷正隆, 天谷賢治, 西川明伸

    材料   46 巻 ( 2 ) 頁： 170-175   1997年

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.2472/jsms.46.170

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講演・口頭発表等 37

  1. 境界要素法の高速化

    高橋徹

    日本学術会議　第４回計算力学シンポジウム 

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    開催年月日： 2014年12月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

    開催地：日本学術会議事堂   国名：日本国  

  2. 境界要素法とレベルセット法を 用いた2次元電磁波動問題におけ る多目的トポロジー最適化

    北林達也, 飯盛浩司, 高橋徹, 松本敏郎

    日本機械学会 第27回計算力学講演会（CMD2014） 

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    開催年月日： 2014年11月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：岩手大学   国名：日本国  

  3. 格子ボルツマン法による3次元流れ場のトポロジー最適化

    原 彰宏, 松本敏郎, 山田崇恭, 高橋徹, 飯盛浩司

    日本機械学会 第27回計算力学講演会（CMD2014） 

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    開催年月日： 2014年11月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：岩手大学   国名：日本国  

  4. GPU統合型CPUを用いた二次元ヘルムホルツ方程式に対する境界要素法の高速化

    大澤尚希, 高橋徹, 吉田翔太, 飯盛 浩司, 松本敏郎

    日本機械学会 第27回計算力学講演会（CMD2014） 

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    開催年月日： 2014年11月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：岩手大学   国名：日本国  

  5. 波動問題のBurton-Miller型積分方程式に関するアイソジオメト リック境界要素法の開発

    榛 葉祐太, 高橋徹, 林慎 一, 坂部遥輝, 飯盛浩司, 松本敏郎

    日本機械学会 第27回計算力学講演会（CMD2014） 

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    開催年月日： 2014年11月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：岩手大学   国名：日本国  

  6. ２次元境界要素法に関する高速多重極型直接解法の実装と性能評価

    高橋徹, 飯盛浩司, 松本敏郎

    日本機械学会 第27回計算力学講演会（CMD2014） 

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    開催年月日： 2014年11月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：岩手大学   国名：日本国  

  7. 高速直接境界要素法を用いた2次元電磁波動問題のトポロジー感度解析について

    飯盛浩司, 高橋徹, 松本敏郎

    日本機械学会 第27回計算力学講演会（CMD2014） 

    　詳細を見る

    開催年月日： 2014年11月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：岩手大学   国名：日本国  

  8. An interpolation-based fast multipole boundary integral equation method for wave equation 国際会議

    Toru Takahashi

    12th U.S. National Congress on Computational Mechanics (USNCCM12) 

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    開催年月日： 2013年7月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

    国名：アメリカ合衆国  

    From the mathematical and numerical viewpoint, the enhancement of the fast multipole method (FMM; Greengard et al, 1987) to time-dependent problems is an interesting and challenging topic in the research field of the boundary integral equation method (BIEM). However, as far as I know, there have been only several works regarding the FMM in time domain, e.g., Strain 1994, Ergin et al 1998, Shanker et al 2003, Takahashi et al 2003, and Tausch 2007. Following these studies, this study purposes to develop a new fast time-domain boundary integral equation method (TDBIEM) for wave equation in three dimensions. The present method is based on the interpolation of the time-dependent Green's function to re-express the function in the form of separation of variables. This enables to construct a time-domain variant of the FMM. The computational complexity of the resulting TDBIEM is estimated to O(N^1.33*M), while that of the conventional TDBIEM is O(N^2*M), where N and M denote the spatial and temporal degrees of freedom, respectively. In this talk, I will mention the theoretical and numerical aspects of the fast method. Acknowledgement: This work was supported by JSPS KAKENHI Grant Number 24656072.

  9. A time-domain BIEM for Wave Equation accelereted by Fast Multipole Method using Interpolation 国際会議

    Toru Takahashi

    The 11th International Conference on Mathematical and Numerical Aspects of Waves (Waves 2013) 

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    開催年月日： 2013年6月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

    国名：チュニジア共和国  

  10. Task-based Parallelization of the Fast Multipole Method on NVIDIA GPUs and Multicore Processors 国際会議

    Emmanuel Agullo, Bérenger Bramas, Olivier Coulaud, Matthias Messner, Eric Darve, Toru Takahashi

    GPU Technology Conference (GTC) 2013 

    　詳細を見る

    開催年月日： 2013年3月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

    国名：アメリカ合衆国  

    Learn about the fast multipole method (FMM) and its optimization on NVIDIA GPUs. The FMM is a well-known algorithm with a variety of applications in areas like galaxy simulation, electrostatic potential calculations, boundary element methods, integral equations, dislocations dynamics, etc. The FMM offers several difficulties when running on parallel heterogeneous platforms such as multicore processors with GPUs. Some parts of the calculation suffer from limited concurrency, and load-balancing can be very uneven for certain distributions of particles. We will present a new API and runtime system, called StarPU, that allows expressing a calculation as a graph of tasks, with dependencies, and contains a runtime system that can optimally schedule those tasks on a parallel machine. StarPU supports conventional multicore processors as well as NVIDIA GPUs.

  11. An Interpolation-based Fast Multipole Boundary Integral Equation Method for Wave Equation

    Toru Takahashi

    第62回理論応用力学講演会(NCTAM2013) 

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    開催年月日： 2013年3月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：東京工業大学大岡山キャンパス   国名：日本国  

  12. Pipelining the Fast Multipole Method over a Runtime System 国際会議

    Emmanuel Agullo, Berenger Bramas, Olivier Coulaud, Eric F. Darve, Matthias Messner, Toru Takahashi

    SIAM Conference on Computational Science and Engineering 

    　詳細を見る

    開催年月日： 2013年2月 - 2013年3月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

    国名：アメリカ合衆国  

    Fast multipole methods (FMM) usually require a careful
    tuning of the algorithm for both the targeted physics and
    the hardware. In this talk, we propose a new approach
    that achieves high performance across architectures. We
    express the FMM algorithm as a task flow and employ a
    runtime system to process the tasks on the different processing
    units. We carefully design the task flow, the mathematical
    operators, their CPU and GPU implementations
    and their schedule.

  13. An FMM for Isogeometric BEM for Potential Problems in 2D

    Toru Takahashi, Yuya Nakai, Toshiro Matsumoto

    JSME 25th Computational Mechanics Conference 

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    開催年月日： 2012年10月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

    国名：日本国  

  14. 大規模音響問題における高速 多重極アイソジオメトリック境界要素法の開発

    林慎一，高橋徹，松本敏郎

    日本機械学 会計算力学講演会講演論文集 

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    開催年月日： 2012年

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：神戸   国名：日本国  

  15. An acceleration of multipole-to-local operation for low-frequency fast multipole BIEM with GPU 国際会議

    Toru Takahashi, Cris Cecka, Eric Darve

    Symposium of the International Association for Boundary Element Methods (IABEM) 2011 

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    開催年月日： 2011年9月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

    国名：オーストリア共和国  

  16. An implementation of multipole-to-local (M2L) operation for low-frequency fast multipole BIEM on GPU 国際会議

    Toru Takahashi, Cris Cecka, Eric Darve

    11th US National Congress on Computational Mechanics 

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    開催年月日： 2011年7月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

    国名：アメリカ合衆国  

  17. Helmholtz方程式に対する低周波高速多重極境界積分方程式法のGPUへの実装

    Toru Takahashi, Cris Cecka, Eric Darve

    日本機械学会第23回計算力学講演会 

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    開催年月日： 2010年9月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

    国名：日本国  

  18. An acceleration of the black-box fast multipole method with GPU

    2nd International Workshops on Advances in Computational Mechanics 

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    開催年月日： 2010年3月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

    国名：日本国  

  19. 境界要素法におけるGPUの活用例

    高橋徹

    第17回　計算数理工学フォーラム 

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    開催年月日： 2009年9月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

    国名：日本国  

  20. The black-box fast multipole method on graphical processing units 国際会議

    10th US National Congress on Computational Mechanics 

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    開催年月日： 2009年7月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

  21. Running BEM for wave problems on GPU

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    開催年月日： 2009年5月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

    国名：日本国  

  22. GPUによる境界要素法の高速化

    高橋徹、濱田毅

    日本機械学会第21回計算力学講演会 

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    開催年月日： 2008年11月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    国名：日本国  

  23. HPC of boundary element method with GPU 国際会議

    International Supercompter Conference 2008 

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    開催年月日： 2008年6月

    記述言語：英語   会議種別：ポスター発表  

  24. Hardware Acceleration for Boundary Element Methods 国際会議

    Toru Takahashi

    Harvard/Riken GPGPU Symposium 2008 

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    開催年月日： 2008年3月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

  25. An acceleration of time-domain BIEM for elastodynamic crack problems 国際会議

    Ninth U.S. National Congress on Computational Mechanics 

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    開催年月日： 2007年7月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

  26. A fast time domain BIEM for elastodynamic crack problems in 3D 国際会議

    International Conference on Computational Methods (ICCM2007) 

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    開催年月日： 2007年4月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

  27. A fast boundary integral equation method for elastodynamics in time domain and its parallelisation 国際会議

    International Association for Boundary Element Methods 2006 Conference 

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    開催年月日： 2006年7月

    記述言語：英語  

  28. GPGPU for BEM 国際会議

    International Association for Boundary Element Methods 2006 Conference 

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    開催年月日： 2006年7月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

  29. An acceleration of fast boundary integral equation method using a special-purpose computer 国際会議

    Eighth U.S. National Congress on Computational Mechanics 

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    開催年月日： 2005年7月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

  30. A time domain fast boundary integral equation method for 3D elastodynamics 国際会議

    The Institute of Mathematics and its Applications 3rd International Conference on Boundary Integral Methods: Theory and Applications & Interdisciplinary Workshop on Developments in Boundary Element Methods for Acoustics and Electromagnetics 

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    開催年月日： 2004年9月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

  31. Fast computing of boundary integral equation method by a special-purpose computer 国際会議

    Fast Multipole Method, Tree-Code and Related Approximated Algorithms --Trading Exactness and Efficiency-- 

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    開催年月日： 2004年4月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

  32. Fast computing of boundary element method by using MDGRAPE-2 国際会議

    Joint RIKEN-INST Seminar on Application of Fast Computing Methods in Physics, 

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    開催年月日： 2003年11月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

  33. Application of the special-purpose computer MDGRAPE-2 to the boundary integral equation methods for Helmholtz equation and elastostatics, 国際会議

    The eighth International Symposium on Simulation Science --New Methodology of Science in the 21st Century-- 

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    開催年月日： 2003年3月

    記述言語：英語   会議種別：ポスター発表  

    国名：日本国  

  34. A time domain fast multipole boundary integral equation method for elastodynamics 国際会議

    Sixth U.S. National Congress on Computational Mechanics 

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    開催年月日： 2001年8月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

  35. Improved conical-end borehole method 国際会議

    European Rock Mechanics Symposium (EUROCK) 2001 

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    開催年月日： 2001年1月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

  36. Applications of fast multipole boundary integral equation methods in crack problems 国際会議

    36th Annual Technical Meeting Society of Engineering Science 

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    開催年月日： 1999年10月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

  37. B.E. analysis of galvanic corrosion of long structure buried in soil with gradient electrical conductivity 国際会議

    Boundary Element XIX 

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    開催年月日： 1997年9月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

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科研費 10

  1. ３次元電磁波動散乱問題に対する時間領域境界要素法の高速アルゴリズムの開発

    研究課題/研究課題番号：21H03454  2021年4月 - 2024年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    高橋 徹

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    担当区分：研究代表者 

    配分額：18070000円 （ 直接経費：13900000円 、 間接経費：4170000円 ）

    現代社会において、電波を利用した機器の重要性が増しており、その設計・開発等を効率化するために数値シミュレーションの果たす役割も増している。時間領域の電磁場解析に対して今日標準的な解法は時間領域差分法（FDTD法）である。FDTD法は計算コストは低いが、曲面等のモデル化が不得意であり、自由空間の解析には近似が必須である。一方、本研究が注目する時間領域境界要素法（TDBEM）はFDTD法の欠点を有しないが、計算コストが膨大である。そこで本研究は、３次元スカラー波動方程式に対する研究代表者の先行研究を基盤として、補間型高速多重極法に基づく高速かつ低メモリ消費なTDBEMを確立する。
    2022年度は、前年度に課題として残した３次元電磁波動散乱問題用の高速時間領域境界要素法（TDBEM)の改善に取り組んだ。具体的には、電場積分方程式（EFIE）の時間微分を行うことによって、計算コストをO(M)（ここで、Mは時間ステップ数）に保ちつつ、Herzベクトルeの代わりに表面電流Jを直接扱うこととした。しかし、時間微分されたEFIEは時間不安定であるため、何らかの磁場方程式（MFIE）との結合が必要であるが、時間微分されたEFIEに時間微分されたMFIEとMFIEそれ自体の両方を結合して得た結合型CFIEが時間安定であることを数値実験的に見い出した。これをもって本研究課題の核心である高速TDBEMの完成とした。これは３次元電磁波動散乱問題に対する新しい数値解析手法の提案であり、その計算科学／物理分野における基礎研究的な意義は深い。この成果は１１月に国内学会発表を行い、計算物理学の専門誌に論文が受理された（３月）。なお、前年度に定式化した高速TDBEMに関する国内学会発表（６月）および国際学会発表（７月）もそれに先立ち行った。次に、本研究経費で調達したPCクラスタ上で当該高速TDBEMのハイブリッド並列化（＝OpenMPとMPIの併用による並列化）の実装に成功した。並列化効率は概ね高々50％程度に留まったが、メモリ分散が可能である点は大規模解析の実行に有用である。
    一方、最終年度に研究予定している形状最適化に関する予備的検討として、３次元スカラー波動方程式に関する随伴変数法に基づく形状最適化の研究を行い、６月に関連論文が専門誌に受理され、11月に国内にて研究発表に至った。
    前年度に持ち越しとなった本研究課題の核心部分の研究、すなわち高速かつ時間安定な時間領域境界要素法（TDBEM）の構成が達成された点において本研究の進捗状況は、昨年度の「やや遅れている」から一転して、順調化したと言える。
    また、研究開始当初のR4年度の目的であったメモリ分散計算環境（本研究はPCクラスタ）における当該TDBEMの並列コードの開発は、計算ノードのロードバランスの均等化の観点から苦心したが、並列コードの実装上の観点から最もシンプルである空間分割を採用することとした。結果、並列コード開発は大きな支障なく遂行できた。ただし、並列化効率が高々50%程度に留まった一因はロードバランスの不均一性が原因である可能性もあり、より多くの問題（特に、散乱体の空間配置が一様でない問題）を解析して、その結果から並列化の指針を探索する必要がある。
    さらに、３次元スカラー波動問題に対する形状最適化の開発に成功した点は、最終年度に予定している３次元電磁波動散乱問題に形状最適化の土台となる。この意味においても進捗状況は概ね順調と言える。
    開発したハイブリッド並列化高速TDBEMの応用可能性および付加価値を高める観点から、（時間領域境界要素法を含む）境界要素法が元来得意とする形状最適化に取り組む。その基礎となるのがR4年度に開発した３次元スカラー波動問題に対する形状最適化である。当最適化では、形状感度（形状微分）に基づく非線形最適化手法によるものであり、設計変数は散乱体の表面をNURBS曲面でモデル化した際の制御点である。本電磁波動散乱問題においても同様なフレームワークを構築することを最終目的とする。その形状感度については既往研究において導出されていることが本研究課題の開始後に文献調査を経て判明したが、具体的かつ大規模な問題に対する数値解析については研究例がない。したがって、本高速TDBEMを用いた形状最適化問題の実行は依然として大きなインパクトがあると考えられる。ただし、形状感度（あるいは目的関数）を計算するためには、本境界要素法にいわゆる内点計算を組み込む必要があり、その開発から始める必要がある。その上で、形状感度を用いない場合（例えばCOBYLA法を用いる）の最適化計算が実行できるかについて確認後、形状感度の計算ルーチンの数値実装し、形状感度に基づく形状最適化手法の構築を行う。

  2. 局所共振現象を取り入れた弾性波動・電磁メタマテリアル構造の創成

    研究課題/研究課題番号：19H00740  2019年4月 - 2024年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    松本 敏郎, 田地 宏一, 植田 毅, 山田 崇恭, 飯盛 浩司, 高木 賢太郎, 高橋 徹

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    担当区分：研究分担者 

    本研究ではトポロジー最適化を用いて、局所共振現象を組み込んだ新しい特性を有するメタマテリアルの創成を試みる。多材料からなる単位構造の周期構造に対し、波動問題の解析手法として適した境界要素法を用い、周期構造の解析に必要な高速化を行い、多材料に対するトポロジー最適化アルゴリズムや新しい形状表現法を開発する。これらを基に局所共振弾性波動・電磁メタマテリアルのトポロジー最適化法を開発し、弾性波ダイオード、波動変換、クローキングデバイス等のメタマテリアルを創成する。
    振動遮断特性を有する複数の材料から構成される局所的な微細構造が埋め込まれた周期構造により，振動や騒音を格段に遮断することが可能フォノニックメタマテリアルのトポロジー最適化を行う方法論を実際の応用例で検証を行うとともに、体積制約条件を厳密に満足するレベルセット関数の更新方法、構造材料が非線形変形挙動を有する場合や境界条件が非線形である場合へのトポロジー最適化などへの計算法の拡張を行っている。
    まず、広帯域の周波数に対して、目的汎関数を最小化できるよう、周波数応答のパデ近似を用いる方法を開発した。さらに境界の目的関数が微分方程式の解の接線微分で構成されている場合について、解法の拡張を行い、単位周期構造に対する解析例を通じて有効性を確認した。
    レベルセット法は、材料分布が定義された領域中の1点を考えたとき、その点が材料中にあるときは正、材料の境界にあるときは0，材料の外部にあるときは負の値を取るように定義されたスカラー関数であり、その分布が変化すると材料分布の境界が変化する。構造内の各点のレベルセット関数の変化は、その点における変位や歪に関係づけられるトポロジー導関数の値に比例して変化するものとしているが、異方性の材料定数を有する材料や、場の支配方程式は線形でも境界条件が非線形の場合のトポロジー導関数の導出は困難であった。そこで、まず簡単な支配方程式としてラプラス方程式を考え、境界条件が任意の非線形性を有する問題について、トポロジー導関数を導出した。また、材料挙動が非線形の場合と材料定数が異方性を示す問題についても、レベルセット法の拡張を行った。
    本研究では、振動遮断特性を有する複数の材料から構成される局所的な微細構造が埋め込まれた周期構造により、振動や騒音を格段に遮断することが可能な3次元フォノニックメタマテリアルのトポロジー最適化を行うことを目的としており、最終的には単位周期構造に対する様々な目的関数、境界条件、材料定数、線形・非線形挙動の考察が必要となる。令和４年度は目的関数として広帯域の周波数に対するトポロジー最適化、通常の随伴方程式の導出が困難な未知関数の接線微分を含む目的関数に対する単位周期構造のトポロジー最適化、変形挙動が非線形の場合、境界条件が非線形の場合、材料定数が異方性の場合についてのレベルセット法の開発を行うなど、順調に成果を挙げている。特に、広帯域の周波数に対するトポロジー最適化報の開発においては、パデ近似による方法を提案し、計算量の大きな削減を図った。また、未知関数の接線微分を含む目的関数に対するトポロジー最適化では、これまで存在しなかった新しい境界値問題の数学的考察につながる提案を行った。
    2022年度はまず１つの解決方法を示すことが出来た。2023年度はさらにこの方法を新しい数学的問題として発展させる。また、様々な材料構成からなる局所共振構造を考えうることから、材料の異方性に対してのトポロジー最適化の一般理論を構築する。材料定数が悲報星の場合、座標変換を行うと等方性の問題として解の漸近展開を得ることができるが、異方性の場における微小円孔境界で境界条件を考える必要があり、異方性の解を等方性の漸近展開に変換する必要がある。これは未知の問題であり、2023年度はこの問題の解決を行うとともに、局所共振フォノニック単位構造の様々な非線形境界条件の取扱い方法の構築を完了する。開発したこれらの解法を組み合わせて用いることにより、局所共振フォノニック単位構造のレベルセット法によるトポロジー最適化法の完成を目指す。

  3. アイソジオメトリック境界要素法によるプラズモニクス用３次元形状最適化システム

    2018年4月 - 現在

    科学研究費補助金  基盤研究(C)

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    担当区分：研究代表者 

  4. 波動問題における時間域境界積分法の安定性に関する研究

    研究課題/研究課題番号：18H03251  2018年4月 - 2021年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    西村 直志, 高橋 徹, 新納 和樹, 吉川 仁

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    担当区分：研究分担者 

    波動問題における選点法を用いた時間域の境界積分法(境界要素法)の安定性は長年研究されておりながら未だに現実的な解決策が見出されていない難問である．本研究では，非線形固有値問題の解法であるSakurai Sugiura法を用いて，時間域境界積分法の安定性を調べる方法を提案し，数値実験によって提案手法の有用性を確認した．更に，同方法は積分方程式の解の精度に関する知見も与え，安定かつ高精度の積分方程式を特定する上で有効であることを示した．合わせて安定性の高い時間域の3次元高速解法の開発や，形の変わる領域におけるspace time法への適用も行い，良好な結果を得た．
    選点法を用いた時間域の境界積分法は，数値計算上の種々の利点を有する魅力的な解法でありながら，安定性に関する確実な知見が得られていないために広く用いられるには至っていない．本研究は安定性の問題を研究するための新しい方法を提供するものであり，今後，時間域解法を実問題に適用してゆく上で有用なツールとなることが期待される．特に，本手法は安定性の問題を周波数域の積分方程式の固有値問題に帰着させることから直感が効きやすく，安定性の高い積分方程式の定式化を得る上で有用であると考えられる．更に高精度の境界積分法を得る上で有用であることも提案手法の大きな利点である．

  5. アイソジオメトリック境界要素法によるプラズモニクス用３次元形状最適化システム

    研究課題/研究課題番号：18K11335  2018年4月 - 2021年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    高橋 徹

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    担当区分：研究代表者 

    配分額：4160000円 （ 直接経費：3200000円 、 間接経費：960000円 ）

    表面プラズモンに立脚した科学技術であるプラズモニクスに関するデバイス機器の開発・設計に資する数値シミュレーション手法として、事実上の標準は時間領域差分法であるが、（周波数領域の）境界要素法とりわけアイソジオメトリック境界要素法（IGBEM）はより適切かつ有望な手法と考えられる。そこで本研究は、３次元２周期多層構造系における電磁波動問題用のIGBEMの開発を行い、それに基づく形状最適化システムの構築を行った。当該IGBEMは、既存する非周期問題に対する先行研究を基として、それに周期性を導入することに成功した。また、３次元音響問題における研究を経て、当該の電磁問題用の形状最適化システムを構築した。
    開発した３次元２周期多層構造系における電磁波動問題用のアイソジオメトリック境界要素法（IGBEM)は、３次元非周期電磁波動問題用のIGBEMと、３次元周期境界値問題用のRao-Wilton-Grisson基底に基づく従来の境界要素法とを基して構成した新しい解法であり、とりわけ昨今研究が活発に行われているIGBEMの研究分野における学術的な価値は高いと思われる。したがって、構成したIGBEMを基にして開発した形状最適化システムも現状唯一のものと考えられ、近年注目されているプラズモニクスに関連した機器の開発および設計に資する道具として、産業的・社会的意義は大きいと考えられる。

  6. 薄型シリコン太陽電池の高効率化に向けた高速・高精度な形状最適化システムの開発

    2015年4月 - 2018年3月

    科学研究費補助金  基盤研究(C)

    高橋徹

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    担当区分：研究代表者 

  7. 薄型シリコン太陽電池の高効率化に向けた高速・高精度な形状最適設計システムの開発

    研究課題/研究課題番号：15K06683  2015年4月 - 2018年3月

    高橋 徹

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    担当区分：研究代表者 

    配分額：4810000円 （ 直接経費：3700000円 、 間接経費：1110000円 ）

    本研究は２次元Helmholtz方程式に関する２次元１周期多層構造系に対するアイソジオメトリック境界要素法を提案し、それと随伴変数法および準ニュートン法に基づく形状最適化システムを構築した。本システムにより高効率な薄型シリコン太陽電池を設計できる。四層モデル（空気／シリコン／銀／空気）のシリコン層における相対エネルギー吸収率の最大化を目的とした最適化においては、入射エネルギーの67％を吸収可能な形状が得られることを示した。公開した解析プログラムと併せて、本成果は今後のプラズモニックデバイスの開発に有意義である。一方で、３次元問題に対する研究成果も得られ、後続研究（平成30年度～）に活用できる。

  8. 非定常問題に対する時間域境界要素法の高速アルゴリズムの開発と応用

    2012年4月 - 2014年3月

    科学研究費補助金 

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    担当区分：研究代表者 

  9. 波動問題に対する高速多重極積分方程式法のＧＰＵを利用した並列計算手法の開発

    2010年4月 - 2012年3月

    科学研究費補助金  若手研究(B)

    高橋　徹

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    担当区分：研究代表者 

  10. 境界要素法の高速化のための専用計算機の援用と開発に関する研究

    2003年4月 - 2005年3月

    科学研究費補助金  若手研究(B)

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    担当区分：研究代表者 

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担当経験のある科目 (本学) 45

  1. 機械・航空工学科実験第二

    2018

  2. 機械・航空工学科実験第一

    2018

  3. 工場見学

    2018

  4. 工場実習

    2018

  5. 基礎セミナーA

    2018

  6. 計算物理学特論

    2018

  7. 機械・航空工学設計製図第２

    2018

  8. 線形代数学Ⅱ

    2017

  9. 機械・航空工学設計製図第２

    2017

  10. 計算物理学特論

    2017

  11. 電磁気学II

    2016

  12. 線形代数学Ⅱ

    2016

  13. 機械・航空工学設計製図第２

    2016

  14. 応用解析学特論

    2016

  15. 電磁気学II

    2015

  16. 線形代数学Ⅱ

    2015

  17. 機械・航空工学設計製図第２

    2015

  18. 応用解析学特論

    2015

  19. 電磁気学II

    2014

  20. 線形代数学Ⅱ

    2014

  21. 機械・航空工学設計製図第２

    2014

  22. 応用解析学特論

    2014

  23. 線形代数学Ⅱ

    2013

  24. 機械・航空工学設計製図第２

    2013

  25. 工場見学

    2013

  26. 工場実習

    2013

  27. 機械・航空工学科実験第２

    2013

  28. 電磁気学II

    2013

  29. 応用解析学特論

    2013

  30. 機械・航空工学科実験第１

    2013

  31. 線形代数学Ⅱ

    2012

  32. 機械・航空工学設計製図第２

    2012

  33. 応用解析学特論

    2012

  34. 電磁気学II

    2012

  35. 応用解析学特論

    2011

  36. 線形代数学Ⅱ

    2011

  37. 機械・航空工学設計製図第２

    2011

  38. 線形代数学Ⅱ

    2010

  39. 応用解析学特論

    2010

  40. 機械・航空工学科実験第一

    2009

  41. 機械・航空工学科実験第二

    2009

  42. 機械・航空工学科実験第二

    2008

  43. 機械・航空工学科実験第一

    2008

  44. 機械・航空工学科実験第一

    2007

  45. 機械・航空工学科実験第二

    2007

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担当経験のある科目 (本学以外) 5

  1. ソフトウェア演習A/プログラミングA

    2005年4月 - 2006年3月 （東洋大学）

  2. 計算工学実験III

    2005年4月 - 2006年3月 （東洋大学）

  3. 計算工学実験III

    2004年4月 - 2005年3月 （東洋大学）

  4. プログラミング技法

    2004年4月 - 2005年3月 （東洋大学）

  5. 計算工学実験III

    2003年4月 - 2004年3月 （東洋大学）

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社会貢献活動 5

  1. 名大MIRAI GSC（第２ステージ）

    役割：講師,　助言･指導,　企画,　運営参加・支援

    2024年8月 - 2024年9月

  2. 名大MIRAI GSC（第２ステージ）

    役割：助言･指導

    名古屋大学高等研究院  2019年7月

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    対象： 高校生

  3. 名大MIRAI GSC（第１ステージ）

    役割：講師

    名古屋大学高等研究院  2019年6月

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    対象： 高校生

  4. 豊西総合大学

    役割：講師

    愛知県立豊田西高校  2016年11月

  5. 高大連携講座

    2010年10月

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    愛知県立横須賀高校において、講座８(工学１）「計算力学最前線：GPU」について講演した。

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