Supercomputing
スーパーコンピューティング
スーパーコンピューティングとは？
「スーパーコンピューター」とは、一般に、現行世代のコンシューマー向けパソコンをはるかに上回る速度で演算処理を行う、データセンター向けのコンピューティングプラットフォームを指す俗称です。主にサーバー単体、または複数のサーバーで構成されるコンピューティングクラスターを指します。スーパーコンピューティングがこのレベルの高性能コンピューティング（HPC）を実現できるのは、最先端のプロセッサを多数搭載し、それらを連携して動作させるためです。これらのプロセッサには、最新のCPU製品、並列コンピューティングによって処理を高速化する最新のGPUアクセラレーターやGPUモジュール、異種コンピューティングによって性能の最適化に貢献する各種の専用プロセッサなどが含まれます。スーパーコンピューターのコンピュートノードは、専門的な機能を備えた先進的なサーバーで構成されるストレージノードやネットワークノードによって支えられる場合があります。さらに、液冷や浸漬冷却などの革新的な熱管理方式を採用することで、安定した運用を維持しながらプロセッサの性能を最大限に引き出すこともあります。
言うまでもなく、ITの専門家はスーパーコンピューティングの定義の限界を常に押し広げています。現行世代のスーパーコンピューターは、ペタFLOPS（1秒あたり1,000兆回の浮動小数点演算）規模で動作します。非常に大まかに言えば、これは最速クラスのコンシューマー向けPCの約100万倍の速度です。次の目標となるのが「エクサスケールコンピューティング」です。これは、1秒あたり100京回を超える浮動小数点演算（エクサFLOPS）を実行します。量子力学を利用して、「古典」コンピューターでは実現できない速度でデータを処理する量子コンピューティングも、スーパーコンピューティングの定義を一新する可能性がある、コンピューターサイエンスの画期的な分野です。
言うまでもなく、ITの専門家はスーパーコンピューティングの定義の限界を常に押し広げています。現行世代のスーパーコンピューターは、ペタFLOPS（1秒あたり1,000兆回の浮動小数点演算）規模で動作します。非常に大まかに言えば、これは最速クラスのコンシューマー向けPCの約100万倍の速度です。次の目標となるのが「エクサスケールコンピューティング」です。これは、1秒あたり100京回を超える浮動小数点演算（エクサFLOPS）を実行します。量子力学を利用して、「古典」コンピューターでは実現できない速度でデータを処理する量子コンピューティングも、スーパーコンピューティングの定義を一新する可能性がある、コンピューターサイエンスの画期的な分野です。
なぜスーパーコンピューティングが必要なのか？
人工知能から宇宙探査まで、現代の数多くの発明はスーパーコンピューティングによって実現しました。以下では、スーパーコンピューターが私たちの世界を変えた代表的な例をいくつか紹介します。
● AI：現代のAIアプリケーション、特に生成AIに関連するものでは、AIモデルに膨大なビッグデータを投入し、AIトレーニングを行うことで、AI推論の際に適切な応答を生成できるよう「学習」させる必要があります。処理するデータパラメーターの数は圧倒的で、多くの大規模言語モデル（LLM）では数兆に達することもあります。スーパーコンピューティングがなければ、AIモデルの構築に何年もかかる可能性があります。スーパーコンピューティングの進歩により、新たなAI技術が日々実用化されています。
● 気候変動：スーパーコンピューターは、異常気象がもたらす悪影響への備えに役立ちます。日本の早稲田大学では、GIGABYTEサーバーで構成されたコンピューティングクラスターを使用して、台風や津波が沿岸地域に及ぼす影響をシミュレーションしています。これらのサーバーは、複数のシミュレーションを同時に、かつ極めて高い精度で実行できるため、関係機関による防災対策の推進に役立ちます。また、二酸化炭素排出量を削減する新たな方法を見つけることで、地球温暖化の緩和にも貢献できます。スペインの学際物理学・複雑系研究所（IFISC）では、GIGABYTEサーバーを使用して「ARCTIC」プロジェクトに参加しています。このプロジェクトは、ある航空便の遅延が連鎖的に拡大し、燃料の浪費や大気汚染の増加につながる「フライト遅延の波及」の解消を目指すものです。IFISCは、デジタルツインを用いて再生可能エネルギー導入の実現可能性を仮想的に検証する、EU助成の「VPP4ISLANDS」プロジェクトにも参加しています。
● 量子物理学：スーパーコンピューターは、宇宙の仕組みを解き明かす鍵となります。欧州原子核研究機構（CERN）では、GIGABYTEのG482-Z51 GシリーズGPUサーバーを使用して、大型ハドロン衝突型加速器（LHC）で行われる素粒子実験のデータを処理しています。スーパーコンピューティングプラットフォームは、粒子加速器が毎秒生成する40テラバイトの生データにも対応できるため、科学者は素粒子物理学の理解をさらに深め、新たな領域を探究できます。
● 科学研究：グリーンエネルギー、医学、分子動力学、ナノ材料をはじめ、ほぼあらゆる学問分野の研究をスーパーコンピューティングによって加速できます。欧州の著名な工科大学では、スーパーコンピューター向けに設計されたGIGABYTEのHシリーズ高密度サーバーH262-Z63を導入してデータセンターをアップグレードし、工学、 生化学、自然科学、土木工学、数学に関する学術研究を支援しています。スペインのバルセロナ大学では、GIGABYTEサーバー26台でIQTC09クラスターを構築し、学生や教員による材料科学、理論化学、計算化学の研究を支援しています。レイ・フアン・カルロス大学では、GIGABYTEサーバー8台で構成されたクラスターを使用して細胞老化のメカニズムを研究し、遺伝性疾患などの病気に関する新たな知見の創出を目指しています。
● 宇宙探査：スーパーコンピューティングは、私たちの世界の外にある世界と通信するための言語です。アリゾナ州のローウェル天文台では、地球に似た特性を持ち、生命を維持できる可能性のある太陽系外惑星を宇宙空間で探しています。研究者はGIGABYTEのGPUサーバーを使用して、プロセスの高速化に向け、太陽から放出される「恒星ノイズ」を研究しています。ドイツ航空宇宙センター（DLR）では、GIGABYTEの液冷H261-Z60を使用して、火星探査をはじめとする宇宙ミッション向けの探査機打ち上げを支援しています。
● AI：現代のAIアプリケーション、特に生成AIに関連するものでは、AIモデルに膨大なビッグデータを投入し、AIトレーニングを行うことで、AI推論の際に適切な応答を生成できるよう「学習」させる必要があります。処理するデータパラメーターの数は圧倒的で、多くの大規模言語モデル（LLM）では数兆に達することもあります。スーパーコンピューティングがなければ、AIモデルの構築に何年もかかる可能性があります。スーパーコンピューティングの進歩により、新たなAI技術が日々実用化されています。
● 気候変動：スーパーコンピューターは、異常気象がもたらす悪影響への備えに役立ちます。日本の早稲田大学では、GIGABYTEサーバーで構成されたコンピューティングクラスターを使用して、台風や津波が沿岸地域に及ぼす影響をシミュレーションしています。これらのサーバーは、複数のシミュレーションを同時に、かつ極めて高い精度で実行できるため、関係機関による防災対策の推進に役立ちます。また、二酸化炭素排出量を削減する新たな方法を見つけることで、地球温暖化の緩和にも貢献できます。スペインの学際物理学・複雑系研究所（IFISC）では、GIGABYTEサーバーを使用して「ARCTIC」プロジェクトに参加しています。このプロジェクトは、ある航空便の遅延が連鎖的に拡大し、燃料の浪費や大気汚染の増加につながる「フライト遅延の波及」の解消を目指すものです。IFISCは、デジタルツインを用いて再生可能エネルギー導入の実現可能性を仮想的に検証する、EU助成の「VPP4ISLANDS」プロジェクトにも参加しています。
● 量子物理学：スーパーコンピューターは、宇宙の仕組みを解き明かす鍵となります。欧州原子核研究機構（CERN）では、GIGABYTEのG482-Z51 GシリーズGPUサーバーを使用して、大型ハドロン衝突型加速器（LHC）で行われる素粒子実験のデータを処理しています。スーパーコンピューティングプラットフォームは、粒子加速器が毎秒生成する40テラバイトの生データにも対応できるため、科学者は素粒子物理学の理解をさらに深め、新たな領域を探究できます。
● 科学研究：グリーンエネルギー、医学、分子動力学、ナノ材料をはじめ、ほぼあらゆる学問分野の研究をスーパーコンピューティングによって加速できます。欧州の著名な工科大学では、スーパーコンピューター向けに設計されたGIGABYTEのHシリーズ高密度サーバーH262-Z63を導入してデータセンターをアップグレードし、工学、 生化学、自然科学、土木工学、数学に関する学術研究を支援しています。スペインのバルセロナ大学では、GIGABYTEサーバー26台でIQTC09クラスターを構築し、学生や教員による材料科学、理論化学、計算化学の研究を支援しています。レイ・フアン・カルロス大学では、GIGABYTEサーバー8台で構成されたクラスターを使用して細胞老化のメカニズムを研究し、遺伝性疾患などの病気に関する新たな知見の創出を目指しています。
● 宇宙探査：スーパーコンピューティングは、私たちの世界の外にある世界と通信するための言語です。アリゾナ州のローウェル天文台では、地球に似た特性を持ち、生命を維持できる可能性のある太陽系外惑星を宇宙空間で探しています。研究者はGIGABYTEのGPUサーバーを使用して、プロセスの高速化に向け、太陽から放出される「恒星ノイズ」を研究しています。ドイツ航空宇宙センター（DLR）では、GIGABYTEの液冷H261-Z60を使用して、火星探査をはじめとする宇宙ミッション向けの探査機打ち上げを支援しています。
GIGABYTEはどのように役立つのか
高性能サーバー、サーバーマザーボード、ワークステーションの業界リーダーであるGIGABYTE Technologyは、上記の導入事例が示すように、お客様のプロジェクトへのスーパーコンピューティング導入を支援します。GIGABYTEは、スーパーコンピューティング向け製品として、サーバーソリューションと、サーバーを支える冷却システムの2つの主要カテゴリーを提供しています。
● サーバーソリューション：前述のとおり、スーパーコンピューターは最新のプロセッサーを搭載しているため、極めて高速に処理できます。AMD、Intel、NVIDIAなどの主要チップメーカーとGIGABYTEが緊密な関係を築いていることで、GIGABYTEのサーバーには、サーバープロセッサー分野の最新技術が採用されています。CPUについては、GIGABYTEのサーバーは、最先端のAMD EPYC™ 9004または第4世代インテル® Xeon® スケーラブル・プロセッサーに対応しています。GPUアクセラレーターについては、AMD Instinct™ MI300シリーズ、NVIDIA HGX™ H100モジュール、NVIDIA L40Sなど、GIGABYTEを選択することで利用できる最先端の選択肢を取り揃えています。
実際には、選択肢はこれだけではありません。NVIDIA Grace Hopper™ Superchipや、Instinct™ MI300Aに代表されるAMDのデータセンター向けAPUは、CPUとGPUの機能を1つのチップに統合し、性能を最適化することで、スーパーコンピューティングの性能基準を超えることを目指した製品です。シンプルなRISCアーキテクチャを活用して、1つのプロセッサーにより多くのコアを搭載するARMプロセッサーも、スーパーコンピューティングにおける有力な選択肢です。世界トップクラスのスーパーコンピューターの1つである「富岳」にも、ARMプロセッサーが採用されています。GIGABYTEは、包括的なARMサーバー製品ラインアップを提供しています。代表例がR283-P93です。最大192コアを1つのプロセッサーに搭載するAmpereOne™ Family CPUを採用しています。
スーパーコンピューティングのワークロードの特性やサーバーの設置場所に応じて、コンピューティング用途には前述のHシリーズおよびGシリーズサーバーを検討できます。また、データストレージにはGIGABYTEのSシリーズ・ストレージサーバー、コンピューティング、ストレージ、ネットワークを柔軟に組み合わせる用途にはRシリーズ・ラックサーバー、限られたスペースへの設置にはEシリーズ・エッジサーバーまたはWシリーズ・ワークステーション製品を選択できます。
● 冷却システム：スーパーコンピューターの高性能化に伴い、高度なプロセッサーを冷却することが不可欠になっています。最適な熱管理は、チップの性能を最大限に引き出して安定した動作を維持するだけでなく、データセンターの電力使用効率（PUE）を改善し、運用者による温室効果ガス排出量削減やサステナビリティ目標の達成にも貢献します。
GIGABYTEは、サーバー製品を支える液冷および液浸冷却ソリューションを提供しています。GIGABYTEのA1P0-EA0は、液浸対応サーバー、液浸タンク、冷却液を組み合わせた単相液浸タンクで、ワンストップソリューションを実現します。前述した最新プロセッサー搭載のGIGABYTEサーバーの多くは、直接液冷（DLC）にも対応可能です。GIGABYTEの革新的な冷却システムを導入したお客様には、日本の大手通信事業者KDDIや、地球科学および石油・ガス採掘業界向けにサービスを提供するフランスの地球科学研究会社が含まれます。
● サーバーソリューション：前述のとおり、スーパーコンピューターは最新のプロセッサーを搭載しているため、極めて高速に処理できます。AMD、Intel、NVIDIAなどの主要チップメーカーとGIGABYTEが緊密な関係を築いていることで、GIGABYTEのサーバーには、サーバープロセッサー分野の最新技術が採用されています。CPUについては、GIGABYTEのサーバーは、最先端のAMD EPYC™ 9004または第4世代インテル® Xeon® スケーラブル・プロセッサーに対応しています。GPUアクセラレーターについては、AMD Instinct™ MI300シリーズ、NVIDIA HGX™ H100モジュール、NVIDIA L40Sなど、GIGABYTEを選択することで利用できる最先端の選択肢を取り揃えています。
実際には、選択肢はこれだけではありません。NVIDIA Grace Hopper™ Superchipや、Instinct™ MI300Aに代表されるAMDのデータセンター向けAPUは、CPUとGPUの機能を1つのチップに統合し、性能を最適化することで、スーパーコンピューティングの性能基準を超えることを目指した製品です。シンプルなRISCアーキテクチャを活用して、1つのプロセッサーにより多くのコアを搭載するARMプロセッサーも、スーパーコンピューティングにおける有力な選択肢です。世界トップクラスのスーパーコンピューターの1つである「富岳」にも、ARMプロセッサーが採用されています。GIGABYTEは、包括的なARMサーバー製品ラインアップを提供しています。代表例がR283-P93です。最大192コアを1つのプロセッサーに搭載するAmpereOne™ Family CPUを採用しています。
スーパーコンピューティングのワークロードの特性やサーバーの設置場所に応じて、コンピューティング用途には前述のHシリーズおよびGシリーズサーバーを検討できます。また、データストレージにはGIGABYTEのSシリーズ・ストレージサーバー、コンピューティング、ストレージ、ネットワークを柔軟に組み合わせる用途にはRシリーズ・ラックサーバー、限られたスペースへの設置にはEシリーズ・エッジサーバーまたはWシリーズ・ワークステーション製品を選択できます。
● 冷却システム：スーパーコンピューターの高性能化に伴い、高度なプロセッサーを冷却することが不可欠になっています。最適な熱管理は、チップの性能を最大限に引き出して安定した動作を維持するだけでなく、データセンターの電力使用効率（PUE）を改善し、運用者による温室効果ガス排出量削減やサステナビリティ目標の達成にも貢献します。
GIGABYTEは、サーバー製品を支える液冷および液浸冷却ソリューションを提供しています。GIGABYTEのA1P0-EA0は、液浸対応サーバー、液浸タンク、冷却液を組み合わせた単相液浸タンクで、ワンストップソリューションを実現します。前述した最新プロセッサー搭載のGIGABYTEサーバーの多くは、直接液冷（DLC）にも対応可能です。GIGABYTEの革新的な冷却システムを導入したお客様には、日本の大手通信事業者KDDIや、地球科学および石油・ガス採掘業界向けにサービスを提供するフランスの地球科学研究会社が含まれます。
