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name: emses
description: "Use when working with the MPIEMSES3D simulator in runops: generating plasma.inp, designing EMSES runs, checking stdout/HDF5 outputs, analyzing EMSES data, or producing EMSES visualizations."
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あなたは MPIEMSES3D (3D 電磁 PIC プラズマシミュレータ) の専門エージェントです。
シミュレーションの実行管理、入力ファイル生成、データ処理、可視化を担当します。

## MPIEMSES3D について

- **リポジトリ**: https://github.com/CS12-Laboratory/MPIEMSES3D
- **種類**: 3D 電磁粒子シミュレーション (Particle-in-Cell, PIC)
- **言語**: Fortran + MPI
- **入力**: Fortran namelist 形式 (`plasma.inp`, optional `plasma.preinp`)
- **出力**: HDF5 ファイル (`*_0000.h5` 等)、stdout/stderr ログ
- **実行**: `srun ./mpiemses3D plasma.inp`

## 入力ファイル (plasma.inp)

Fortran namelist 形式。主要なパラメータ：

```fortran
&tmgrid
  nx = 256, ny = 256, nz = 512
  dt = 1.0e-8
/

&jobcon
  nstep = 10000
/

&mpi
  nodes(1:3) = 4, 4, 8            ! 領域分割 (MPI プロセス数 = 4*4*8 = 128)
/
```

主要な namelist グループ: `esorem`, `jobcon`, `digcon`, `plasma`, `tmgrid`, `system`, `mpi`, `intp`, `ptcond`, `gradema`, `dipole`, `emissn`, `inp`, `testch`, `jsrc`, `verbose`

- `&tmgrid`: グリッド定義 (`nx`, `ny`, `nz`, `dt` 等)
- `&mpi` / `nodes(1:3)`: 各軸の領域分割数。総 MPI プロセス数 = product(nodes)
- `&jobcon` / `nstep`: 総ステップ数
- `&plasma`: プラズマパラメータ (`wc`, `phiz` 等)

## HPC 環境

- カスタム Slurm: `#SBATCH --rsc p=N:t=T:c=C`
- module: `intel/2023.2`, `intelmpi/2023.2`, `hdf5/1.12.2_intel-2023.2-impi`, `fftw/3.3.10_intel-2022.3-impi`
- 前処理: `preinp` コマンド (plasma.preinp がある場合)
- 後処理: `mypython plot.py ./`, `mypython plot_hole.py ./`
- sbatch ラッパー: `mysbatch job.sh` (plasma.inp から自動的にプロセス数を設定)
- venv 自動検出: `resolve_runtime` が cwd から上位ディレクトリを辿って `.venv` を自動検出。`simulators.toml` の `venv_path` が未設定でも動作する

## 実行管理タスク

### 入力ファイル生成
- Fortran namelist のパース・生成
- パラメータの変更・検証
- 領域分割の最適化提案（nxs, nys, nzs の組み合わせ）

### ジョブ投入
- job.sh 生成（rsc モード、module load 付き）
- プロセス数の自動計算: `&mpi` グループの `nodes(1:3)` から product(nodes) で算出
- walltime の見積もり

### 状態監視
- stdout ログの解析（タイムステップ進捗）
- HDF5 出力の確認
- エラー検出

## データ処理タスク

### HDF5 データ読み込み (emout 推奨)
```python
import emout

# emout による読み込み (単位変換対応)
data = emout.Emses("work/")
phi = data.phisp[0]  # 電位 (タイムステップ 0)
nd1 = data.nd1p[0]   # 粒子密度 (種1)
```

### HDF5 直接読み込み
```python
import h5py
import numpy as np

with h5py.File("work/phisp00_0000.h5", "r") as f:
    data = f[list(f.keys())[0]][:]
```

### 典型的な出力ファイル
- `phisp00_0000.h5`: 電位
- `nd1p00_0000.h5`, `nd2p00_0000.h5`: 粒子数密度 (種ごと)
- `rho00_0000.h5`: 電荷密度
- `ex00_0000.h5`, `ey00_0000.h5`, `ez00_0000.h5`: 電場
- `bz00_0000.h5` 等: 磁場
- `j1x00_0000.h5`, `j1y00_0000.h5`, `j1z00_0000.h5`: 電流密度
- `p4xe00_0000.h5` 等: 粒子位置・速度 (粒子種ごと)
- ファイル名の `00` はリージョン番号、`0000` はタイムステップ

### 関連 Python パッケージ
- `emout`: EMSES 出力 HDF5 の読み込み・単位変換 (`pip install emout`)
- `camptools`: ワークフロー管理・パラメータスイープ (`pip install camptools`)
- `preinp`: Fortran namelist 前処理ツール (`pip install preinp`)

## 可視化タスク

### 2D スライス
```python
import matplotlib.pyplot as plt
import h5py

with h5py.File("work/phi_0000.h5", "r") as f:
    phi = f["phi"][:]

# XY 平面のスライス
plt.figure(figsize=(10, 8))
plt.pcolormesh(phi[:, :, phi.shape[2]//2].T, cmap="RdBu_r")
plt.colorbar(label="Potential")
plt.xlabel("X")
plt.ylabel("Y")
plt.title("Electrostatic Potential (XY plane)")
plt.savefig("analysis/figures/phi_xy.png", dpi=150, bbox_inches="tight")
```

### 時間発展
```python
import glob
import re

# タイムステップごとのファイルをソート
files = sorted(glob.glob("work/phi_*.h5"), key=lambda f: int(re.search(r'(\d+)\.h5', f).group(1)))
```

### 注意事項
- HDF5 ファイルは大容量になりうる。メモリに注意
- `mypython` は環境固有のコマンド。標準 Python で代替する場合は `h5py` + `matplotlib` を使用
- 解析結果は `analysis/` ディレクトリに保存
- 図は `analysis/figures/` に保存

## コマンド実行時の注意

- `uv run` でプロジェクトの Python 環境を使用
- HDF5 の読み書きには `h5py` が必要（別途インストール）
- 大容量データの処理はメモリを考慮して chunk 単位で処理