Supercomputing
スーパーコンピューティング
スーパーコンピューターとは？
「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ーソナルコンピューター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が該当します。スーパーコンピューターがこのレベルのハイパフォーマンス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構成を採用しているためです。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、さらに異種混在コンピューティングによって性能の最適化を支援する各種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高性能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し、安定した運用を維持しながらプロセッサーの性能を最大限に引き出すこともあります。
ITの専門家は、何をスーパーコンピューターと分類できるかという基準を常に押し上げています。現行世代のスーパーコンピューターは、ペタFLOPS（1秒あたり数千兆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。次の目標は「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）を実行するコンピューティングを指します。また、量子力学を利用して、従来型の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ターの定義を一新する可能性を秘めた、コンピューターサイエンスにおける画期的な分野です。
ITの専門家は、何をスーパーコンピューターと分類できるかという基準を常に押し上げています。現行世代のスーパーコンピューターは、ペタFLOPS（1秒あたり数千兆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。次の目標は「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）を実行するコンピューティングを指します。また、量子力学を利用して、従来型の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ターの定義を一新する可能性を秘めた、コンピューターサイエンスにおける画期的な分野です。
なぜ必要なのか？
人工知能から宇宙探査まで、現代のさまざまな技術革新はスーパーコンピューティングによって実現してきました。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てきた代表的な事例をいくつか紹介します。
● AI：特に生成AIをはじめとする現代のAIアプリケーションでは、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。データパラメーターの数は膨大で、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力により、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深刻な影響への備えに役立ちます。日本の早稲田大学では、GIGABYTEの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、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に貢献します。また、二酸化炭素排出量を削減する新たな方法を見いだすことで、地球温暖化の抑制にもつながります。スペイン学際物理学・複雑系研究所（IFISC）は、GIGABYTEの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、1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を招く「フライト遅延の連鎖（flight delay propagation）」への対策を目指すものです。IFISCは、再生可能エネルギーの導入を「デジタルツイン」によって仮想的に検証する、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）は、GIGABYTEのGシリーズGPUサーバーであるG482-Z51を使用し、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テラバイトの未加工データを処理できるため、科学者は素粒子物理学に関する理解の新たな境界を探究できます。
● 科学研究：グリーンエネルギー、医療、分子動力学、ナノマテリアルなど、ほぼあらゆる研究分野で、スーパーコンピューティングによって研究を加速できます。欧州の有力工科大学は、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するため、スーパーコンピューター向けに特別設計されたGIGABYTEのHシリーズ高密度サーバーH262-Z63を導入しました。スペインでは、バルセロナ大学が26台のGIGABYTEサーバーでIQTC09クラスターを構築し、学生や教員による材料科学および理論・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、8台のGIGABYTEサーバー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、遺伝性疾患やその他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、地球外の世界とコミュニケーションを取るための言語です。アリゾナ州のローウェル天文台は、地球と似た特徴を持ち、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、太陽から放射される「恒星ノイズ」を分析することで、その探索を加速しています。ドイツ航空宇宙センター（DLR）は、液冷対応のGIGABYTEH261-Z60を使用し、火星探査をはじめとする宇宙ミッション向け探査機の打ち上げを支援しています。
● AI：特に生成AIをはじめとする現代のAIアプリケーションでは、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。データパラメーターの数は膨大で、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力により、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深刻な影響への備えに役立ちます。日本の早稲田大学では、GIGABYTEの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、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に貢献します。また、二酸化炭素排出量を削減する新たな方法を見いだすことで、地球温暖化の抑制にもつながります。スペイン学際物理学・複雑系研究所（IFISC）は、GIGABYTEの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、1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を招く「フライト遅延の連鎖（flight delay propagation）」への対策を目指すものです。IFISCは、再生可能エネルギーの導入を「デジタルツイン」によって仮想的に検証する、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）は、GIGABYTEのGシリーズGPUサーバーであるG482-Z51を使用し、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テラバイトの未加工データを処理できるため、科学者は素粒子物理学に関する理解の新たな境界を探究できます。
● 科学研究：グリーンエネルギー、医療、分子動力学、ナノマテリアルなど、ほぼあらゆる研究分野で、スーパーコンピューティングによって研究を加速できます。欧州の有力工科大学は、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するため、スーパーコンピューター向けに特別設計されたGIGABYTEのHシリーズ高密度サーバーH262-Z63を導入しました。スペインでは、バルセロナ大学が26台のGIGABYTEサーバーでIQTC09クラスターを構築し、学生や教員による材料科学および理論・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、8台のGIGABYTEサーバー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、遺伝性疾患やその他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、地球外の世界とコミュニケーションを取るための言語です。アリゾナ州のローウェル天文台は、地球と似た特徴を持ち、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、太陽から放射される「恒星ノイズ」を分析することで、その探索を加速しています。ドイツ航空宇宙センター（DLR）は、液冷対応のGIGABYTEH261-Z60を使用し、火星探査をはじめとする宇宙ミッション向け探査機の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にスーパーコンピューティングを取り入れる支援を提供します。GIGABYTEは、スーパーコンピューティング向けに、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という2つの主要カテゴリーの製品を提供しています。
● 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が極めて高速に処理できるのは、最新のプロセッサーを搭載しているためです。AMD、Intel、NVIDIAなどの主要チップメーカーと緊密な関係を築いているGIGABYTEのサーバーには、サーバープロセッサー分野における最新技術が採用されています。CPUでは、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アクセラレーターでは、AMD Instinct™ MI300シリーズ、NVIDIA HGX™ H100モジュール、NVIDIA L40Sなど、GIGABYTEを選ぶことで利用できる最先端の選択肢を取りそろえています。
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、スーパーコンピューティングの水準を超える性能を実現するメーカー各社の取り組みの一例です。ARMプロセッサーも、簡素化されたRISCアーキテクチャーを活用して1つのプロセッシングユニットにより多くのコアを搭載できる、スーパーコンピューティング向けの有力な選択肢です。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。その代表例がR283-P93です。AmpereOne™ ファミリーCPUを搭載し、1つのプロセッサーで最大192コアを実現します。
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。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運用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、運用事業者のカーボン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提供します。前述の最新プロセッサーを搭載したGIGABYTEサーバーの多くは、ダイレクト液冷（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、日本の通信大手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企業が含まれます。
● 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が極めて高速に処理できるのは、最新のプロセッサーを搭載しているためです。AMD、Intel、NVIDIAなどの主要チップメーカーと緊密な関係を築いているGIGABYTEのサーバーには、サーバープロセッサー分野における最新技術が採用されています。CPUでは、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アクセラレーターでは、AMD Instinct™ MI300シリーズ、NVIDIA HGX™ H100モジュール、NVIDIA L40Sなど、GIGABYTEを選ぶことで利用できる最先端の選択肢を取りそろえています。
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、スーパーコンピューティングの水準を超える性能を実現するメーカー各社の取り組みの一例です。ARMプロセッサーも、簡素化されたRISCアーキテクチャーを活用して1つのプロセッシングユニットにより多くのコアを搭載できる、スーパーコンピューティング向けの有力な選択肢です。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。その代表例がR283-P93です。AmpereOne™ ファミリーCPUを搭載し、1つのプロセッサーで最大192コアを実現します。
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。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運用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、運用事業者のカーボン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提供します。前述の最新プロセッサーを搭載したGIGABYTEサーバーの多くは、ダイレクト液冷（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、日本の通信大手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企業が含まれます。
