技術

本邦スーパーコンピュータ世界一の系譜

残念ながらスーパーコンピュータ世界最速ランキングの首位からの 京（けい） の陥落をお知らせしたのがかたむき通信2012年6月18日の スーパーコンピュータ京がTOP500首位陥落～ランキング世界2位じゃ駄目なんですか？ でした。

Deep学習 devbox インテルCore i9 7900X2xNVIDIAタイタン Preinstalled ubuntu16.04、cuda9、tensorflowマシン学習、Ai2xNvidia Titan V GPU MWS-X299DL.i9.64.2xTiV

しかしその速度が首位だの、2位や3位だのと言っても 実際の計算をしなけりゃ話しにはなりゃしません。 スーパーコンピュータと謂えどもコンピュータなんですから ソフトなければ只の箱…どころか只の倉庫、みたいな話しです。 それほど速いと言うのならこの計算をとっとと解いてみろ！ と手薬煉引いて待っている技術者が世の中には沢山居る訳です。

さて、この京は最速ランキングがどうのこうの言っても 実はまだ実用に供されているのではありませんでした。 準備段階にあったのですね。 従ってまだ走っているソフトはサンプルであったでしょうし、 実用に先立つ先行的アプリケーションの数々であったのでしょう。 詰まり京は完成形ではなかったのです。

京は理化学研究所と富士通が共同で開発していました。 理研には 次世代スーパーコンピュータ開発実施本部 が、富士通には 次世代スーパーコンピュータ が京に関するWebサイトとして用意されています。 富士通のサイトには誇らしげに 1秒間に1京回の演算性能を実現 （京＝10,000,000,000,000,000） と記されています。 そして理研のサイトには2012年6月29日付で以下引用する情報が掲載されています。

6月30日をもって、「次世代スーパーコンピュータ開発実施本部」は、 「京」の開発・整備を完了し、組織の役割を完了いたします。 現在、計算科学研究機構(AICS)が9月末の共用開始をめざし「京」の運用を行っております。 引き続きどうぞよろしくお願いいたします。

京（けい） の完成と捉えて宜しいでしょう。 そして今、その管理は次世代スーパーコンピュータ開発実施本部から 同じく理研内に7月1日に設立される 計算科学研究機構（AICS） に移されたのでした。

準備期間を置いた今年2012年9月から京が供用に付されるに同組織で適切な運用がなされ、 優れた研究成果が創出してこそ初めて京は一人前のコンピュータと言えるのです。

ではそのような途轍もないスピードの京はどのような役に立つのでしょうか？ AICSの システム開発状況 なるページには 「京」利用に向けた準備 と言う項目で以下の表の様な先行的アプリケーションの一覧が記載されています。

プログラム名	分野	アプリケーション 概要	期待される成果	手法
NICAM	地球 科学	全球雲解像大気大循環モデル	大気大循環のエンジンとなる熱帯積雲対流活動を精緻に表現することでシミュレーションを飛躍的に進化させ，現時点では再現が難しい大気現象の解明が可能となる．	FDM (大気)
Seism3D	地球 科学	地震波伝播・強震動 シミュレーション	既存の計算機では不可能な短い周期の地震波動の解析・予測が可能となり，木造建築およびコンクリート構造物の耐震評価などに応用できる．	FDM (波動)
PHASE	ナノ	平面波展開第一原理分子動力学解析	第一原理計算により，ポスト35nm世代ナノデバイス，非シリコン系デバイスの探索を行う．	平面波 DFT
FrontFlow /Blue	工学	Large Eddy Simulation (LES)に 基づく非定常流体解析	LES解析により，エンジニアリング上重要な乱流境界層の挙動予測を含めた高精度な流れの予測が実現できる．	FEM (流体)
RSDFT	ナノ	実空間第一原理 分子 動力学計算	大規模第一原理計算により，10nm以下の基本ナノ素子(量子細線，分子，電極，ゲート，基盤など)の特性解析およびデバイス開発を行う．	実空間 DFT
LatticeQCD	物理	格子QDCシミュレーションによる素粒子・原子核研究	モンテカルロ法およびCG法により，物質と宇宙の起源を解明する．	QCD

膨大な計算量と言うとけっこうお馴染みの 気象学であったり流体力学、素粒子研究など 定番的な処は矢張り標準で揃えられている様です。

京が唯の箱ならぬ立派なコンピュータであることを示すだけでなく、 待ち兼ねた技術者が待ち兼ねた計算式を突っ込んで 孰れ社会に何某かを寄与してくれるのでしょう。 楽しみに待ちましょう。

追記1（2019年2月16日）

スーパー・コンピューター 京（けい） の運用を担って来た 理化学研究所計算科学研究センター（R-CCS） が 京（けい） の後継機となるべく開発を進め、 2021年頃の共用開始を目指す次世代スーパー・コンピューターの名称の公募を開始しました。 当該組織webサイトの ポスト「京」の名称を募集します ページに応募要項と ポスト「京」名称受付フォーム へのリンクが用意され、 応募期間は2019年2月15日、即ち昨日から再来月4月8日の17時迄、とされています。 名称には以下の2点を期待するとしています。

• 世界トップレベルの研究拠点・スーパーコンピュータであることを知っていただけること
• 日本国内のみならず、世界中の方々にとって親しみやすい名称であること

後進に道を譲るべく動き始めた 京（けい） ですが、本記事に紹介してより順調に実績を重ね、 スーパーコンピュータ京がTOP500首位陥落～ランキング世界2位じゃ駄目なんですか？ で扱ったランキング TOP500 にはあらぬものの産業向け性能指標を示す HPCG （High Performance Conjugate Gradient）の2016年11月のランキングで世界第1位を獲得し_[※1] 翌期の2017年6月には2連続の世界1位を_[※2] 其の又翌期の2017年11月には3期連続のランキング世界1位を獲得_[※3] しています。 其の翌期2018年6月には4連覇はならず_[※4] 2018年11月にも世界1位を獲得し連覇するIBMに席を譲りました_[※5] が共に3位に付けています。

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TOP500の評価指標は20年以上も以前の米国のテネシー大学で開発された連立一次方程式を解く LINPACK プログラムに基づくもので、 些か実際のアプリケーションで求められる性能要件との乖離が見られるとの指摘がされているなどもし、 新しい評価指標として LINPACK でも指導的立場にあったジャック・ドンガラ博士が主導して、 産業利用など実際のアプリケーションでよく使われる計算手法である 共役勾配法 を用いた新たなベンチマーク・プログラムである HPCG が2014年から開始されたのでした。 また近年、ソーシャルネットワーク、サイバーセキュリティ、金融取引などへの利用から重要度が高まる グラフ解析 の性能を競うために2010年から開始されたスパコンランキングに Graph500 があり、此方では 京（けい） は2017年11月に6期連続、通算7期の第1位を決めて_[※6] もいます。 本記事に紹介した時期にはTOP500ランキングで、 そして近年要求される評価指標でも連覇を獲得した 京（けい） は正しく、只の箱ならぬ証明を見事になし、後進へ道を譲り花道を飾っても宜しい時期が到来したと言えるでしょう。

追記2（2019年5月24日）

次世代スーパー・コンピューターの正式名称が 富岳（ふがく） と決定_[※7] しました。 以下ネットメディアにも伝えられる処です。

• スパコン「京」後継機、名称は「富岳」に決定（ITmedia NEWS：2019年5月23日）
• ポスト「京」スパコン、正式名称は「富岳」に（PC Watch：2019年5月23日）
• スパコン「京」後継機の「富岳」が狙う世界一はあの分野（日経ビジネス電子版：2019年5月24日）

応募は5,181件にのぼり無効及び重複を除いた候補名が2,487件の中から採用が決定したとのことです。 其の理由としては、富士山が海外での知名度が高いこと、 当該業界に於いて名称として山に因む流れがあること、 英語表記は Fugaku であって、此れが日本人以外にも容易な発音であることが挙げられています。

富岳では、富士通が開発したCPU A64FX を搭載し、京の100倍のスピードを3倍程度の消費電力で実現することを目指しており、 同消費電力当たり約30倍の性能向上になる勘定で、理研 松岡聡 計算科学研究センター長は「消費電力当たりの性能では圧倒的な世界一を達成できる」としています。

追記3（2019年8月17日）

本記事配信時には未だ準備中であったスーパーコンピュータ 京（けい） が遂に其の役割を終えました。 時事通信などの各メディアの伝える処です。 実際にシステムがシャットダウンされるのは今月30日ですが、昨日16日を以て共用資源の提供は終了されましたので、 今日現在では企業や大学など研究者の利用は不能で、データのバックアップなどの事後処理や、 夏休みでもあり次代を担う中高生等を対象とした見学会で賑わいを見せているそうです。 理化学研究所では今年5月30日にプレスリリース_[※8] で此れを一般向けにも予告しており、其処には同日午後のシャットダウンセレモニーの開催予定も告知されてもいました。 京（けい）は本記事 にも6期連続でGraph500に於ける世界第1位を獲得_[追1] した旨、伝えましたが其の後も首位を堅持し、 今年2019年6月18日の国際会議 ISC2019 の発表で9期連続を達成_[※9] していました。 此の如き輝かしい記録と多大な研究への貢献成果を残して後進 富岳（Fugaku） に道を譲ります。

追記4（2020年6月26日）

役割を終えた 京（けい） に後を託された 富岳（ふがく） が、世界ランキングの一位を取得した旨、 理研が2020年6月23日付けでトピックスに配信_[※10] し、次いで各メディア_[※11～13] からも報ぜられる処となっています。 本快挙は International Supercomputing Conference 2020 に於いて、以下4部門にてランキング首位に位置付けられたとされるものです。

スパコンを知る～その基礎から最新の動向まで

• 第55回TOP500リスト
  1993年からのベンチマークプログラムLINPACK（密行列の直接解法）の性能を競うランキングで、 当該ランキング第1位を以て、スパコン世界一と称される。
• HPCG（High Performance Conjugate Gradient）
  TOP500ベンチマークの実行性能との乖離の問題意識から提案された、 疎な係数行列から構成される連立一次方程式を解く計算手法である共役勾配法（conjugate gradient method）を用いるベンチマーク。
• HPL-AI
  TOP500に反映されないながらも、近年需要の要請からディープラーニングなどのAI処理の性能を評価することを目的として提案された、 低精度計算を用いることを認めたHPL（High-Performance LINPACK）の性能を計測するベンチマーク。
• Graph500
  演算能力だけでなく、メモリ性能、ネットワーク性能が重要となる、 ビッグデータ解析に使われる、超大規模グラフの探索能力で計算機を評価するベンチマーク。

TOP500リストでの首位は2011年11月の第38回で 京（けい） が獲得してから、2位陥落の話柄が本邦にも評判を取り、 かたむき通信にも冒頭にある如く2012年6月18日付けで スーパーコンピュータ京がTOP500首位陥落～ランキング世界2位じゃ駄目なんですか？ なる記事をものした時期を経ての、8年半振りの快挙にて、 正しく後継者としての役割を果たしていると言えます。 また、4部門同時首位獲得は世界初とやら、 其れでも例えばGraph500での計測値では擁するリソースの6割程度しか用いていないと言う 石川裕 プロジェクトリーダーの言及なども有り、 他を圧倒する性能を示したとの評判にて、 本記事に再登場いただく理研の 松岡聡 計算科学研究センター長は 富岳（ふがく） が世界トップレベルに位置するのは長期間に及ぶ旨の予言もし、 其の自信の程が窺えるものです。

コンピュータ業界に於いてはGoogleを始めとするGAFAが希求する大規模処理に於いての必須性などから低予算のメリットもある分散化が進む中、 莫大な予算を必要とする中央集権的なスーパーコンピューターが何故に必要とされるか_[※14] と言えば、分散化コンピューティングに於いてはインターネット通信に時間を要す為、天気予報などのリアルタイム処理には向きませんし、 加えて合計電力消費量が多いデメリットを克服出来るメリットがあります。 後者の電力消費量について言えば、本記事にも 富岳（ふがく） の首位獲得以前の去年2019年5月24日の「追記2」に於いて 消費電力当たりの性能では圧倒的な世界一を意識している点に言及し、 其れを実現するのに与かって力のあった富士通設計の A64FX は ARMアーキテクチャ をスパコン向けに拡張した世界初の国産CPU_[※15] でした。 此の ARMアーキテクチャ は折しもApple社が2020年6月22日のWWDC20にて発表した、今後2年で同社製コンピュータ Mac の心臓部を、従来のIntel社製のものと置き換える Apple Silicon（シリコン） のアーキテクチャでもあり、何某が時代を象徴する Synchronicity（シンクロニシティ） が感じられます。

さて、 富岳（ふがく） の運用を担う 理化学研究所計算科学研究センター（R-CCS） は兵庫県神戸市_[※16] に居を構えます。 ご当地新聞 神戸新聞 も当然ながら此の快挙を報じる_[※17〜19] ものですが、ご当地ならではの記事_[※20] も配信されるには、 最寄り駅ポートライナー「京（けい）コンピュータ前駅」の名称問題が浮上している、との話なのです。 当該駅は2006年、神戸空港開港に合わせ「ポートアイランド南駅」として開設したものの、 京（けい） が正しく世界一を獲得した2011年に現駅名に改称したもので、 改称費用に諸々5千万円程も見込まれれば、直ぐにも改称したい処でしょうが、 ポートライナー運営の神戸新交通に取っては小さい額ではなく頭を悩ませている、と言います。 固より 富岳（ふがく） の偉業なくば 京（けい） の偉業を讃えるべく現行駅名を継続出来たものを、 明確に嫡出を謳う 富岳（ふがく） が先考を上回る偉業を成し遂げたとなれば洞ヶ峠を決め込む訳にも行かないでしょう。 世界一の偉業を成し遂げた 富岳（ふがく） は又、地元にも痛し痒しの小からぬ影響を与えているのが窺え床敷く、本追記末尾に取り上げ置くものです。

参考URL（※）

1. スパコン京が実性能ランキングで2位から1位に返り咲き ～中国の「神威太湖之光」以上と証明（PC Watch：2016年11月16日）
2. スパコン京が実性能世界ランキングのHPCGで2期連続1位達成（PC Watch：2017年6月20日）
3. 「京」が性能指標(HPCG)において3期連続で世界第1位を獲得（富士通：2017年11月15日）
4. June 2018 HPCG Results（HPCG）
5. November 2018 HPCG Results（HPCG）
6. 6期連続でスーパーコンピュータ「京」がGraph500で世界第1位を獲得（富士通：2017年11月15日）
7. ポスト「京」の名称 「富岳（ふがく）」に決定（理化学研究所：2019年5月23日）
8. 「京」シャットダウンおよびセレモニー開催について（理化学研究所：2019年5月30日）
9. スーパーコンピュータ「京」がGraph500において9期連続で世界第１位を獲得（理化学研究所：2019年6月19日）
10. スーパーコンピュータ「富岳」、4つのスパコンランキングで世界第１位を獲得！（理化学研究所計算科学研究センター(R-CCS)：2020年6月23日）
11. スパコン「富岳」がライバル圧倒で4部門首位達成。まだ100%の性能は発揮せず（PC Watch：2020年6月23日）
12. スパコン性能ランキングで日本がトップに、TOP500は「富岳」でGreen500は「MN-3」（MONOist（モノイスト）：2020年6月24日）
13. 理研と富士通が共同開発するスパコン「富岳」、TOP500ランキングで1位を獲得（クラウド Watch：2020年6月24日）
14. 米中スパコン戦争が過熱する中、「富岳」の世界一が示した日英技術協力の可能性（木村正人コラム：ニューズウィーク日本版：2020年6月26日）
15. 世界一の「富岳」と同じA64FX環境をお手元に! 4,155,300円で（PC Watch：2020年6月25日）
16. 理化学研究所計算科学研究センター(R-CCS)アクセス
17. 神戸のスパコン「富岳」　計算性能で史上初の４冠（神戸新聞NEXT：2020年6月23日）
18. 基本姿勢は「２位になっても」　使いやすさを追求した富岳（神戸新聞NEXT：2020年6月23日）
19. スパコン「富岳」世界４冠　理化学研究所が会見（神戸新聞NEXT：2020年6月23日）
20. 「富岳」４冠でこちらも注目　最寄り駅名称どうなる？（神戸新聞NEXT：2020年6月25日）

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