Supercomputing
スーパーコンピューティング
スーパーコンピュータとは？
「スーパーコンピュータ」とは、現行世代のコンシューマー向けPCをはるかに上回る速度で計算を実行する、データセンターグレードのコンピューティングプラットフォームを指す一般的な呼称です。多くの場合、単体のサーバー、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タがこのような高性能コンピューティング（HPC）を実現できるのは、連携して動作する多数の最先端プロセッシングユニットを中核としているためです。こうしたプロセッサーには、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モジュール、異種コンピューティングによる性能最適化に役立つその他の専用プロセッサーなどが含まれます。スーパーコンピュータのコンピュートノードは、特殊な機能を備えた高度なサーバーで構成されるストレージノードおよび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、液冷や液浸冷却といった先進的な熱管理方式を活用することで、安定稼働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できます。
言うまでもなく、IT専門家はスーパーコンピュータの定義を常に更新し続けています。現行世代のスーパーコンピュータは、ペタFLOPS（毎秒1京回の浮動小数点演算）の規模で動作します。大まかな目安では、これは最高性能のコンシューマー向けPCの約100万倍の速度に相当します。次の目標は、毎秒100京回を超える浮動小数点演算を実行する「エクサスケールコンピューティング」（エクサFLOPS）です。量子力学を利用して、従来型コンピュータでは到達不可能な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の概念を再定義する可能性がある、画期的なコンピュータサイエンス分野の一つです。
言うまでもなく、IT専門家はスーパーコンピュータの定義を常に更新し続けています。現行世代のスーパーコンピュータは、ペタFLOPS（毎秒1京回の浮動小数点演算）の規模で動作します。大まかな目安では、これは最高性能のコンシューマー向けPCの約100万倍の速度に相当します。次の目標は、毎秒100京回を超える浮動小数点演算を実行する「エクサスケールコンピューティング」（エクサFLOPS）です。量子力学を利用して、従来型コンピュータでは到達不可能な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の概念を再定義する可能性がある、画期的なコンピュータサイエンス分野の一つです。
なぜスーパーコンピューティングが必要なのでしょうか？
人工知能から宇宙探査まで、現代の数多くの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。ここでは、スーパーコンピューターが世界をどのように変革してきたかを示す代表的な事例をご紹介します。
● AI：最新のAIアプリケーション、特に生成AIに関連するアプリケーションでは、AIモデルにビッグデータからなる膨大なデータセットを投入し、AIトレーニングを通じて、AI推論時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）では数兆に達します。スーパーコンピューティングがなければ、AIモデルの構築には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化により、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、異常気象による悪影響に備えるうえで役立ちます。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活用し、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高精度で実行できるため、関係機関の防災対策に貢献します。また、炭素排出量を削減する新たな方法を見いだすことで、地球温暖化の緩和にもつながります。スペインの学際物理学・複雑系研究所（IFISC）は、航空便の遅延が他の便へ連鎖的に波及し、燃料の無駄遣いや大気汚染の増加を招く「フライト遅延伝播」の抑制を目指す「ARCTIC」プロジェクトに、GIGABYTEサーバーを用いて参加しています。またIFISCは、「デジタルツイン」を活用して再生可能エネルギーの導入を仮想的に検証する、EU資金支援の「VPP4ISLANDS」プロジェクトにも貢献しています。
● 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です。欧州原子核研究機構（CERN）は、Large Hadron Collider（LHC）で実施される素粒子実験のデータ処理に、GIGABYTEのG482-Z51GシリーズGPUサーバーを使用しています。これらの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を処理でき、科学者による素粒子物理学の理解を新たな領域へと広げます。
● 科学研究：グリーンエネルギー、医療、分子動力学、ナノ材料など、ほぼあらゆる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。欧州有数の工科大学は、データセンターのアップグレードと、工学、生命化学、自然科学、土木工学、数学に関する学術研究の支援を目的に、スーパーコンピューター向けに特別設計されたGIGABYTEのH262-Z63（Hシリーズ高密度サーバー）を採用しました。スペインでは、バルセロナ大学が26台のGIGABYTEサーバーを使用してIQTC09クラスターを構築し、学生と教職員による材料科学、理論化学、計算化学の研究を支援しています。レイ・フアン・カルロス大学は、8台のGIGABYTEサーバーで構成するクラスターを用い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疾病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、私たちの世界を超えた宇宙と対話するための言語です。アリゾナ州のローウェル天文台は、生命が存在できる可能性のある、地球に似た特徴を持つ太陽系外惑星を探しています。研究者は、探索プロセスを加速するために、GIGABYTEのGPUサーバーを使用して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）は、液冷対応のGIGABYTE H261-Z60を活用し、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：最新のAIアプリケーション、特に生成AIに関連するアプリケーションでは、AIモデルにビッグデータからなる膨大なデータセットを投入し、AIトレーニングを通じて、AI推論時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）では数兆に達します。スーパーコンピューティングがなければ、AIモデルの構築には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化により、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、異常気象による悪影響に備えるうえで役立ちます。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活用し、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高精度で実行できるため、関係機関の防災対策に貢献します。また、炭素排出量を削減する新たな方法を見いだすことで、地球温暖化の緩和にもつながります。スペインの学際物理学・複雑系研究所（IFISC）は、航空便の遅延が他の便へ連鎖的に波及し、燃料の無駄遣いや大気汚染の増加を招く「フライト遅延伝播」の抑制を目指す「ARCTIC」プロジェクトに、GIGABYTEサーバーを用いて参加しています。またIFISCは、「デジタルツイン」を活用して再生可能エネルギーの導入を仮想的に検証する、EU資金支援の「VPP4ISLANDS」プロジェクトにも貢献しています。
● 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です。欧州原子核研究機構（CERN）は、Large Hadron Collider（LHC）で実施される素粒子実験のデータ処理に、GIGABYTEのG482-Z51GシリーズGPUサーバーを使用しています。これらの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を処理でき、科学者による素粒子物理学の理解を新たな領域へと広げます。
● 科学研究：グリーンエネルギー、医療、分子動力学、ナノ材料など、ほぼあらゆる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。欧州有数の工科大学は、データセンターのアップグレードと、工学、生命化学、自然科学、土木工学、数学に関する学術研究の支援を目的に、スーパーコンピューター向けに特別設計されたGIGABYTEのH262-Z63（Hシリーズ高密度サーバー）を採用しました。スペインでは、バルセロナ大学が26台のGIGABYTEサーバーを使用してIQTC09クラスターを構築し、学生と教職員による材料科学、理論化学、計算化学の研究を支援しています。レイ・フアン・カルロス大学は、8台のGIGABYTEサーバーで構成するクラスターを用い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疾病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、私たちの世界を超えた宇宙と対話するための言語です。アリゾナ州のローウェル天文台は、生命が存在できる可能性のある、地球に似た特徴を持つ太陽系外惑星を探しています。研究者は、探索プロセスを加速するために、GIGABYTEのGPUサーバーを使用して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）は、液冷対応のGIGABYTE H261-Z60を活用し、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、それらの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驚異的な速度で処理できるのは、最新世代のプロセッサーを搭載しているためです。AMD、Intel、NVIDIAといった主要チップメーカーとの緊密な連携により、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搭載されています。CPUでは、最先端のAMD EPYC™ 9004プロセッサーまたは第4世代Intel® Xeon® Scalable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を選択することで利用できる最先端の選択肢を用意しています。
もちろん、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製品は、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要求水準を超える性能を実現するよう最適化された製品です。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集積できる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。世界有数のスーパーコンピューターである「富岳」はARMプロセッサーを採用しています。GIGABYTEは、幅広いARMサーバー製品を提供しています。その代表例が、1プロセッサーあたり最大192コアを備えるAmpereOne™ファミリーCPUを搭載したR283-P93です。
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環境に応じて、コンピューティングには前述のHシリーズおよびGシリーズの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、ネットワーキング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、先進的なプロセッサーを適切に冷却することが不可欠になります。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稼働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、事業者によるCO2排出量削減および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ワンストップソリューションを提供する単相液浸タンクです。最新プロセッサーを搭載する前述のGIGABYTEサーバーの多くは、直接液体冷却（DLC）にも対応できます。GIGABYTEの革新的な冷却システムは、日本の通信大手KDDIや、地球科学および石油・ガス採掘業界にサービスを提供するフランスの地球科学研究企業にも採用されています。
● 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驚異的な速度で処理できるのは、最新世代のプロセッサーを搭載しているためです。AMD、Intel、NVIDIAといった主要チップメーカーとの緊密な連携により、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搭載されています。CPUでは、最先端のAMD EPYC™ 9004プロセッサーまたは第4世代Intel® Xeon® Scalable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を選択することで利用できる最先端の選択肢を用意しています。
もちろん、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製品は、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要求水準を超える性能を実現するよう最適化された製品です。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集積できる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。世界有数のスーパーコンピューターである「富岳」はARMプロセッサーを採用しています。GIGABYTEは、幅広いARMサーバー製品を提供しています。その代表例が、1プロセッサーあたり最大192コアを備えるAmpereOne™ファミリーCPUを搭載したR283-P93です。
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環境に応じて、コンピューティングには前述のHシリーズおよびGシリーズの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、ネットワーキング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、先進的なプロセッサーを適切に冷却することが不可欠になります。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稼働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、事業者によるCO2排出量削減および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ワンストップソリューションを提供する単相液浸タンクです。最新プロセッサーを搭載する前述のGIGABYTEサーバーの多くは、直接液体冷却（DLC）にも対応できます。GIGABYTEの革新的な冷却システムは、日本の通信大手KDDIや、地球科学および石油・ガス採掘業界にサービスを提供するフランスの地球科学研究企業にも採用されています。
