プロジェクト概要について

理化学研究所計算科学研究機構
平尾 公彦

RIKEN ADVANCED INSTITUTE FOR COMPUTATIONAL SCIENCE

0これまでの検討経緯○技術的事項の検討○政策に関する検討

今後のHPC技術の研究開発の検討ＷＧ（平成23年4月～7月）

WGの議論に反映「今後のハイパフォーマンス・コンピューティング技術の研究開発について」（平成23年7月）

アプリケーション作業部会
コンピュータアーキテクチャ・コンパイラ・システムソフ
トウェア作業部会（平成23年7月～平成24年2月）「今後のHPCI技術開発に関する報告書」（平成24年2月）

今後のHPCI計画推進のあり方に関する検討ＷＧ（平成24年2月～）

・研究振興局長の諮問会議であるＨＰＣＩ計画推進委員会の下に設置
・今後10年程度を見据え、国内外の計算科学技術の動向、ＨＰＣＩシステム構成のあり方、ＨＰＣＩ全体のネットワークや利用体制のあり方、今後の研究開発のあり方等について調査検討を実施。
・平成25年6月25日に中間報告がとりまとまり、2020年頃までにエクサスケールコンピューティングの実現を目指すことが適当とされた。
・平成26年3月頃を目途に最終報告をとりまとめる予定。

将来のHPCIシステムのあり方の調査研究
略称：FS（平成24年度から2カ年）

・公募により システム設計研究チームとアプリケーションソフトウエアチームを選定。
・システム設計研究チームでは、技術動向調査、システム設計研究、システムソフトウェアの検討等を行う。
・アプリケーションソフトウエアチームでは、サイエンスロードマップの策定、評価用アプリの抽出、それを用いたシステムの評価等を行う。
・これらの活動をもとに、5～10年後の我が国のHPCIシステムに必要な技術的知見を獲得する。
【選定結果】
分野
主管事業実施機関
アプリ
システム設計理化学研究所東京大学

筑波大学

今後のHPCI計画推進のあり方に関する検討ＷＧ
システム検討サブＷＧ（平成25年6月～8月）
・中間報告において、リーディングマシンの研究開発の方向性として，開発主体候補（理研）において，期待される成果，必要なスペック，要素技術等に関するイメージを明らかにした上で，フラッグシップシステムの具体的な方向性等を検討。
・開発主体候補からのヒアリングを実施。
・平成25年8月30日報告書要旨公表

東北大学

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ポスト「京」(エクサスケール・スーパーコンピュータ）の開発
背 景○スーパーコンピュータは科学技術の発展、産業競争力強化、安全安心の国づくりに不可欠な国家の基幹技術であり、米国,EU,中国をはじめ国際的に開発・整備・導入が活発：世界の計算性能の約半分,2020年頃のエクサ級スパコン開発・稼働予定：最新ランキングで一位獲得,CPUの自主開発を進めエクサ開発に着手[FLOPS]

1,206百万円（新規）

主要国のスパコン性能割合推移
80%

10ペタ

60%

100テラ

アメリカ

47%

40%

日本

10テラ

アメリカ

ヨーロッパ
日本

中国

100ギガ
2001 ‘02 ‘03 ‘04 ‘05 ‘06 ‘07 ‘08 ‘09 ‘10‘13‘11 ‘120%

1993 1995

19%

ヨーロッパ

20%

16%

1テラ

○少子高齢化やエネルギー・環境問題、産業の国際競争激化、巨大な自然災害など、我が国を取り巻く様々な社会的・科学的課題の解決には最先端のスパコンが必要不可欠

開発の概要

平成２６年度予定額

主要国の１位のスパコン性能推移

1ペタ：日本を超える総計算能力,2020年頃のエクサ級スパコンを整備予定

出典：文部科学省

中国
2000

9%
‘05

‘10‘12 ‘13※FLOPS（ﾌﾛｯﾌﾟｽ）：1秒間に計算ができる回数（能力）を表した値

・アーキテクチャ：汎用部＋加速部
・目標演算性能：１ｴｸｻﾌﾛｯﾌﾟｽ級（「京」の100倍）
・消費電力：30～40MW(「京」は12.7ＭＷ）○2020年までにエクサスケールのスーパーコンピュータを開発し、実際のシミュレーションでも、「京」の100倍の性能を実現
平成26年度は汎用部と加速部の基本設○世界一の成果を創出できるｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝをﾊｰﾄﾞｳｪｱと一体的に計を行い、ﾊｰﾄﾞｳｪｱ仕様の詳細を検討
開発(Co-design)し、社会的・科学的課題の解決に貢献
2017年度
2019年度
2018年度
2016年度
2020年度
2013年度
2014年度
2015年度○自主開発によりIT技術の波及効果が得られ、海外展開に貢献する (平成25年度)(平成31年度) (平成32年度)(平成26年度) (平成27年度) (平成28年度) (平成29年度) (平成30年度)
とともに、我が国に蓄積された高度なICT技術・人材を維持・強化
試作・詳細設計
製造(量産）設置・調整 運用【ﾊｰﾄﾞｳｪｱ 】 基本設計
○ポスト「京」を設置するために必要なインフラを備え、計算科学分野の優秀な研究者等を有している理化学研究所が主体となって開発【ｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝ】
エクサに向けたアプリケーション開発・利用○総事業費 約1,400億円（うち国費分 約1,100億円）

エクサスケール実現により期待される成果＜新薬の開発＞
・限られた時間内に探索できる新薬候補化合物の種類が大幅に増大し、新薬の開発期間の大幅な短縮に貢献
・より複雑な細胞環境下のシミュレーションが可能となり、有効な新薬候補化合物の検出の可能性が高まるとともに、副作用の有無の予測も可能にタンパク質と化合物との結合作用を予測、「京」で約2.4年かかる計算が約5.5日で可能に＜ものづくり（自動車開発）＞
・走行、燃費、対衝突性能等の解析ﾌﾟﾛｾｽを統合した自動車設計手法を開発。設計の大幅な効率化により低ｺｽﾄかつ短期間での開発が実現
・自動車衝突時の影響を、車体だけでなく乗員の体への影響(骨や内臓等の損傷)も評価し、より安全性の高い車体の開発に貢献
個別解析プロセスを統合したシミュレーション、「京」で約1.4年かかる計算が約3日で可能に※黒い部分が損傷部位

副作用
疾患関連のタンパク質

新薬候補化合物疾患と無関係なタンパク質

マツダ•北大提供

蛇行走行時の高速走行安定性解析

現代におけるスーパーコンピュータの意義 科学技術のブレークスルー達成
Excellent science 産業の国際競争力強化
Industrial leadership 安全・安心な社会の構築
Safe and Secure Society 社会的課題の解決
Societal challenges
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「京」が実現したシミュレーション
 創薬・・・10種類以上の抗がん剤候補、リード化合物を発見
 10兆個の結合の世界最大の脳神経シミュレーション（小型霊長類の全脳規模）
パーキンソン病のモデル確立へ 人の心臓を精緻に再現、肥大型心筋症の病態を蛋白質レベルの変異から解析
 血流シミュレーター＋心臓シミュレータで心筋梗塞のシミュレーション
 ウイルスの営みを分子レベルで解明－抗ウイルス剤やワクチン開発への道を拓く－ シリコンナノワイヤー等の次世代半導体設計手法を開発、世界初でナノ領域に流れる電子分布 高温超電導、量子スピン液体の機構解明に向けてのシミュレーション リチウムイオン電池の電解液反応、負極表面の保護膜ができる反応を分子レベルで解明
 磁性材料の材料設計に活用できる新たなシミュレーション技術を開発
 メタンハイドレートの融解機構を解明、より効率的なメタンの回収 全球雲解像モデル(NICAM)による気候研究、一月先までMJOの予測可能性
台風発生の10日程度前から60％の確率で台風の発生を予測
 世界初の1km以下解像度で地球全体での積乱雲の描像を明らかに 発生の半日～１日前からの計算で高い確率で2012年7月の九州北部豪雨を予測 2012年5月6日のつくば竜巻のアンサンブル予報実験
 南海トラフ巨大地震 広域詳細な高精度地震動・津波シミュレーション ものづくり 自動車の空力、船体の推進抵抗、ファンの性能と騒音、超高精度シミュレーション
 超新星爆発のシミュレーションに成功 ・・・
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