ハイパフォーマンスコンピューティング
ハイパフォーマンスコンピューティングとは
ハイパフォーマンスコンピューティング (HPC) は、他のコンピューターをはるかにしのぐ速度でデータを処理し、計算を実行できるソリューションを指します。この集約型のコンピューティング能力によって、さまざまな科学、ビジネス、エンジニアリングの組織が、他の方法では対処できない大きな課題を解決できます。
HPCの概要
平均的なデスクトップコンピューターは毎秒数十億の計算を実行できます。人間が複雑な計算を行うことができるスピードに比べれば、これは非常にすばらしい数字ですが、HPCソリューションは、1秒に数千兆の計算を実行することができるのです。
スーパーコンピューティングはHPCソリューションの1つ
最も頻繁に言及されるHPCソリューションの1つはスーパーコンピューティングです。これは、並列して動作する複数のコンピューターシステムのコンピューティングリソースを集中的に使用して、非常に複雑な問題やデータを多用する問題を処理することを意味します。スーパーコンピューティングの力を知るには、スーパーコンピューターによって解決できる問題を考えてみるとよいでしょう。
HPCシステムの例
レスター大学はHPCシステムを使用して、理論物理学、天体物理学、素粒子物理学、宇宙論、原子物理学の計算を実行しています。これらの複雑な計算をすばやく行うことができれば、恒星や惑星がどのように生まれて進化するのかといった問題に取り組むことができます。このように、私たちの宇宙を深く理解することが、ハイパフォーマンスコンピューティングによって可能となるのです。
ハイパフォーマンスコンピューティングの仕組み
ハイパフォーマンスコンピューティングの仕組みは1つではありません。従来より、企業がスーパーコンピューターを実行する費用をかけることなくハイパフォーマンス機能を利用するために、幅広く使用されているシステムがあります。これは、クラスター化した小規模なコンピューターのグループを使用し、それをノードとして機能させる方法です。これらのノードはそれぞれ複数のプロセッサーを持ち、特定のコンピューティングタスク専用に割り当てられます。このシナリオでは、相互に接続されたクラスターがハイパフォーマンスコンピューティングシステムを形成します。これらのシステムではカスタムソフトウェアを実行する必要がないため、小規模な企業でも展開することが比較的容易です。
最近では、独自のインフラストラクチャに投資したくない企業に向けたコスト効率の高いソリューションとして、新しいHPCシステムも登場しました。それが、ハイパフォーマンスコンピューティングas a serviceです。HPC as a serviceによって、テクノロジー企業は自社のインフラストラクチャでHPCソリューションをホストし、ビジネスはクラウド経由でそれにアクセスできます。これによってビジネスは必要なリソースを利用するとともに、必要に応じて拡張でき、実際に使用したキャパシティの分だけ料金を支払います。
ハイパフォーマンスコンピューティング (HPC) はなぜ重要なのか
ハイパフォーマンスコンピューティングが重要なのは、それがデータを使用することで、それ以外の方法では人類が解決できない課題に取り組むことができるソリューションであるためです。
宇宙の研究が可能になるだけでなく、HPCには以下のように、人間の日常生活に向けた重要な応用方法があります。
- 不正検出 – 金融サービス業界内の不正を正確に検出するには、アルゴリズムによって数百万件の取引を発生と同時に分析するだけでなく、それらの取引に関する情報も分析して背景を明らかにする必要があります。HPCによってこの作業を自動化できるため、企業は数百万ドルというコストを削減できる可能性があります。
- 医療記録の管理 – 医療分野で電子医療記録 (EHR) が広く使用されるようになるのに伴って、医師や看護師はこれまでにない量の患者データにアクセスし、理論上より正確な診断を下して適切な治療計画を立てることができるようになりました。HPCシステムは、通常のコンピューターシステムでは不可能な方法でこのデータを処理および分析し、医療従事者がデータを入力したり整理したりするために必要な時間を削減できるため、彼らはより多くの時間を患者のために使うことができます。
- 気象予測 – 気象予測では、予測の精度を高めるのに必要なコンピューティングリソースの量が課題となっています。ハイパフォーマンスコンピューティングは、物理学で天候を表すために使用される複雑な偏微分方程式と、人工衛星によって収集される大量の天候データを処理することができます。
- レーシングカーの最適化 – フォーミュラ1では、設計チーム間のエンジニアリング競争が非常に大きな部分を占めており、わずかな設計の改善がレース場で大きな違いを生み出すこともあります。これらのチームは、流体力学分析と改良にHPCを使用することで、車のどこを改善できるかを判断するとともに、FIAによって課される制限から逸脱することを避けることもできます。
あらゆる規模の組織に向けてハイパフォーマンスコンピューティングのイノベーションを加速
目まぐるしく変化するこのグローバル経済では、成功への第一歩はデータセンターにあります。中小企業から最大規模のグローバル企業に至るまで、今日の組織は最新のテクノロジーの成果を活用することにより、データから価値を引き出しています。
卓越したパフォーマンスを発揮し、インテリジェンスを向上させつつ、企業の成長につながる成果を得るうえで欠かせないのが、イノベーションを実現する能力です。さまざまな業界で、ハイパフォーマンスコンピューティングと人工知能に対するニーズが急激に高まる中、データセンターも劇的に変化しています。
HPCの応用の歴史
ハイパフォーマンスコンピューティングは、政府と学術研究を支援するために1960年代に生まれました。HPCが主要業界で使用されるようになったのは1970年代で、自動車、航空宇宙、石油とガス、財務サービス、製薬会社といった業界で複雑な製品の開発を促進するために導入されました。
2019年には、世界中のHPCサーバーシステムによる収益である137億ドルの約半分 (49%) が、民間企業で発生していました1。サーバー、ストレージ、ソフトウェア、テクニカルサポートを含むHPCエコシステム全体への支出は、サーバーシステムへの支出合計の2倍でした。
民間企業のHPCシステムはこれまで、製品開発やその他の上流の研究開発タスクのために専用のHPCデータセンターに導入される場合がほとんどでした。しかし近年、それらのシステムをエンタープライズデータセンターに統合して、エンタープライズサーバーシステムが単独では効率的に処理できない複雑なビジネスオペレーションをサポートしようとする企業が増えてきました。その多くは、HPCを初めて導入する大規模から中小規模の企業です。
現在のHPCの応用
HPCとAIへのニーズは、データ処理と計算の能力を大きく向上させ、科学、産業、および社会における継続的な発展に貢献し続けています。HPCとAIのワークロードの規模と複雑さが増大し続けている現在、多くの組織が、最もデータを使用するワークロードにも対応できる処理能力とメモリ帯域幅を提供する、高速コンピューティングソリューションを導入しています。
高速コンピューティングでは、全体のスピードとパフォーマンスを向上させることで、大規模なHPC、AI、およびデータ分析をサポートしています。こうした堅牢なプラットフォームにより、増大するデータパラメーターを管理し、複雑なモデリングとシミュレーションのアプリケーションを実行するとともに、膨大な量のトレーニングおよび推論ジョブを猛烈なスピードで実行することが可能となります。
企業で活用されるHPC
新しいエクサスケール時代の幕開けとともに、エンタープライズ市場では、データ処理を中心としたコンピューティングへの移行が急速に進む見込みです。エクサスケールでは、AI用の膨大なデータの処理を非常に大規模に行うための厳しい要件がITインフラストラクチャに課せられることになります。きわめて高度なワークロードでは、データのボトルネックを回避するために、最高レベルの耐久性や、広い帯域幅、高速のインターコネクトが求められます。組織は、デジタルトランスフォーメーションの簡素化とコスト効率に優れた効率的なソリューションの実現に役立つ、互換性のあるテクノロジーを開発することで、エクサスケール時代にいち早く対応しようとしています。
高速コンピューティングは、卓越したスピード、精度、インサイトによって業界全体に変革をもたらしつつある、機械学習 (ML) やディープラーニングなどのHPCおよびAIテクノロジーの基盤として最適です。
数多くの垂直市場が、これらの画期的な進歩の恩恵を受け、HPCの処理能力とスピードにより、あらゆるタスクが簡素化されています。HPCが応用されている場面は、医療や生命科学、エネルギー、製造、政府、財務サービスなど、ほぼすべての業界で見ることができます。
HPEのHPCはオンデマンドのイノベーションデジタル改革を加速
現在では、デジタルイノベーションはもはや可能性ではなく必要事項です。成功するか失敗するかは、企業がどれだけ適切に、またすばやく状況に適応し、イノベーションを達成できるかにかかっています。しかし、最も差し迫った問題を解決するために現状の手法を使用しても、もはや役には立ちません。グローバルコミュニティが必要としているのはこれまでとまったく違うアプローチです。
スーパーコンピューティングは引き続き、この新しいアプローチに欠かせない要素であり続け、現在の非常に幅広い要件を満たすために急速に進化しています。現在、スーパーコンピューティングは少数の特別な高速システムではありません。膨大な量のデータからインサイトと価値を引き出し、これらに必要なコンピューティング要件を把握し、規模にかかわらずあらゆるレベルの研究やビジネスでそれを行うために高速な機能を提供することは、喫緊のニーズです。
今日のAIのワークロードは、すでにスーパーコンピューティングの限界に達しつつあります。先進的な組織が求めているのは、AIを最大限に活用して競争力を向上させ、世界で最も困難な問題を解決することも可能な、最先端のソリューションです。膨大なインテリジェンスが問題となる中で、発展するAIを活用するうえで欠かせないのが、次の段階のスーパーコンピューティングです。こうした革新的なイノベーションは、I/O、セキュリティ、管理性に関する従来の基準を満たすだけでなく、卓越した大規模処理能力と安定した高速データ通信によって要求の厳しいワークロードを最適化することも可能です。
エクサスケールの時代へようこそ
HPEのハイパフォーマンスコンピューティングは、次の時代のコンピューティングを定義し、組織が必要な時に、必要な場所で、必要な方法でそれを提供し、加速させます。
世代的な適応からリアルタイムの適応に移行した世界では、企業はオンデマンドでのインサイトおよびイノベーションによってデジタル改革を推進する必要があります。HPEにお任せください。
HPEは40年にわたってスーパーコンピューティングの分野をけん引し、世界で最も偉大な思索者、創作者、実践者に向けてシステムとテクノロジーを構築してきました。また、HPEはその経験を生かして次の時代のコンピューティングを定義し、提供しようとしています。このようなイノベーションによって、あらゆる組織が不確実さを可能性へと変えることができます。
エクサスケールは単なるスピードマイルストーンやシステムのサイズではありません。それは、新しい課題が新しいコンピューティング機能と交わって、大きな技術変化を生み出すことによってもたらされた新しいワークロードを意味します。HPEはこれらのテクノロジー要件を満たすため、あらゆるお客様にエクサスケールのコンピューティング機能をもたらすソリューションを提供します。
HPEはエクサスケール時代に対応できるHPCシステムを提供し、さらにその先の時代も見据えています。これらのシステムはスーパーコンピューター並みのパフォーマンスを誇り、クラウドのように実行できるため、幅広い将来のプロセッサーおよびアクセラレータアーキテクチャーをサポートします。また、あらゆる規模のデータセンターに向けて構築できます。