1957 年、スプートニク衛星の打ち上げにより、ソ連は宇宙開発競争の先頭に立ち、米国に活気を与えました。米国のスーパーコンピューター研究者は今日、独自のスプートニクの瞬間に直面しています。今回は中国です。何十年にもわたってスーパーコンピューティングのランキングを支配してきた米国は、現在、中国の上位 2 台のマシンの合計能力が、同国のトップのスーパーコンピューティング資金提供者である米国エネルギー省 (DOE) が運用する 21 台すべてのスーパーコンピューターの能力を容易に上回っているほど大きく後れを取っています。 .
しかし今、米国のスーパーコンピューティング研究者は反撃しています。テネシー州にある DOE のオーク リッジ国立研究所のエンジニアは、中国のトップ マシンである無錫の Sunway TaihuLight の 2 倍のパワーを持つコンピューター、Summit をほぼ完成させました。この夏に完全に稼働すると、Summit は 1 秒あたり 2 億回の浮動小数点演算 (ペタフロップス) を大量に処理します。さらに有望なことに、科学者たちは今週、テネシー州ノックスビルで会合を開き、2021 年までにアルゴンヌ国立研究所で構築される最初の 1000 ペタフロップ (1 エクサフロップまたはエクサスケール) のスーパーコンピューターである次の米国の巨大企業の設計の詳細を初めて確認します。イリノイ州レモントにて。予定より2年早い。南カリフォルニア大学ロサンゼルス校の物理学者で、スーパーコンピューターを使用して、グラフェンのような原子シートの積み重ねによって作られた材料をモデル化する中野愛一郎氏は、「今は非常にエキサイティングな時期です」と述べています。
A21 と呼ばれる Argonne コンピューターは、Intel と Cray によって構築され、銀河の形成から燃焼中のガスの乱流まで、あらゆるシミュレーションを強化することが期待されています。 「エクサスケールを使えば、もっと多くの物理学をそこに入れることができます」とニュージャージー州のプリンストン プラズマ物理学研究所の物理学者である Choong-Seock Chang は言います。彼は A21 を使用して核融合炉内のプラズマ物理学をモデル化することを計画しています。
中国とおそらく日本は、エクサスケールの約束された土地に最初に到達する可能性が依然として高い.しかし、スケジュール通りに完成すれば、A21 によって米国が大きく遅れをとることはなくなるでしょう。ペースの速さは、昨年秋の DOE 職員による戦略の変更を反映しています。当初、政府機関は、エクサスケール マシンの課題、特に小規模な原子力発電所の出力を必要とする可能性のある電力に対する貪欲な欲求を克服するために、「2 つのレーン」アプローチを設定しました。
政府機関は、エネルギー需要を削減するために異なるアプローチをとる 2 つのマシンに資金を提供しており、どちらもエクサスケールへの足がかりとなっていました。 IBM とそのパートナーであり、Summit のメーカーである NVIDIA は、中央処理装置 (CPU) と、複雑なビジュアル シミュレーションに関連する計算をより高速かつ効率的に行うグラフィック処理装置との結合に注力してきました。一方、Intel と Cray は、並行して動作する CPU「コア」の数を増やし、その間に高速リンクを作成することを長い間目指してきました。彼らの戦略は、Aurora と呼ばれる Summit 向けの 180 ペタフロップの姉妹機をアルゴンヌに建設することを目的としていました。
2015 年、DOE は Aurora が今年中に完成し、2023 年に米国初のエクサスケール マシンが登場すると予想していました。 その後、中国は 5 年計画を発表し、2020 年末までにエクサスケール マシンの目標を明確にしました。遅れているだけではなく、ラップされようとしていた.
「米国エネルギー省、国家核安全保障局、および業界には多くのストレスがありました」とチャンは言います。 DOE は方針を変更しました。オーロラの計画を破棄し、5 倍の大きさのマシンである A21 に置き換えました。これにより、発売日が 2021 年に延期されましたが、これは米国初のエクサスケール マシンになる予定だったため、事実上、米国のタイムラインを 2 年押し上げました。
オーロラの中間段階を飛ばすのはリスクが高いと、ボルダーにあるコロラド大学の航空宇宙エンジニア、ケネス・ジャンセンは言う。 「それは、飛び石の1つがそこにないことを意味します。」それでも、リスクを取る価値があると言う人もいます。 「これは正しい方法です」と、シアトルのワシントン大学の計算化学者である Thom Dunning は言います。
A21 のアーキテクチャの詳細は、専有技術を保護するために厳重に保護されています。しかし、新しいマシン用のソフトウェアを書いている科学者は、秘密保持契約に署名した後、新しいアーキテクチャに関する詳細な説明を受けます。最初のブリーフィングのいくつかは、今週ノックスビルで行われる第 2 回年次エクサスケール コンピューティング プロジェクト ミーティングで行われます。
計画に精通している研究者は、この機械は今まで見たことのないものだと言っています。 「A21 は非常に異なるアーキテクチャです」と Chang 氏は言います。大まかに言えば、この設計は、エネルギー的に高価なプロセスであるプロセッサ間でデータを長距離移動する必要性を減らすことに重点を置いている、と彼は言います。彼によると、新しいマシンは 25 ～ 30 メガワットの電力を必要とする可能性が高く、Summit の約 2 倍にすぎません。 Intel が新しいアーキテクチャを成功させることができると思うかどうか尋ねられた Chang 氏は、「そうなると確信しています」と述べています。
外部の課題の 1 つは、お金かもしれません。議会はまだ2018会計年度の予算を通過させておらず、代わりに、A21マシンの構築などの新しいプロジェクトの立ち上げを禁止しながら、前年度と同じ資金レベルを維持する一連の継続的な決議を通じて政府に資金を提供しています. DOE は、既存のエクサスケール コンピューティング プロジェクトの一環として、根底にある科学的発展をサポートすることができるため、今のところそれは問題ではない、とノックスビルにあるテネシー大学のスーパーコンピューティングの専門家である Jack Dongarra は述べています。しかし、市場調査会社Hyperion Researchによると、A21用のチップの製造をすぐに開始する時期が来ており、これには3億ドルから6億ドルの費用がかかると予想されています。 「2021年にこれを行うための予算はありますか?」スーパーコンピューティングの専門家であり、カリフォルニア州バークレーにあるローレンス・バークレー国立研究所の副所長であるホースト・サイモンはこう尋ねます。 「わかりません。」
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ロバート・F・サービスこの夏、テネシー州のオークリッジ国立研究所で組み立てられているスーパーコンピューター、Summit のスイッチをオンにすると、このマシンは世界で最も強力になると予想されます。これにより、米国は 2013 年 6 月に広州にある中国の国家スーパーコンピューター センターに設置されたマシンである Tianhe-2 にトップの座を奪われて以来、初めてスーパーコンピューター ランキングのトップに返り咲くことになります。
北京にある北京の北京航空航天大学のコンピューター科学者である Depei Qian は、次のように述べています。 「しかし、政府機関は、どの国も永遠にナンバーワンになれないことを理解しています。」
スーパーコンピューティングの跳躍の世界的なゲームでは、中国が最初のエクサスケール コンピューターを構築するときに、米国からタイトルを取り戻す可能性があります。これは、1 秒あたり 10 億回の浮動小数点演算、または 1 エクサフロップが可能なマシンです。 2015 年に発表された同国の第 13 次 5 カ年計画の下で、中国は 2020 年末までに最初のエクサスケール スーパーコンピューターを発売することを約束しています。これにより、2021 年に発売が予定されている米国初のエクサスケール スーパーコンピューターである A21 よりも 1 年早くなる可能性があります。日本はまた、神戸の理化学研究所計算科学研究機構でスーパーコンピューター「京」の後継機を搭載したエクサスケール マシンを目指していますが、プロジェクトの責任者は、その納期は 2021 年または 2022 年にずれ込む可能性があると述べています。市場調査会社の Hyperion Research によると、2021 年にはエクサスケールのしきい値を超える可能性があります。
しかし、それでレースが終わるわけではありません。スーパーコンピューティングの 4 つの大国は、幅広い科学分野、防衛技術、産業技術、およびコンピューター製品で競争するためには、フロンティアを押し進める必要があると確信しています。ノックスビルにあるテネシー大学のスーパーコンピューティングの専門家で、国際的なスーパーコンピューティングの取り組みを監視している Jack Dongarra は、次のように述べています。そして、彼らが 1 つのしきい値を超えると、「次のしきい値に進みます」と彼は言います。
Dennis Normile による追加レポート付き。
