次世代スーパーコンピューティング
シンポジウム 2007

スーパーコンピューティングの国家戦略

平成１９年１０月３日
藤木完治

文部科学省
大臣官房審議官（研究振興局担当）
スーパーコンピュータ整備推進本部長

１．プロジェクトの背景

２．プロジェクトの概要

（１） 第３期科学技術基本計画の基本理念【基本姿勢】① 社会・国民に支持され、成果を還元する科学技術② 人材育成と競争的環境の重視～ モノから人へ、機関における個人の重視【政策目標の明確化】
６つの大目標、１２の中目標に向けて科学技術政策を推進し、成果実現と説明責任を強化＜理念１＞＜理念１＞ 人類の英知
人類の英知を生むを生む＜大目標１＞

飛躍知の発見・発明～未来を切り拓く多様な知識の蓄積・創造（１） 新しい原理・現象の発見・解明（２） 非連続な技術革新の源泉となる知識の創造＜大目標２＞

科学技術の限界突破＜理念２＞＜理念２＞ 国力の源泉
国力の源泉を創るを創る＜大目標３＞

環境と経済の両立＜理念３＞＜理念３＞ 健康と安全
健康と安全を守るを守る＜大目標５＞

生涯はつらつ生活～環境と経済を両立し持続可能な発展を実現～子供から高齢者まで健康な日本を実現（４） 地球温暖化・エネルギー問題の克服（５） 環境と調和する循環型社会の実現（９） 国民を悩ます病の克服（１０） 誰もが元気に暮らせる社会の実現＜大目標４＞

イノベーター日本＜大目標６＞

安全が誇りとなる国～人類の夢への挑戦と実現～革新を続ける強靱な経済・産業を実現～世界一安全な国・日本を実現（３） 世界最高水準のプロジェクトによる科学技術の牽引（６） 世界を魅了するユビキタスネット社会の実現（７） ものづくりナンバーワン国家の実現（８） 科学技術により世界を勝ち抜く産業競争力の強化（１１） 国土と社会の安全確保（１２） 暮らしの安全確保

科学技術基本計画（平成18年3月28日閣議決定）より

１

（２） 次世代スーパーコンピュータの開発による我が国の社会の広範な分野への貢献
１．「第３期科学技術基本計画」における６つの政策目標実現への貢献＜目標１＞
飛躍知の発見・発明～ 未来を切り拓く多様な知識の蓄積・創造＜目標３＞
環境と経済の両立～ 環境と経済を両立し持続可能な発展を実現

銀河・惑星形成過程の解明（天文・宇宙物理）＜目標５＞
生涯はつらつ生活～ 子供から高齢者まで健康な日本を実現

生態系等も考慮した
高度な地球環境変動予測（地球環境）

新薬の短期間開発(ライフサイエンス)
生命体シミュレーション
による、テーラーメイド医療の実現(ライフサイエンス)

高精度なエルニーニョの影響予測（地球環境）

宇宙天気予報の実現（航空・宇宙）次世代スパコンの開発利用
新型ロケットエンジンの開発（航空・宇宙）核融合炉開発の推進
（原子力）

＜目標２＞
科学技術の限界突破～ 人類の夢への挑戦と実現

超高速光スイッチの開発(ナノテクノロジー)

汎用ＣＰＵの低電力化、高性能化

国際水準ソフトウェア(ｸﾞﾘｯﾄﾞﾐﾄﾞﾙｳｪｱなど)の開発

衝突解析の完全自動化
による「試作レス」の自動車開発（ものづくり)＜目標４＞
イノベーター日本～ 革新を続ける強靭な経済・産業を実現

触媒設計による
新ナノ素材の開発(ナノテクノロジー)
ネットワークの超高速化、超高信頼化

台風進路、集中豪雨等の瞬時の予測（地球環境）
地震被害の軽減（防災)
津波被害の軽減（防災)＜目標６＞
安全が誇りとなる国～ 世界一安全な国・日本を実現

２．我が国の「科学技術創造立国」としての国際的評価の確立
スパコンは科学技術創造立国実現のために極めて重要なツール
世界最高性能スパコンの開発・利用により、「科学技術創造立国」としての国際的評価を確立 ２

（３） 国家基幹技術の着実な推進
国家の総合的な安全保障の向上、世界最高の研究機能の実現を目指す国家
基幹技術について、国家的目標と長期戦略を明確にして研究開発を推進する。
宇宙輸送システム

海洋地球観測探査システム

平成20年度概算要求額： 558億円(平成19年度予算額 ： 379億円）

我が国が必要な時に宇宙空間に人工衛星等を打ち上げる能力を確保・維持 基幹ロケット「Ｈ－ⅡA」

平成20年度概算要求額： 401億円(平成19年度予算額 ： 212億円）

平成20年度概算要求額： 331億円(平成19年度予算額 ： 297億円）

衛星や海洋探査技術による全球的な観測・監視技術の開発を行うとともに、これらの観測データを統合して地球深部探査船「ちきゅう」ユーザーに提供

次世代スーパーコンピュータ
平成20年度概算要求額： 195億円(平成19年度予算額 ： 77億円）

イメージ図

最先端・高性能汎用の次世代スーパーコンピュータ(１秒間に１京回の計算性能)を平成２２年度の稼働、平成２４年の完成を目指して開発するとともに、利用のためのソフトウェア 次世代スーパーコンピュータ施設のイメージの開発を推進

高速増殖炉サイクル技術

ウラン・プルトニウム等の核燃料の再利用による長期的なエネルギーの安定供給
高速増殖原型炉「もんじゅ」を確保

Ｘ 線自由電子レーザー
平成20年度概算要求額： 178億円(平成19年度予算額 ： 75億円）
Ｘ線自由電子レーザーの一部

原子レベルの超微細構造や化学反応の超高速動態･変化を瞬時に計測・分析が可能な世界最高性能の研究施設を整備し、欧米に先んじる成果を創出
３

（４） 次世代スーパーコンピュータで初めて可能になる応用分野例
ナノテクノロジー
ナノテクノロジー

ライフサイエンス
ライフサイエンス

新しい半導体材料の開発

新薬の開発10万原子デバイス全体高精度な新薬候
補物質の絞込みにより、新薬の新薬設計 開発期間を短縮し、新薬開発の国際競争力の強タンパク質の活性部位化に資する。

様々な薬剤候補物質原子一つ一つをシミュレーションすることにより、試行錯誤で行っていた材料開発が画期的に進歩する。

ClOO

N

N

N
N

N

N

N
N
O

O
S
N

S

O

N

N

N

O

N

N

N

ものづくり
ものづくり

原子力
原子力

地球環境
地球環境

自動車の衝突の解析

原子力施設の耐震解析

台風の進路や集中豪雨の予測

人手で数ヵ月かかるモデル作成等が１～２時間で自動化でき、安全性の向上や産業競争力強化に繋がる。

原子力施設の全容シミュレーションによる、プラントの各種設計や危険予知に関する総合的な解析・評価が可能になる。

１Kｍ四方以下でのシミュレーションにより、集中豪雨や台風進路の精度の高い予測が可能になる。

資料提供：富士通、日本原子力研究開発機構、理化学研究所 ４

（５） 我が国の最高性能スパコン開発の歴史
平成元年

数値風洞

航空宇宙技術研究所（現宇宙航空研究開発機構）
280ギガFLOPS
TOP500(注)ランキング

５

世界

１０

１５

運用終了

日本

１位

１位

１位

１位

１位

１位２位２位

３位

２位

１５位

３位

３５位

７位

６４位

１５位

１０６位

２１位

２４０位

３１位

（撤去）

CP‐PACS 筑波大学
614ギガFLOPS
TOP500(注)ランキング
世界

日本

１位

１位

２位

１位

６位

１位

１８位

３位

３５位

７位

６４位

１４位

１２５位

２１位

３１２位

２６位

ランク
外

－

運用終了（撤去）

１９

海洋科学技術センター

地球シミュレータ （現海洋研究開発機構）
41テラFLOPS
TOP500(注)ランキング
世界

日本

１位

１位

１位

１位

１位

１位

４位

１位

１０位

２位

２０位

２位次世代スパコン

10ペタFLOPS（注）スーパーコンピュータのベンチマークテストのひとつである「Ｌｉｎｐａｃｋ（リンパック）」の実行結果をランキングしたＴＯＰ５００による。
毎年６月及び１１月に更新される。
本ベンチマークテストは、スパコンの総合性能を評価しているわけではない。

５

（６） 「スパコンTOP500」におけるトップ１０ランキングの変遷

平成16年6月
Linpack演算回数
順位 システム名称
サイト
ベンダー 国名（テラFLOPS)
1 地球シミュレータ 地球シミュレータセンター
NEC日
35.8
2
Thunderローレンスリバモア研
CDC
米
19.9
3
ASCI Q
ロスアラモス研HP
米13.8
4 BlueGene/L
IBMIBM米
11.6
5
Tungsten
NCSA
Dell
米
9.8
6
P Series ヨーロッパ中期気象予報センター IBM
英
8.9
7
RSCC
理研
富士通 日8.7
8 BlueGene/L
IBMIBM米
8.6
9Mpp2
パシフィックノースウエスト研 HP
米8.6
10 曙光4000A
上海スパコンセンター
曙光中8.0平成17年11月
Linpack
演算回数
順位 システム名称
サイト
ベンダー 国名（テラFLOPS)
1 BｌueGene/Lローレンスリバモア研
IBM 米 280.6
2 BlueGene/W
IBMIBM 米
91.2
3 ASC Purple
ローレンスリバモア研
IBM 米
63.3
4Columbia
NASA
ＳＧＩ 米
51.8
5 Thunderbird
サンディア研Dell米38.2
6 Red Storm
サンディア研Cray 米36.1
7 地球シミュレータ 地球シミュレータセンター NEC 日
35.8
8 MareNostrum バルセロナスパコンセンター IBM ｽﾍﾟｲﾝ 27.9
9BｌueGene
グロンニンゲン大学
IBM ｵﾗﾝﾀﾞ 27.4
10Jaguar
オークリッジ研
Cray 米20.5

平成19年6月
順位システム名称

サイト

1BｌueGene/Lローレンスリバモア研
2Jaguar
オークリッジ研
3Red Storm
サンディア研4BlueGene/W
IBM5
New York Blue ストーニーブルック大学計算機センター
6ASC Purple
ローレンスリバモア研
7 eServer Blue Gene Solution レンセラーポリテクニック研
国立スーパーコンピュータ応用研究所
8Abe
9
MareNostrum
バルセロナスパコンセンター
10
HLRB-II
ライプニッツ研究センター
14TSUBAME

20

地球シミュレータ

ベンダ

国名Linpack
演算回数（テラFLOPS)IBM
米 280.6
Cray 米 101.7
Cray 米 101.4
IBM米 91.2
IBM米 82.1
IBM米 75.7
IBM米 73.0
Dell米 62.6
IBM ｽﾍﾟｲﾝ 62.6
SGI
独 56.5

東工大学術国際情報センター NEC/SUN 日

48.8

地球シミュレータセンター

35.8

NEC日

（注）「Ｌｉｎｐａｃｋ（リンパック）」
主に中央演算処理装置（ＣＰＵ）の計算性能を比較する目的で作られたベンチマークのうち、最も広く用いられているもの。
大規模な線形方程式（連立一次方程式）の演算の回数を計測する。ジャック・ドンガラ博士（テネシー大学）が提唱した。
但し、総合的にスパコンの評価を行うには、 「Ｌｉｎｐａｃｋ」での連立一次方程式におけるＣＰＵの性能だけでなく、扱えるデータの規模、データの転送速度等について、台風の進路や集中豪雨の予測、自動車の衝突解析といった複雑な現象のシミュレーションを用いて評価する必要がある。

６

（７） 日米のスパコン開発競争と米国の戦略
米国は、軍事利用を中心に産業、科学技術・学術研究での利用のため、複数の大規模プロジェクトを並行して推進。
日本は、地球シミュレータ計画（平成９（’９７）～１４（‘０２）年）の後、平成１６（’０４）年１１月以降、米国の後塵を拝していることから、次世代スーパーコンピュータプロジェクトで巻き返しを図る。
エネルギー省(ＤＯＥ)－ＡＳＣ計画（旧ＡＳＣＩ計画）－
ターゲットを絞って世界最速を目指す(BlueGene)－ＮＬＣＦ※1計画－

ピーク性能※３ ASC: Advanced Simulation and Computing

100ペタ FLOPS：

米国：ASC※3計画

１秒間の浮動小数点演算回数

日米

1ペタ
FLOPS超設置完了
BlueGene/P

1ペタ

367テラFLOPSBlueGene/LASCRed StormASCPurple－ＨＰＣＳ※２計画－－Ｃｙｂｅｒ Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ計画－

100テラ

NLCF

TSUBAME(東工大)

41テラFLOPS

地球シミュレータ（海洋機構）ASCI Q

10テラ
ASCI White

２０１１年に１ペタFLOPS超を目指す※１ NLCF：National Leadership Computing Facility※２ HPCS：High Productivity Computing System

HPCS
Cyber
Infrastructure

開発計画

国防省（ＤＯＤ）

米国科学財団(ＮＳＦ)の活動

10ペタ
FLOPS
級

ターゲットを絞り込んで世界一の座を奪回

10ペタ(京速)

ライフサイエンスや核融合分野といった幅広い分野での利用を目指す

既存技術の延長線上にない新世代スパコンの開発を目指す

次世代スパコン

主用途：核兵器の開発・管理

ASCI Red

米国：ASCI※4計画

1テラ(兆速)注)IBMはBlue Gene/Q（ピーク性能10ペタFLOPS？）を2010～2012年頃を目指し開発するとしている。

主用途：核兵器の開発・管理

CP-PACS(筑波大)※４ ASCI: Accelerated Strategic Computing Initiative

数値風洞(航技研)
'94

'96

'98

'00

'02

'04

'06

'08

'10

[年]

７

１．プロジェクトの背景

２．プロジェクトの概要

（１） 「次世代スーパーコンピュータ」プロジェクト
平成２０年度概算要求額 ：平成１９年度予算額 ：平成１８～２４年度（総事業費）：

１９５ 億円
７７ 億円
１，１５４ 億円

１．
１．目的
目的 世界最先端・最高性能の次世代スーパーコンピュータの開発・整備及び利用技術の開発・普及
世界最先端・最高性能の次世代スーパーコンピュータの開発・整備及び利用技術の開発・普及
２．概要
２．概要
理論、実験と並び、現代の科学技術の方法として確固たる地位を築きつつある計算科学技術をさらに発展さ理論、実験と並び、現代の科学技術の方法として確固たる地位を築きつつある計算科学技術をさらに発展させるため、長期的な国家戦略を持って取り組むべき重要技術（国家基幹技術）である「次世代スーパーコンせるため、長期的な国家戦略を持って取り組むべき重要技術（国家基幹技術）である「次世代スーパーコンピュータ」を平成２２年度の稼働（平成２４年の完成）を目指して開発する。
ピュータ」を平成２２年度の稼働（平成２４年の完成）を目指して開発する。
今後とも我が国が科学技術・学術研究、産業、医・薬など広汎な分野で世界をリードし続けるべく､今後とも我が国が科学技術・学術研究、産業、医・薬など広汎な分野で世界をリードし続けるべく､（１）世界最先端・最高性能の「次世代スーパーコンピュータ（１）世界最先端・最高性能の「次世代スーパーコンピュータ (注)(注) 」の開発・整備」の開発・整備(注)
１０ペタFLOPS級(注) １０ペタFLOPS級（１ペタFLOPS：1秒間に１千兆回の計算）（１ペタFLOPS：1秒間に１千兆回の計算）（２）次世代スーパーコンピュータを最大限利活用するためのソフトウェアの開発・普及（２）次世代スーパーコンピュータを最大限利活用するためのソフトウェアの開発・普及（３）上記（１）を中核とする世界最高水準のスーパーコンピューティング研究教育拠点（ＣＯＥ）の形成（３）上記（１）を中核とする世界最高水準のスーパーコンピューティング研究教育拠点（ＣＯＥ）の形成を文部科学省のイニシアティブにより、開発主体（理化学研究所）を中心に産学官の密接な連携の下、一体を文部科学省のイニシアティブにより、開発主体（理化学研究所）を中心に産学官の密接な連携の下、一体的に推進する。
的に推進する。

３．体制
３．体制（１）開発主体である独立行政法人理化学研究所を中心とした産学連携体制を構築。
（１）開発主体である独立行政法人理化学研究所を中心とした産学連携体制を構築。
（２）特定先端大型研究施設の共用の促進に関する法律を整備し（平成１８年７月施行）、産学官の研究者等（２）特定先端大型研究施設の共用の促進に関する法律を整備し（平成１８年７月施行）、産学官の研究者等に幅広く開かれた共用施設として位置付け。に幅広く開かれた共用施設として位置付け。

８（２） プロジェクトの全体スケジュール
平成18年度（2006）

平成19年度（2007）

平成20年度（2008）

平成21年度（2009）

平成22年度（2010）

平成23年度（2011）

平成24年度（2012）

平成２０
年度概算
要求内訳

性能チューニング・高度化
性能チューニング・高度化

93億円

稼動▲
演算部
（スカラ部、ベクトル部）

概念設計

詳細設計
詳細設計

試作・評価

完成▲

製造・据付調整製造・据付調整システム

制御フロントエンド(トータルシステムソフトウェア）

基本設計
詳細設計
基本設計 詳細設計

共有ファイル

基本設計
基本設計アプリケーション）
グ(ランドチャレンジ

ソフトウェア

次世代ナノ統合シミュレーション

製作・評価

詳細設計
詳細設計

製造・据付調整製造・据付調整

開発・製作・評価開発・製作・評価

実証
実証

22億円

次世代生命体統合
シミュレーション開発・製作・評価開発・製作・評価

施設

計算機棟

設計
設計

実証
実証

建設
建設

81億円
研究棟

設計
設計

建設
建設

運用

方針・体制の検討
方針・体制の検討

費用

35億円

77億円

195億円

準備活動
準備活動

運用
運用

847億円

合計 1,154億円

９

（３） 継続的な最高性能スパコンの追求と垂直展開○スパコン開発において世界でトップを走ることは、日本の競争力維持のため非常に重要○開発されたスパコンの技術をベースに、スパコン製品が普及
次々々世代計画

実効性能(FLOPS)ナショナル・リーダシップ・システム（NLS)

次々世代計画100ペタ

国の直接投資が必要な範囲
100ペタ

大学・研究所

次世代スパコン更新

次世代スパコン計画

大学・研究所

1ペタ

1ペタ

地球シミュレータ
大学・研究所

地球シミュレータ計画

10テラ

企業・
研究室

更新

CP-PACS、数値風洞

企業・
研究室

10テラ

大学・研究所 更新

100ギガ

企業・
研究室
大学・
研究所
1990年

・ＮＬＳと同等性能のスパコンが、数年後に大学・研究機関のスパコンとして展開。
100ギガ
・同様に、ある時点での大学・研究所のスパコンの性能は、その数年後には企業等のサーバー並の性能となる。

企業・
研究室
2000年

・官は、ＮＬＳと国立大学と公的機関の整備
・民は、基盤的なスパコンの技術開発
2010年

2015年

2020年

2025年

１０

（４） 次世代スーパーコンピュータによる経済効果について（１）
１．個別分野における経済効果（シミュレーションによる効果）○我が国の研究開発投資(平成17年度)
総額 17.8兆円
分野

投資額

分野

投資額

ライフサイエンス

2.4兆円

エネルギー

88百億円

情報通信

2.8兆円

宇宙開発

24百億円

環境

89百億円

海洋開発

10百億円

材料・ナノテクノロジー

77百億円

輸送用機械工業

2.2兆円

次世代スパコンの活用により、研究開発投資の効率化に、大きな貢献をもたらすものと期待される。

※総務省統計局「科学技術研究調査報告」○ナノテクノロジーやバイオテクノロジー分野の２０１０年の市場規模
ナノテクノロジー
４兆２千億円（２０２０年には１３兆４千億円）※１

健康・バイオテクノロジー
２４兆２千億円 ※２※１：ナノテク関連市場規模動向調査平成１８年３月 経済産業省委託調査※２：「健康・バイオテクノロジー」産業発掘戦略平成１４年１２月 内閣官房

次世代スパコンの活用により、製品開発の迅速化、効率化などが可能となり、これらの市場の拡大に大きな効果があると期待される。
１１

次世代スーパーコンピュータによる経済効果について（２）２．下方展開による経済効果
・ メーカーは開発された次世代スーパーコンピュータの技術を活用した新しい製品を市場へ投入する。地球シミュレータの場合、地球シミュレータの技術を活用した新しい製品（ＳＸ－６，ＳＸ－６ｉ：ＮＥＣ）を約４００台（ノード）出荷。
・ 本プロジェクトにおいて生み出されるＣＰＵ等のＬＳＩ技術、冷却技術、ネットワーク技術などの要素技術が、サーバー等の情報機器、ルーター等のインターネット機器、さらには多くの情報機器、医療装置、車載機器、測定器等に広く応用されていくと考えられる。

１２

（５） 立地地点の選定
理化学研究所において、次世代スーパーコンピュータ施設の立地地点を客観的・科学的な観点から検討するため、外部有識者からなる立地検討部会(部会長：黒川 清 内閣特別顧問)を設置し、平成１８年７月より、１５の候補地について評価を実施。
理化学研究所は立地検討部会の評価報告書に基づき、有力とされた神戸及び仙台について総合的に評価・検討を行い、平成１９年３月に、神戸(ポートアイランド第２期内)を立地地点とすることを決定。
所在地

兵庫県神戸市中央区港島７丁目（ポートアイランド第２期内）
・ポートアイランド南駅より徒歩約１分（ＪＲ新神戸駅から２５分）

立地地点

立地地点

土地所有者：神戸市

１３

（６） システム構成の決定（概念設計の実施）【世界最速のシステム】 ⇒ 1秒間に1京（ケイ＝10の16乗）回の計算性能(現最速計算機の約36倍)【 汎 用 シ ス テ ム 】 ⇒ 科学技術･産業で用いられる多様なアプリケーションやこれまで不可能だった複雑かつ大規模なシミュレーションが実行可能【 革新的なシステム 】 ⇒ 先端技術の積極的導入により、画期的な省電力、省スペースを実現
理化学研究所とメーカー3社(ＮＥＣ、日立、富士通）による共同開発・共同負担により、日本の技術力の総力を結集して開発［検討経緯および今後の予定］
平成１８年４月
平成１９年４月
平成１９年３～６月
平成１９年６～９月
平成１９年９月
平成１９～２０年度

理化学研究所において、システム構成案の検討を開始
ＮＥＣ・日立及び富士通の提案を基礎に、理化学研究所においてシステム構成案を作成。
文部科学省において、概念設計評価作業部会を設置し、理化学研究所のシステム構成案について評価を実施
総合科学技術会議において評価を実施
文部科学省及び総合科学技術会議の評価を踏まえ、理化学研究所においてシステム構成を正式決定
詳細設計１４

シミュレーションに対するニーズの高度化･多様化
I-3
I-e-

遺伝子の相同性検索e--

金属
電ヨウ素イオン 極
溶液

透
明
電極
酸化チタン
微粒子

航空機の空力計算

有機色素分子太陽電池の設計

ナノデバイスの構造解析
プラズマ流体中の粒子運動

スカラー型計算機が得意
大きなデータを細分化して処理
粒子系の計算など

大気や海洋の大循環両方の計算機を使った
シミレーションのニーズが増大

ベクトル型計算機が得意

複雑な系の計算など流体系の計算など大きなデータをまとめて処理

多様なニーズに的確に応える汎用スーパーコンピュータが必要
１５

システムの基本的な構成=多様なシミュレーションの実行に最適な計算環境を提供する汎用スーパーコンピュータ=・シミュレーションの特性に応じた最適な演算部で計算を実行
・スカラ部とベクトル部の活用により、従来困難だった複雑かつ大規模なシミュレーション実行可能

従来のスカラ型計算機
・比較的低速なCPUを多数接続○ベクトル型
・大きなデータをまとめて処

制御フロントエンド

スカラ部

ベクトル部
e-I-

3

e-

I-

遺伝子の相同性検索
ナノデバイスの構造解析

ローカルファイル

理する（大気や海洋の大循環や、航空機の空力等の計算が得意）
・我が国が強みを持つ技術
従来のベクトル型計算機
・比較的高速なCPUを接続

太陽電池の設計

外部記憶

本システムのスカラ部
・CPUの高速化及び新規ネットワーク技術による超大規模接続の実現

演算部

・大きなデータを細分化して処理する（ナノデバイスの構造解析や、遺伝子の相同性検索等の計算が得意）
・世界的主流となっている技
術

制御部

○スカラ型

大気や海洋の大循環
プラズマ流体中の粒子運動

共有ファイル
共有ファイル

航空機の空力計算

本システムのベクトル部
・CPUの省電力及び光を用いた革新的ネットワーク技術による大規模接続のローカルファイル 実現

１６

（７） 次世代スーパーコンピュータを最大限利活用するためのソフ
トウェアの研究開発（グランドチャレンジアプリケーション）

概要

ナノテクノロジー分野

ライフサイエンス分野

次世代ナノ統合シミュレーション
ソフトウェアの研究開発

次世代生命体統合シミュレーション
ソフトウェアの研究開発

ナノ電子デバイスの設計やバイオ燃料生成用の酵素設計等に役立つシミュレーションソ
フトウェアを研究開発

タンパク質分子の反応や、細胞･臓器の働きの詳細な解析により、製薬･医療に役立つシミュレーションソフトウェアを研究開発

10万原子

応用
例

ナノ電子デバイス

現状2千原子程度（デバイスの一部）の計算が可能
次世代スパコン
10万原子（デバイス全体）の計算が可能

アウトカム
高速、低消費電力のナノ電子デバイスの実現を加速体 分子科学研究所を中核に、東京大学物性研究所、東制 北大学金属材料研究所、産業技術総合研究所等と連携した研究開発体制を構築

様々な薬剤候補物質
Cl

N
N

N
N

O

O

O

N

N

N

N
N

N

O

N
O

O

N

S

N

N
S

現状
１５０年の計算時間

N

新薬設計
タンパク質の活性部位

次世代スパコン
６ヶ月（更なる短縮を検討）

アウトカム
新薬候補物質の最適化を効率化し、新薬開発の期間短縮及びコスト削減を実現
理化学研究所を中核に、東京大学医科学研究所、 慶應義塾大学等、１３機関と連携した研究開発体制を構築

１７

（８） 次世代スーパーコンピュータ施設の整備
施設の建設
・現在、理化学研究所において建屋（計算機棟、研究棟等）の設計を実施中。
・平成１９年度内に着工、平成２２年度に完工予定。
整備の基本方針

施設の特徴（１）次世代スーパーコンピュータの性能を（１）次世代スーパーコンピュータの性能を最大限引き出す設備・能力の確保
最大限引き出す設備・能力の確保（２）世界最高水準のスーパーコンピュー（２）世界最高水準のスーパーコンピュー
ティング研究教育拠点（COE）としティング研究教育拠点（COE）として相応しい研究・教育環境の整備て相応しい研究・教育環境の整備（３）ランニングコストと環境負荷の低減化（３）ランニングコストと環境負荷の低減化

計算機棟

研究棟

（１）計算機の性能を常時保証できる床耐荷重及び免（１）計算機の性能を常時保証できる床耐荷重及び免震構造とするとともに、必要な電源設備及び冷震構造とするとともに、必要な電源設備及び冷却設備を整備却設備を整備（２）共用施設としての運用上の利便性を高めるとと（２）共用施設としての運用上の利便性を高めるとともに、研究交流や多様な知識の融合を促進する
もに、研究交流や多様な知識の融合を促進する
ため、計算機棟と研究棟を整備ため、計算機棟と研究棟を整備（３）廃熱利用の推進や排水処理への配慮などにより（３）廃熱利用の推進や排水処理への配慮などによりランニングコストと環境負荷の低減を実現
ランニングコストと環境負荷の低減を実現【計算機棟】○延床面積 約１７,５００㎡○建築面積 約６,３００㎡○構造 鉄骨造り地上３階地下１階【研究棟】○延床面積 約８,０００㎡○建築面積 約２,０００㎡○構造 地上５階

イメージ図

その他、電源を供給する特高受変電設備、計算機棟の空調機を冷却する冷却設備、及び環境負荷低減のためのＣＧＳ(自家発電)設備等を設置

１８（９） プロジェクト推進体制の構築
文部科学省 スーパーコンピュータ整備推進本部

・プロジェクトの総合調整
・予算措置及び法律に関する事項

ｽｰﾊﾟｰｺﾝﾋﾟｭｰﾀ技術
産業応用協議会

開発体制
理化学研究所 次世代スーパーコンピュータ開発実施本部
本部長

野依良治

理事長

開発戦略委員会（本部の運営に係る業務を統括）

アドバイザリーボード

副本部長

倉持隆雄

理事

他本部員

開発に関する基本的な事項を審議

特任顧問 柴田勉

プロジェクトリーダー：渡辺貞（次世代スーパーコンピュータ開発に係る業務全般を統括）
河辺峻

高田俊和

開発グループ

ナノ統合ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ
分子科学研究所

アプリケーション検討部会
アプリケーション開発者及びユーザーの立場からの検討

生命体統合ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ
理化学研究所和光研究所

計算機システムを開発

開発グループグループディレクター

客員研究員

アプリケーション開発チーム

アプリケーション環境の構築、アプリケーション開発の支援

・個別会議
・開発調整会議
・４者会議

プロジェクトの推進に係わる企画調整

グループディレクター

・九州大学 ・筑波大学
・東京大学 ・JAXA
・JAEA

スカラー部

富士通

ベクトル部

ＮＥＣ
日立製作所

制御部

（検討中）

システム開発システム開発チーム

企画調整グループ

姫野龍太郎
総合的なシステム開発を行う
ための全体のとりまとめ、調整システムのハードウェア及びシステムソフトウェアの開発

総括チーム

企画調整グループプロジェクトリーダーを補佐三浦謙一

グランドチャレンジ
アプリケーション中津健之

企画調整チーム

協力協定

・筑波大学
・JAMSTEC

１９（１０） 産業界との協力体制
スーパーコンピューティング技術産業応用協議会[設立趣旨]
産業界におけるスーパーコンピューティングの産業活用を推進するため、スーパーコンピュータ用の先進的応用ソフトウェアの評価、利用技術の開発、普及や超高速コンピュータ網を活用したスーパーコンピュータ利用技術の開発、普及などを推進する目的で設立[活動内容]
４つの部会を設置し、スーパーコンピュータを活用したシミュレーションソフトウェアの産業界での利用技術の普及、次世代スーパーコンピュータ開発に関する産業界からの要望事項の検討・取りまとめなどを実施■参加機関 （平成19年7月末時点）

委員長

文部科学省
経済産業省

運営委員会

オブザーバー

運営小委員会国家プロジェクト

事務局

・ナノテクノロジー、ライフサイエンス分野（食品、化学、医薬品など）： 45機関・ものづくり分野： 95機関（自動車、電機・情報など）
・社会基盤の整備分野： 13機関（建設、電力、ガス、電話など）
： 9大学
・大学
計： 162機関

日本経団連
業界団体
連携

・次世代ｽｰﾊﾟｰ
ｺﾝﾋﾟｭｰﾀ
・革新的ｼﾐｭﾚｰ
ｼｮﾝｿﾌﾄｳｪｱ
他

連携

先端ソフト
ウェア産業
応用部会

ナノ統合シミュレーション技術
産業応用部会

スーパー
コンピュー
タ部会

会員（参加企業、団体、機関）スーパーコン
ピューティング
施策部会

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（１１） 平成２０年度概算要求の概要
次世代スーパーコンピュータシステムの開発
次世代スーパーコンピュータシステムの開発

９３億円（４２億円）
９３億円（４２億円）

平成２０年度概算要求額
１９５億円（７７億円）

次世代スーパーコンピュータのシステム開発について詳細設計を本格化■演算部
・CPUのLSI物理設計、部分回路の試作試験、及び論理シミュレーションによる動作検証等
・OS等の基本ソフトウェア及びプログラム言語処理系等の詳細設計■制御フロントエンド
・トータルシステムソフトウェアの機能等の詳細設計■共有ファイル・ハードウェア構成及びソフトウェアの機能等の詳細設計
ソフトウェアの開発 ２２億円（２１億円）
２２億円（２１億円）
ソフトウェアの開発
ソフトウェアの開発について、引き続き、グランドチャレンジアプリケーションの開発・製作・評価を実施■次世代ナノ統合シミュレーション
・グランドチャレンジアプリケーションのプロトタイプの開発
・引き続き、企業との共同研究等を実施し、ニーズを開発に反映■次世代生命体統合シミュレーション
・シミュレーションソフトウェアの高並列化・高速化に向けた研究開発を実施・開発したソフトウェアをユーザーが使いやすいように改良等を行う
次世代スーパーコンピュータ施設の整備
次世代スーパーコンピュータ施設の整備

８１億円（１４億円）
８１億円（１４億円）

次世代スーパーコンピュータ施設（計算機棟、研究棟）の整備を本格化
・計算機棟の建設の本格化
・研究棟については、設計を経て建設に着手

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