エクサスケールコンピューティング
エクサスケールコンピューティングとは
エクサスケールコンピューティングは、1秒間に100京回以上の浮動小数点演算を行って大規模な統合型モデリング、シミュレーション、AI、分析のワークロードに対応できる、新たなレベルのスーパーコンピューティングを意味します。
エクサスケールコンピューティングのメリット
エクサスケールコンピューティングの主なメリットは、極めて複雑な問題を解決できる能力にあります。
科学的発見: 科学技術の分野は絶えず変化しています。開発、検証、研究によって科学的発見が継続的に進展するなかで、スーパーコンピューティングのニーズも高まっています。エクサスケールコンピューティングなら、不安定な化学物質や材料を制御し、自然の法則を検証して素粒子物理学を探究することで、化学元素の起源を解明できます。こうしたトピックの調査と分析が科学的発見をもたらしてきましたが、その成果はスーパーコンピューティングの能力なしには達成できませんでした。
セキュリティ: セキュリティの分野でもスーパーコンピューティングのニーズが増大しています。エクサスケールコンピューティングにより、国家、エネルギー、経済の安全保障に対する新たな物理的脅威やサイバー脅威に対処しつつ、食料生産、持続可能な都市計画、および自然災害リカバリ計画の拡大と効率化を実現できます。
- 国家安全保障では、エクサスケールコンピューティングのインテリジェントな脅威対応能力と敵対的環境の分析能力を活用しています。このレベルのコンピューティングは、国家の安全に対する無数のリスクや脅威に反撃しながら、非常に高速で実行されます。
- エネルギー安全保障はエクサスケールコンピューティングによって達成できます。エクサスケールコンピューティングが低公害テクノロジーの設計に役立つだけでなく、ストレス耐性のある農作物の分析も強化します。持続可能な食料資源とエネルギー資源の確保は、国家の安全保障に不可欠な要素です。
- 経済安全保障のいくつかの領域がエクサスケールコンピューティングによって強化されています。それにより、地震活動の予知やプロアクティブな解決策の立案など、自然災害の正確なリスク評価が可能になります。都市計画にもスーパーコンピューティングを活用すれば、効率的な送電および配電網の利用と構築のプランニングに役立ちます。
医療: 医療業界は、特にがん研究の分野でエクサスケールコンピューティングを最大限に活用しています。薬物反応の予測モデルとインテリジェントな自動化能力が、がん研究の重要なプロセスに変革をもたらしてきました。
エクサスケールコンピューティングが重要となる理由
意思決定を強化して宇宙への理解を深めるために、応用科学を発展させる必要があります。エクサスケールコンピューティング (エクサスケールスーパーコンピューティングとも呼ばれる) は、こうした理解を深めるうえで不可欠です。科学者やエンジニアは、エクサスケールスーパーコンピューティングによるデータ分析を応用することで現在の知識の限界を打ち破り、科学技術における革新的なイノベーションを促進できます。
エクサスケールコンピューティングが世界で広く利用されるようになり、科学技術の分野でグローバルなリーダーシップを維持するためにスーパーコンピューティング能力を強化したいというニーズも高まっています。人工知能 (AI)、機械学習 (ML)、モデリングとシミュレーションを追加したことで、エクサスケールコンピューターの性能は飛躍的に向上しました。
エクサスケールコンピューティングにより、社会の科学技術の構造が急速に発展しています。こうしたマシンが性能を発揮するために必要となるのが、責任ある利用です。全世界の科学者たちが道徳的構造の大きな変化にさらされ、持続可能性を求められています。エクサスケールコンピューティングにより、これまで解決不可能と考えられていた問題の解決策を見つけることが可能になりつつあります。
エクサスケールコンピューティングの仕組み
エクサスケールコンピューティングシステムは、1秒間に100京回の浮動小数点演算 (FLOPS) を分析して解決し、宇宙の基本的な力の仕組みと相互作用をシミュレーションします。
こうしたスーパーコンピューターは、今日のシミュレーション、統合型モデリング、AI、および分析ワークロードの膨大なニーズに合わせて新規開発されています。エクサスケールスーパーコンピューターは、単一の統合インフラストラクチャでCPUとGPU (複数世代も可)、マルチソケットノードなどの処理デバイスを組み合わせて使用できるようにすることで、安定したパフォーマンスを実現します。
ワークロードが急速に変化するなか、コンピューティングアーキテクチャーは、組織のニーズに対応するうえで不可欠となっています。スーパーコンピューターは、複数のシリコン処理方法と単一の管理およびアプリケーション開発インフラストラクチャによって構築できます。
私たちが必要としているのは、世界で最も複雑な研究課題も解決できるコンピューターです。エクサスケールコンピューターなら、非常に多くのハードウェアとコンポーネントで構築されているにもかかわらずスピードが低下することなく、プロセッサーとストレージの間で瞬時にデータを移動してこうした問題を解決できます。
エクサスケールコンピューティングと量子コンピューティングの違い
エクサスケールコンピューティング
エクサスケールコンピューティングは、極めて高性能なスーパーコンピューティングの一種であり、CPUとGPUのインフラストラクチャを利用して1秒間に数十億回演算を実行できるシステムにより、データの処理と分析を行います。このタイプのコンピュートは、世界で最も高性能なハードウェアと併せて、デジタルシステムで運用されます。
量子コンピューティング
量子コンピューティングが従来のコンピュート手法に分類されないのは、量子システムがバイナリコードを使用して同時に動作するためです。このプロセスは、物理学における量子論の法則に基づいて、コーディングの重ね合わせともつれを許可して同時発生させ、効率的に問題を分析して解決することで実現されています。
現在、エクサスケールコンピューティングは、量子コンピューティングよりもはるかに高速で問題を処理および分析し、情報を提供しながら技術開発を実現することができます。ただし、量子コンピューティングは今後、エクサスケールコンピュートの能力を大きく上回ることがわかっています。また量子コンピューターでは、エクサスケールスーパーコンピューターに比べて消費エネルギーが非常に少なくなります。
エクサスケールコンピューターとは
エクサスケールコンピューターは、ウェアハウスまたは研究施設内のキャビネットに格納された、大規模なコンピューターシステムです。通常は政府が保有していますが、大規模な複合企業が保有することも可能です。基本的に、エクサスケールスーパーコンピューターの構築には膨大な費用がかかるため、科学者や研究者の多くは助成金を利用してリースしています。
エクサスケールコンピュートに対応可能なコンピューターシステムは、実行される処理のレベルにより、大量の熱を発生させます。そのため、最高水準のパフォーマンスを維持するには、システムやラック内に特別な冷却装置を設けるか、低温環境に設置する必要があります。こうしたシステムは最大容量と最も高性能なハードウェアを備えたデジタルコンピューターである点で、他のスーパーコンピューターや量子コンピューターとは一線を画しています。
エクサスケールコンピューターは、森羅万象を理解するために、物理学の基本法則 (原子間の細かい相互作用など) をシミュレーションします。いくつかの業界は、この機能を活用して世界の未来を理解、予測、構築しようとしています。たとえば、米国海洋大気庁 (NOAA) の研究者が天気予報の精度向上を図る場合、雨、風、雲などの大気現象で起こり得るすべての相互作用を検証して、各要素がもたらす影響を原子レベルまで明らかにします。
こうした計算は、ミリ秒レベルまでの所定のタイミングで、所定の環境内の各要素間のすべての相互作用について、基本的な数学の方程式を使って行います。シンプルな相互作用からすぐに数兆通りの組み合わせが生まれ、複雑な数学の方程式を数兆個も使って計算と分析を行うことになります。その速度で計算できるのは、エクサスケールコンピューターをおいて他にありません。計算により、すべての相互作用の外観に関するイメージやシミュレーションが形成され、それを研究することで宇宙への理解を深めることができます。エクサスケールスーパーコンピューターは、私たちの理解を深めて将来の課題に対処するうえで役立ちます。
HPEとエクサスケールコンピューティング
HPE Cray EXスーパーコンピューターは、革新的な問題に対応する画期的な機能をもたらし、次の時代の科学、発見、偉業の基盤となります。可動部のないダイレクト液冷 (DLC) 設計により、最大かつ最も複雑なワークロードでも最高水準のパフォーマンスを維持しつつ、持続可能性を最大限に向上させます。世代の異なるCPUとGPUを組み合わせて使用できるため、コンピュート環境におけるテクノロジーの発展に伴って、その成果やアップグレードが利用可能になり、拡張性に優れています。
HPEは、2Uのコンピュートサーバーで標準の19インチラック構成となる、HPE Crayスーパーコンピューターも提供しています。HPE Cray EXシステムと同じ機能セットを提供する一方で、より小規模なシステムを実装するオプションも備えています。このシステムは、データインフラストラクチャ内に、将来のパフォーマンス向上のニーズに対応できる拡張性を備えた、革新的なスーパーコンピューティングを導入しようとしている企業に最適です。
差し迫った課題を抱える組織のニーズに対応するため、HPE Crayスーパーコンピューターは、世界最高レベルのプロセッサーであるAMD EPYC™ CPUとAMD Instinct™ GPUを組み合わせて使用し、膨大なデータセットを最高水準のスピードとパフォーマンスで処理します。また、HPE Slingshotでスーパーコンピューティング、クラウド、データセンターを橋渡しすることで、卓越したスーパーコンピューティング環境を構築できます。