2018.05.18>>エンジニア養成プログラムNo.1未経験からのITエンジニア転職ならテックエキスパート日本の誇るスーパーコンピュータ「京」。このコンピュータは一体何に使われ、私たちの生活にどんな影響を与えているのでしょうか。意外と知られていないスーパーコンピュータについて、今回は「そもそもスーパーコンピュータとは何か」というところから、紹介していきたいと思います。京を見学するにはスーパーコンピュータとは「スーパーコンピュータ」は身の回りにはありません。名前は聞いたことはあっても、どういうものかは知らないのではないでしょうか。今回はこれを紹介しましょう。スーパーコンピュータとは、コンピュータの中でも特に大規模なもの。高速に処理を行えるよう特別に設計されたものを指します。時代によって処理速度はどんどん高速になっていきます。よって「どの程度速ければスーパーコンピュータと呼ぶか」という、決まった定義があるわけではありません。その時代の最先端を行くものをスーパーコンピュータと呼んでいるのです。世界最速マシンは1秒間に9.3京回計算をするでは世界最速のスーパーコンピュータは、一体どれくらいの計算速度を持っているのでしょうか。1秒間に9.3京回の計算を行います。ちなみに「京」というのは1兆の1万倍という単位です。ちなみに日常的に私たちが使っているパソコンのCPUは、1秒間にどれくらい計算するのでしょうか。i7のクロック周波数は3.6GHzです。3.6GHzは1秒間に36億回計算することに相当します。このように比較するとスーパーコンピュータは個人のコンピュータでは到底太刀打ちできない、ものすごい計算速度だということがわかりますよね。天河2号の3倍くらい速かったそうです。これら中国のスーパーコンピュータはCPU(中央演算処理装置)も中国製で、独自のものを利用しています。スーパーコンピュータは何故計算が速いのかでは、このスーパーコンピュータというのは、何故計算速度が速いのでしょうか。実際、計算速度を上げようとすると、どの様にしたら良いのでしょうか。実は言葉で書くと非常に単純で、2つの要因に集約されます。一つ目はCPUの速度を上げること、もう一つは、そのCPUを大量につなげることです。1つ1つのCPUの性能を高めるまずは、CPUの性能を高めるところからです。これには幾つかのアプローチ方法があります。これまで主流だったのは動作周波数(クロック数と言います)を上げること。動作周波数を上げていくと発熱が大きくなるので、回路をできるだけ小さくしたり、電流の流れる経路を短くするという努力をしていました。この性能アップは「ムーアの法則」として有名になりました。これには限度もあります。よってCPUの中で演算を並列処理させたり、最近では演算のためのコアを複数載せる(4コア、6コア、6コアなどと書かれているものです)。外部からのデータ入出力を高速化するなどの工夫がされています。性能が高いCPUを大量につなげるもう一つは、こういう努力によって高速化したCPUを大量につなげてしまう方法です。1個のCPUで計算を行うのではなく、例えば100個のCPUをつなげば、計算速度は100倍になります。1万個つなげれば1万倍速くなります。CPUの性能が上がりにくくなった近年では、大量につなげることで計算速度を上げています。そのためには広い面積が必要ですし、電気代もかかります。大量のCPUを使用するスーパーコンピュータは土地代が安く、電気を潤沢に使えるところに建設する傾向があります。京とは世界のトップは中国だという話でしたが、日本のトップは何位なのでしょう。今回紹介する「京」が日本で最も速いスーパーコンピュータです。2017年11月の「TOP500」では世界第10位とされています。した順位は、指標によっても変わります。HPCGという指標では京は世界1位となっています。富士通と理化学研究所が共同開発したスーパーコンピュータそもそも「京」とはどういうスーパーコンピュータなのでしょうか。「京」は文部科学省が理化学研究所と共同で始めたプロジェクト。理化学研究所と富士通と共同開発したものです。当初はNECと日立も含めた4社での共同開発でしたが、NEC、日立が2009年に撤退。2社での開発となりました。ちなみに「2位じゃダメなんですか?」という発言が有名になった、民主党政権下の事業仕分け。この発言はスーパーコンピュータ「京」に予算を付けるかどうか、という議論の中での発言でした。2社が撤退したのに予算額がそのままであったためその理由などを問われたのですが、文部科学省の担当者が「1番を目指すために必要なのだ」としか言わず「1番を目指す理由」を明確に説明しなかったため、しびれを切らした蓮舫議員が先の発言を行いました。この辺は議事録を読んでもらうと、経緯がよくわかります。「京」は2012年6月に完成し、9月から利用が開始されました。それまでは「地球シミュレータ」というスーパーコンピュータが国内では最も速く、それこそ地球環境の未来予測シミュレーションなどに使われてきました。有名なのは、地球温暖化によって、2100年には世界の気温がどの様になるのかをシミュレーションした結果でしょう。現在は他にも様々な問題が数多くあります。地球温暖化の問題に限らず、スーパーコンピュータを活用し、今の時点で解決できるものは解決しようという方針で、文部科学省の「革新的ハイパフォーマンス・コンピューティング・インフラ(HPCI)の構築」という計画のもとに開発が進められました。未経験からIT業界に挑戦するポイントをまとめた資料を公開しています。以下のような疑問はありませんか。読むだけで転職が有利になる限定資料をダウンロードしてみてください。京のスペックスーパーコンピュータ「京」のスペックはどのようになっているのでしょう。先ほどの、CPUと接続している台数をベースに紹介しましょう。VIIIfx」が採用されています。小型化により省電力も達成したCPUで、さらには故障の少なさも売りになっています。1つのCPUには演算処理を行うコアが8つ搭載されていて(8コアCPU)、これが1秒間に1280億回の計算を行います。「京」はこれを88128個、並列でつないで使用することで、1秒間に1京回という演算を行うのです。これだけの大規模システムですから、安定した状態でエラーなく動作させるのは、独自の技術が必要です。ここにはエラーリカバリー機能などを搭載することで、処理をエラーなく、安定して行えるようにしています。京のできることではこれだけのスペックを持つスーパーコンピュータ「京」は何に使われているのでしょうか。先ほど「様々な課題を解決する」と書きましたが、具体的な使われ方を紹介してみましょう。速い演算速度は、細かな分解能で、何度も何度も繰り返し計算するものに向いています。地震・津波、気象という環境系がまずあります。これは先ほど紹介した地球温暖化のシミュレーションなどが代表例です。同じ様な感じで、宇宙のことについても、銀河や宇宙の構造がどの様に進化してきたのかを大規模にシミュレーションすることが可能になっています。原子や分子の振る舞いをシミュレーションする必要のある創薬、ものづくり、材料の開発などでも利用されています。京ユーザー向けソフトウェア計算科学研究センターでは、「京」のユーザー向けに様々なソフトウェアを公開しています。電子の振る舞いや、粒子の振る舞いを計算するSPH、流体力学の計算を行う様々なソフトウェアが準備されています。これらを組み合わせる、または拡張する事で、空気の流れをシミュレーションし、天気予報に繋げたりするわけです。これらのソフトウェアは計算科学研究センターの共通基盤として開発されたり、「京」用に最適化されています。京の場所そのスーパーコンピュータ「京」はどこにあるのでしょうか。してそこになったのでしょうか。「京」は、兵庫県神戸市のポートアイランドという人工島にあります。どこに建設するかというのは様々な議論がありました。最終的には広い土地が取れること、そしてアクセスが良いことなどを中心に、自然災害の影響や電力供給の安定性などを総合的に考えた上で神戸が選定されました。2007年3月のことです。京の消費電力スーパーコンピュータを動かすには、ものすごく大きな電力を必要とします。たくさんのCPUを稼働させるための電気も必要なのですが、実は電気代のほとんどはエアコン代です。コンピュータは動かしているとどうしても熱を発します。温度が上がると計算速度が落ちてくるのです。そのため一般的なパソコンでも空冷ファンなどで冷やしていることが多いです。スーパーコンピュータの場合は、設置した膨大な空間をまるごと低温に保つ必要があり、夏冬問わず一年中クーラーで冷やし続けることになります。「京」の場合は2011年11月のTOP500ベンチマーク計測時の消費電力は12.65989MW。一般家庭の消費電力を平均400Wくらいと考えると、一般家庭約3万世帯分です。これを利用しようとすると、ものすごくお金がかかりそうなことがわかるでしょう。「京」を利用するには、いくらくらいかかるのでしょう。ノード(CPUと同じです)1つを1時間利用すると、14.53円です。意外と安い気がしますよね。「京」全体ではノードが82,944もありますので、「京」全部を1時間利用すると約120万円。1日使うと約2800万円という金額になります。スーパーコンピュータでマイニングはできるのか?これだけ高性能なコンピュータであれば、ビットコインをはじめとする仮想通貨のマイニングに使えば、短期間で大量の仮想通貨をゲットできそうな気がします。それは可能なのでしょうか。実は、それほど簡単ではありません。何と言っても、スーパーコンピュータは、パソコンほどの汎用性がありません。そのため、スーパーコンピュータ毎に必要なプログラムを書き直す必要があるほどです。マイニング用のアプリケーションを開発するところから始める必要があります。そのプログラムさえ作ってしまえば、原理的には可能だということになります。スーパーコンピュータの無断の私的利用はNGところが、もう一つの問題があります。「京」もそうですがスーパーコンピュータは国の機関や、それに類する組織が保有、運用している場合がほとんどです。スーパーコンピュータを使いたい場合は、「何に使うのか、それが社会や人類にとってどの様な意義があるのか」を記述したプロポーザルを提出し、審査を受けた上で了承されなくてはなりません。従って「仮想通貨のマイニングを行います」という個人の利益にしかならない内容ですと、まず却下されてしまいます。利用できる時間には制限がかけられますので、計算が2時間で終了するのであれば、2時間しか認められません。長めに申請しても「本当に必要なのか」というチェックがなされ、希望する時間を割り当ててもらえない場合もありえるのです。目的はきちんと書き、こっそりと無断使用した場合はどうでしょうか。実はこの目的外の私的利用もNGです。利用して計算した結果は、何らかの形の論文として提出されるという前提になっています。限られた割り当て時間をマイニングに費やしてしまうと、プロポーザルで申請した内容がきちんと報告できないことになり、そのことを追求されてしまいます。場合によっては規約違反として処罰がなされる場合もあります。ちなみにロシアではロシア核センター・全ロシア実験物理学研究所に勤めるエンジニアが私的利用しようとして、警察に逮捕されています。京を見学するには「京」は内部に入ることはできませんが、見学者ホールから観ることはできます。行けば見せてもらえるというわけではなく、団体であれば事前の申込が必要です。これはWebサイトから申込可能ですので、5名以上60名以下の人数で申し込んでください。個人で見学をしたい場合は、研究所の一般公開の時に見に行くようにしましょう。毎年10月に行われています。line今より収入を上げるには?収入を上げる方法の1つとして、プログラミングスキルを身につけるという手があります。「プログラミングって難しそう...」と思う方もいるでしょう。エキスパート)には、未経験からプログラミングを学び、収入を上げた卒業生が多数いるので心配ありません。プログラミングスキルで稼げるようになるためにすべきことをまとめた資料をみてください。市場価値の高いエンジニアにキャリアチェンジをしませんか。進化し続けるVR技術。脳が完全に騙される「クロスモーダル現象」とはテキストエディタのおすすめ18選。研究を行い、一般向けの講演会や解説書も書いていた。現在は、1991年から行っている「パソコンを使った教育」を本業とし、eラーニングソフト・コンテンツを開発している。営業マンからチームラボのエンジニアへ。僕は10週間でITの世界へプログラミングは誰にでもできる。年齢の壁を越えて~31歳の僕が、未経験からエンジニアになるための3ヶ月~中国の血を継ぐ美容師。高校の授業で感じた日本のITへの絶望感......。【2020年2月第4週】最低限知っておきたいIT関連ニュースまとめポジティブ思考な言葉20選。毎日口にして幸せをつかもう!人生が変わるポジティブ思考になるための12の習慣!社会貢献に取り組む企業トップ10。企業も社会に責任を持つ時代!個人でできる身近な社会貢献活動11選。エンジニア紹介TECH::NOTEはこれらのサービスを運営する株式会社divのオウンドメディアです。愛されるコネクトメンターに聞く!受講生の成長へのアツい想いとプログラミングのスキルを伸ばす秘訣TECH::EXPERTの学習カリキュラムに込められた想いとは。記事で紹介している情報は更新時・公開時のものです。スクールやサービスの最新情報は、必ずその公式サイトをご確認ください。