誰かが「スーパーコンピューター」と言うと、ディープ ブルーのことが頭に浮かぶかもしれません。それはあなただけではないでしょう。 IBM のシリコン チェスの魔術師は 1997 年にグランドマスター ゲイリー カスパロフを破り、史上最も有名なコンピューターの 1 つとしての地位を確立しました (勝利をめぐるいくつかの論争も後押ししました)。長年にわたり、ディープ ブルーはスーパーコンピューターの公的な顔でしたが、地球上で唯一の全能の人工思想家というわけではありません。実際、IBM は歴史的な勝利の直後に Deep Blue を解体しました。最近では、IBM が「Jeopardy!」を破った Watson でスーパーコンピューティングの歴史を作りました。チャンピオンのケン・ジェニングスとブラッド・ラッターのスペシャルマッチ。
Deep Blue も Watson も、素晴らしかったとはいえ、2013 年 11 月の TOP500 リストに載っているシステムの計算能力に匹敵することはできません。 TOP500 は、「私たちが知っている最も強力な市販のコンピューター システム 500 台」のリストを自称しています。このリストにあるスーパーコンピューターは、部屋全体を占拠していた 1950 年代の初期コンピューターへの先祖返りですが、現代のコンピューターはラックに最先端のハードウェアを積み上げてペタフロップスの処理能力を生み出しています。
あなたの自宅のコンピューターはおそらく 4 つのプロセッサ コアで実行されています。現在のスーパーコンピューターのほとんどは数十万のコアを使用しており、最上位のスーパーコンピューターには 300 万以上のコアがあります。
TOP500 は現在、コンピュータに一連の線形方程式を与えて処理パフォーマンスを測定する Linpack ベンチマークに依存していますが、代替のテスト方法が開発中です。 2013年11月のリストでは、中国の「天河2号」が世界のトップになっている。半年ごとに TOP500 のリストが発表され、数台の新しいコンピューターが世界最速のランクに上がります。 2014 年初頭の時点でのチャンピオンは次のとおりです。彼らが電子的な気概をどのように発揮しているかを読んでください。
10：SuperMUC（ドイツ）
SuperMUC は、約 150,000 個のプロセッシング コアのおかげで、2.9 ペタフロップスでパフォーマンスを発揮します。この驚異的な処理能力にもかかわらず、2012 年 6 月のリストでは 4 位から 10 位まで順位を上げました。これはリストにランクインしたいくつかの IBM システムのうちの 1 つですが、SuperMUC はいくつかの異なる点でユニークです。ドイツのライプニッツ スーパーコンピューティング センターにある SuperMUC は、何十億もの演算を実行している間にコンピューターの脳が故障するのを防ぐために、新しい熱水冷却システムを使用しています。
SuperMUC の真の特徴は効率です。IBM によれば、空冷システムよりもエネルギー効率が 40% 高いとのことです。彼らは、水は空気よりも 4,000 倍効率的に熱を除去すると主張しています。最先端のハードウェアのおかげで、SuperMUC はドイツで 2 番目に速いスーパーコンピュータです。実際、これはヨーロッパで 3 番目に速いスーパーコンピューターであり、前年の 10 位のほぼ 2 倍の速さです。
9：バルカン（アメリカ）
Vulcan は、Power BQC 16 コア 1.6GHz プロセッサーを搭載した IBM の強力な BlueGene/Q プラットフォーム上で動作する、トップ 10 に入っている 4 台のコンピューターのうちの最初のコンピューターです。前のエントリをペタフロップス以上上回るこの強力なプロセッサは、約 400,000 個のコアを備え、4.3 ペタフロップスでパフォーマンスを発揮します。
このスーパーコンピューターは、 カリフォルニア州リバモア国立研究所 (LLNL) にある米国エネルギー省国家核安全保障局 (NNSA) で稼働している上位 10 台のうちの 2 台のうちの 1 台です。 2013 年半ば、この研究所は、科学と技術の進歩を促進し、米国の競争力を向上させ、ハイパフォーマンス コンピューティング (HPC) の労働力を強化するプロジェクトの共同作業のために、Vulcan でのコンピュータ時間を米国企業に開放しました。すべてシェアと引き換えです。運用コストの一部。 Vulcan は、エネルギー、安全保障、大気科学、生物科学などの分野における学術機関や研究機関とのコラボレーションも目的としています。
8：JuQUEEN（ドイツ）
JuQUEEN は IBM BlueGene/Q プラットフォームでも動作し、約 459,000 コアで 5 ペタフロップスの最大パフォーマンスを発揮します。リストに載っているコンピューターの多くはここ 2 年間存在していますが、JuQUEEN は、2010 年 11 月の TOP500 で 9 番目に速いシステムだった別のシステム JUGENE の代替として 2012 年に構築されました。
ユーリッヒ・アーヘン研究同盟の研究者は、JuQUEEN のコアの一部を使用することを正当化するプロジェクトの提案を提出することができ、承認されれば、世界で最も強力なスーパーコンピューターの 1 つを使用する時間を確保できるようになります。このスーパーコンピューターと、他の 2 つの強力なドイツのスーパーコンピューター、SuperMUC と HERMIT (TOP500 リストの 39 位) の使用時間は、ガウス スーパーコンピューティング センター (GCS) および欧州アドバンスト コンピューティング パートナーシップ (PRACE) を通じてリクエストできます。
7：スタンピード（アメリカ）
Stampede は 2012 年 11 月に 7 位に浮上し、2013 年 6 月には 6 位に上昇し、その後、最新のリストで元の位置に戻りました。このシステムの資金は米国科学財団 (NSF) からの助成金によって賄われており、Stampede はオースティンのテキサス大学のテキサス アドバンスト コンピューティング センター (TACC) に保管されています。この Dell PowerEdge システムは、Intel Xeon E5 8 コア 2.7GHzプロセッサをIntel Xeon Phi コプロセッサと組み合わせて実行します。約 462,000 個のコアにより、ほぼ 5.2 ペタフロップスのパフォーマンスを実現できます。
2013 年 1 月以来、Stampede は、NSF の Extreme Science and Engineering Discovery Environment (XSEDE) プログラムの一環として、あらゆる分野の科学者やその他の研究者が使用できるように公開されています。これは、16 台のスーパーコンピューターと関連リソースのコンピューティング能力をオープンに共有するための仮想システムです。システムの 90% は XSEDE 専用であり、残りは TACC ディレクターの裁量に任されています。米国のどの機関の資格のある研究者も、XSEDE Web サイト経由で提案書を提出できます。
6：ピズ・デイント（スイス）
Piz Daint は 2013 年 4 月から運用されていますが、この Cray システムは後に大規模なアップグレードを経て第 6 位に浮上し、ヨーロッパで最も強力なスーパーコンピューターの座を JuQUEEN から奪還しました。
Piz Daint は、Intel Xeon E5 プロセッサと NVIDIA グラフィック プロセッシング ユニット (GPU) を実行してパフォーマンスを向上させ、116,000 個のプロセッシング コアで 6.3 ペタフロップスに達します。これはスイス国立スーパーコンピューティング センター (CSCS) に常駐しており、天気や気候のパターンのモデリングや他のさまざまな分野での科学計算の実行に使用される予定です。
Piz Daint は、リストの中で最もエネルギー効率の高いスーパーコンピューターの 1 つでもあり、その効率レベルは 3,185.9 メガフロップス/ワット (MFLOPS/W) です。 TOP500 リストと GREEN500 リストの両方でトップ 10 に入った唯一のスーパーコンピューターです。 GREEN500 は、TOP500 リストにあるすべてのスーパーコンピューターを取り上げ、エネルギー効率によってランク付けします。 Piz Daint のハイブリッド アーキテクチャは、従来の CPU (中央処理装置) とよりエネルギー効率の高い GPU の両方を使用するため、エネルギー使用量を低く抑えることができます。
5：ミラ（アメリカ）
IBM の Mira は 2013 年に本格的に稼働し、最高パフォーマンスは 8.6 ペタフロップスです。これは、ピズ・デイントよりも 2 ペタフロップス以上、スタンピードよりもほぼ 3.5 ペタフロップス以上です。
Mira は 786,000 のプロセッサ コアで実行されます。それは、米国エネルギー省の研究機関であるアルゴンヌ国立研究所にあります。これは IBM の BlueGene/Q プラットフォームを使用しており、2008 年にリストで 4 位にランクされた古い IBM システムである Intrepid を置き換えます。
米国エネルギー省科学局を通じて、理論と実験に対する革新的かつ新規な計算効果プログラム (INCITE) への提案を提出した研究者は、Mira 上のプロセッサ時間を請求できます。コンピューターの容量の 60 パーセントは研究に使用され、30 パーセントはアドバンスト サイエンス コンピューティング研究リーダーシップ コンピューティング チャレンジに使用されます。最後の 10 パーセントは、緊急で時間に敏感な計算のために予約されています 。
4：「京」（日本）
富士通の「京」は、トップ10に入った日本の唯一のスーパーコンピュータで、2011年の両方のリストで世界最速のスーパーコンピュータとして君臨したが、その後は4位に後退している。それでも、一桁の壁を突破し、 10.5 ペタフロップスのパフォーマンスを備えた IBM の Mira よりも顕著に速度が向上しました。
「京」コンピュータは日本の理化学研究所計算科学研究機構に設置されており、地球規模の防災、気象、医学研究などの科学的業務を行っています。リストにある他の多くのスーパーコンピューターとは異なり、このコンピューターは IBM アーキテクチャーで動作しません。 「京」には富士通独自のオクトコアプロセッサ「SPARC64 VIIIfx」が搭載されています。 705,000 個のコンピューター コアにより、驚異的なペースで業務を遂行できます。
しかし、信じられないかもしれませんが、最近の 3 つの最速スーパーコンピューターは、「京」コンピューターよりも飛躍的に強力です。
3：セコイア（アメリカ）
Sequoia は、2012 年 6 月の TOP500 リストでトップにランクされたスーパーコンピューターでしたが、2012 年 11 月に 2 位に落ち、現在は 3 位にとどまっています。約 160 万個のプロセッシング コアのおかげで、17.2 という驚異的なパフォーマンスを実現できるため、それでも前かがみではありません。ペタフロップスのパフォーマンス。それがどれほど素晴らしいことなのか疑問に思いませんか?
さて、10 年未満前の 2008 年を振り返ると、IBM の Roadrunner は 1 ペタフロップスのクラッキング、つまり 1 秒あたり 1,000 兆の演算を実行するという歴史を作りました (そしてトップの座を獲得しました) 。 IBMによれば、Roadrunnerの性能は2008年のノートPC10万台に匹敵するという。そして Sequoia は 17 倍高速です。 Sequoia は、2013 年 11 月のリストにある 4 台のコンピュータのうちの 1 台で、16 コア 1.6GHz チップである BlueGene/Q IBM 設計で動作します。これは今日の標準からすると特に速いクロック速度ではありませんが、96 ラックのチップを搭載しているため、パフォーマンスは大幅に向上します。
それにしても、Sequoia はそんなスピードで何をしているのでしょうか? Sequoia は、リストの 4 番目に速いコンピュータより 63% 高速であり、IBM はもちろん Sequoia を実用化しています。バルカンと同様、リバモア国立研究所にある米国エネルギー省国家核安全保障局で運用されている。コンピューターは重要な (そして機密の) 仕事をしています。その責任の 1 つは、核爆発のシミュレーションです。
2：タイタン（アメリカ）
リストにある 2 つの Cray システムのうちの 1 つである Titan は、その名に恥じないもので、Opteron 6274 16 コア 2.2GHz プロセッサと NVIDIA GPU を利用して、約 561,000 個のコアで 17.6 ペタフロップスという驚異的なパフォーマンスを発揮します。これは、Oak Ridge Leadership Computing Facility (OLCF) が運営する Oak Ridge National Laboratory (ORNL) にあります。 Titan は、2012 年後半に導入された翌月に Top500 で 1 位の座を獲得しましたが、2013 年 6 月のランキングでは 2 位に落ち、その後もその座を維持しています。
Titan は技術的には、ORNL の以前のスーパーコンピューターである Jaguar のメジャーアップグレードです。その新しいハイブリッドアーキテクチャにより、Titan は Jaguar と同じキャビネットに収まり、エネルギー消費量をわずか約 60% 増加させながら、Jaguar の 9 倍の速度を達成します。
Titan は、トップ 10 に入る 2 つのスーパーコンピューターのうちの 1 つであり、NVIDIA GPU を組み込んで、同様に強力な全 CPU システムよりも消費電力を低く抑えながらパフォーマンスを向上させています。ただし、GPU を利用してシステムの能力に応じた速度でアプリケーションを実行するには、ソフトウェアをプログラミングするための新しいアプローチが必要です。これに対処するために、OLCF は Cray および NVIDIA と提携して Center for Accelerated Application Readiness (CAAR) を設立し、コード開発のベスト プラクティスの考案に熱心に取り組んでいます。
Mira と同様に、研究者は米国エネルギー省の INCITE プログラムを通じて提案を提出し、この主力研究で時間を稼ぐことができます。
1: 天河2号(中国)
天河 2 号（天の川 2 号の意味）は、予定より 2 年以上早く 2012 年に登場し、ナンバー 1 の座に躍り出ました。この処理速度は 33.9 ペタフロップスという驚異的な速度で、これは Titan や Sequoia のほぼ 2 倍のパフォーマンスであり、2013 年 6 月に第 10 位の座を占めた Tianhe-1A のパフォーマンスの 10 倍以上です。
このシステムは、インテル Xeon E5 プロセッサー、カスタム プロセッサー、およびインテル Xeon Phi コプロセッサーの組み合わせ (合計約 3,120,000 コア) で実行されます。
このシステムは中国の国防技術大学（NUDT）によって開発され、広州の国立スーパーコンピュータセンターに設置され、教育と研究に使用される。現在、中国でトップ 10 に入る唯一のマシンですが、Tianhe-2 は単一マシンでの圧倒的な処理能力を誇るものです。
Tianhe-2 は、Kylin と呼ばれる Ubuntu Linux オペレーティング システムのカスタム バージョンで動作します。これは、NUDT、中国ソフトウェアおよび集積回路推進センター (CSIP)、および Canonical (Ubuntu の作成者) のパートナーシップを通じて開発されました。実際、上位 10 位のスーパーコンピューターすべて、および上位 500 位のスーパーコンピューターのほとんどが、何らかのLinuxを実行しています。
Kylin はスーパーコンピューター専用ではありません。これは、中国ユーザー向けに特別に調整された、無料で利用できるオープンソースのオペレーティング システムであり、パーソナル コンピューターで使用するために Ubuntu のサイトからダウンロードできます。
著者のメモ: トップ 10 のスーパーコンピューター
2012 年のスーパーコンピューターのリストは本当に素晴らしかったです。これらのコンピューターは、家にある PC に比べて常に優れていますが、ここ数年のリストを見ると、この短期間でテクノロジーがどれほど進歩したかを痛感しました。 2008 年当時、1 ペタフロップスのパフォーマンスを実現できるスーパーコンピューターは大きな注目を集めていました。現在、IBM の最速スーパーコンピューターは 16 ペタフロップスで実行できます。これらが5年後に何ができるようになるのか、私には想像すらできません。 -WF
2013 年のトップ スーパーコンピューターについてこの記事を更新しました。1 年で大きな違いが生まれるのです。 2012 年 11 月から 2013 年 11 月のリストにかけて、1 位と 10 位のコンピューターの処理能力はほぼ 2 倍になりました。この増え続けるコンピューティング能力が、便利な家庭用ロボットの作成や、交換が必要な臓器の成長など、より多くのより迅速な科学的進歩につながることを願っています。スーパーコンピューターの開発者はすでにエクサバイト処理の将来に注目しており、このペースでいけば、それは数年先になるかもしれません。 -BJ
