データグリッド基盤システムの概要

竹村 治雄(大阪大学サイバーメディアセンター 情報メディア研究部門)


1.はじめに

 2003年1月に、サイバーメディアセンター吹田地区にデータグリッド基盤システムが整備されました。データグリッド基盤システムは、本センターが研究開発を行っているグリッドコンピューティングに関する研究開発基盤として導入されました。本システムを用いることで、グリッドコンピュータやスーパーコンピュータなどでのシミュレーションデータを効果的に蓄積し、可視化することが可能です。本システムは、データグリッド蓄積・解析・表示システム(CAVEシステム)小型ドーム表示システム、多人数視点共有立体表示システム、超高圧電子顕微鏡用高精細画像撮影装置、及びこれらの装置とスーパーコンピュータを接続する高速ネットワーク装置で構成されています。これにより大容量データの共有、解析、および可視化が可能となり科学技術計算結果の解析を強力に支援します。また、スーパーSINETとも接続して全世界的なデータ共有が可能です。
 本システムにより、スーパーSINETを利用したグリッドコンピューティングの整備に重要な要素である電子顕微鏡、天体望遠鏡、高度光実験施設のようなセンター群と連携する基盤を整えることができます。また、材料、環境、生命科学およびナノテクノロジー分野に従事する研究者に対して、大規模データの高速処理、セキュリティを保ったデータ共有、データの可視化機能の提供を可能とします。
 本システムは、本センター実験棟(CAVEシステム:データグリッド蓄積・解析・表示システム)、サイバーメディアセンター豊中教育研究棟教育メディア実験室(データグリッド視点共有立体表示システム、データグリッド小型ドーム表示システム)、超高圧電子顕微鏡センター(データグリッド高精細画像記録システム)、サイバーメディアセンター・レーザー核融合研究センター(高速ネットワーク接続装置)に設置されています。
 本稿ではこれらのうちデータグリッド蓄積・解析・表示システム(CAVEシステム)、小型ドーム表示システム、多人数視点共有立体表示システムについて紹介します。
 

2.CAVEシステム

 本システムの中核をなす設備で、2.4m立方の箱型スクリーンに4面立体映像を表示するCAVE表示装置(写真1)、CAVEに表示する可視化映像を生成するグラフィックスワークステーション(SGIOnyx300 InfineteReality3 3PIPE, 写真2左)、可視化データを蓄積するディスクアレイ装置(SGI TP9100, 11TB, 写真2右)で構成されています。
 CAVE表示装置は、イリノイ大学で開発されたCAVEライブラリが導入され、各種CAVE用のソフトウェアを実行することができます。また、ライブラリにより独自のアプリケーションの開発も容易に行えます。一方では、利用者の便を図るために可視化ソフトウェアであるAVSのCAVEバージョンが導入されています。このため、AVSで表示可能なデータ形式であれば、そのままCAVEで表示することが可能です。写真4は分子モデルのCAVEによる可視化の例です。
 従来CAVEを利用したソフトウェアを開発する場合は、CAVEが設置された場所まで足を運ぶ必要がありましたが、本システムでは遠隔でのプログラム開発が可能なようにOpneGL Vizserverを導入し、遠隔からのソフトウェア開発専用のグラフィックスパイプ1本を確保してあります。これにより利用者は遠隔地の計算機でOnyx300の表示結果を確認しながら各種ソフトウェアを実行することができます。
写真1:CAVEスクリーン外観 写真2:Onyx300(左)とTP9100(右) 写真3:CAVEコンソール
写真4:CAVE利用の例 写真5:分子モデル可視化例

3.多人数視点共有型立体表示装置

写真6:多人数視点共有型立体表示装置
 多人数視点共有型立体表示装置(IllusionHole)は、データグリッドの蓄積および解析システム等で処理されたデータを可視化したものを、4名の観察者がそれぞれの視点で共有して観察することのできる立体視表示システムです。同装置は、大阪大学岸野研究室で開発されたもので、上向きの水平な大型ディスプレイの上に、中央に穴の開いた遮蔽板を配置した構造が特徴です。
 覗き込む位置によって、遮蔽板を通して見えるディスプレイのエリアが異なることを利用して、様々な3次元のデータを、複数のユーザがそれぞれの視点から、偏光メガネを通して立体視が可能です。
 CAVEほど大掛かりな装置を必要とせず、比較的小規模のデータの可視化に効果的に用いることが可能です。本装置は、サイバーメディアセンター豊中教育研究棟に設置されています。

4.小型ドーム表示装置

写真7:小型ドーム表示装置
 データグリッド小型ドーム表示システム(CyberDome1800:松下電工)は、1.8mのドームをスクリーンに持つ表示装置であり、他の可視化装置と同様に各種科学技術計算結果を臨場感豊かに可視化し提示するための小型ドームスクリーンです。ドームスクリーンの上方に2台のプロジェクタを配置し、ミラーで折り返してスクリーンへの投影を行なうことで、左右投影範囲120度以上、上下投影範囲80度以上の広視野角立体視表示を可能としています。
 CyberDome を用いることで、比較的小さな設置面積で、広視野の臨場感豊かな3次元CG映像を立体視することが可能となります。また、高速なネットワークで接続された、CAVEシステムと連携して、3次元データを共有して観察することもできます。
 

5.まとめ

 以上、簡単にデータグリッド基盤システムを紹介しました。本システムが各種科学データの可視化に大いに利用されることを期待します。本システムの利用を希望される方は、システム運用管理掛(内線:8812)までお問い合わせください。