SX-Aurora TSUBASA
AI機械学習・ビッグデータ高速処理への取組み
2022年12月5日
NEC
プラットフォーム販売部門 SW・サービス販売推進統括部
Aurora・量子コンピューティング販売推進G

浅田 洋祐© NEC Corporation 2022

企業に求められる対応
気候変動・災害の増加

都市・地方格差の拡大

脱炭素化の推進

水・食料資源の不足

予測・個別医療への期待労働内容の変化バーチャル世界の活用

環境
社会
暮らし
環境・社会・暮らしの中の可能性やリスクを可視化し将来の成長、競争力の強化、豊かで健やかな社会を実現するため、迅速な意思決定がより重要に
分析
仮想世界

見える化

IoT、AI、HPCによる対処

見える化、未来予測
実世界

2© NEC Corporation 2022

社会課題 社会価値

AI・量子による最適化

計算パワーの拡大によって学習/分析/シミュレーション結果の活用を加速

商品レコメンド

AI活用の加速

安全・安心への貢献

個々人の嗜好に応じた複雑なサービスをリアルタイムに計算し、その時々にあった最適な内容を推薦

膨大なデータを収集し、AIにより最適解や高精度な予測値を高速に算出。
次の打ち手をより早く正確に打てる

防災や減災のため、災害発生時の影
響をすばやく、多様なパターンでシミュレーションする

ベクトル型スーパーコンピュータ

SX-Aurora TSUBASA
3© NEC Corporation 2022

意思決定/対策/予測を支えるデータ分析の肝AI（機械学習）のサイクルをいかにたくさん、高速に回すことができるかがビジネス活用の鍵 （精度向上、早期対策） ⇒企業競争力向上
さらなるデータの収集

大量データ分析
多様な分析手法

膨大なデータ収集（IoT）

前処理（正規化、フィルタ処理、等）

統計的機械解析、アソシエーション分析、回帰分析、決定木分析、クラスター分析、ディープラーニング、・・・

結果の比較、判断、効果測定

分類、予測
意思決定

フィードバック

コンピュータによる高い処理能力が要求されるデータ収集そして分析結果に基づいた行動のための判断、その結果をフィードバックする高速サイクル
4© NEC Corporation 2022

NECはベクトル型スパコンを世界に提供してきました
S X - 2 か ら 始 ま り歴 代 地 球 シミュ レ ー タへ 。 N E C の ベ ク ト ル 型 ス パ コ ンは 世 界 を 圧 倒 し て き ま し た
そ の 積 み 重 ね た ノ ウ ハ ウ と 既 成 概 念 に と ら わ れ な い 柔 軟 性 、 世 の 中 を 先 ん じる 観 点 と 成 果 へ の 情 熱 で 、 こ れ か ら も 「 価 値 」 を 生 み 出 し 進 化 し 続 け ま す

気候変動研究に注目が集まる

エコ意識の高まり・政権交代

スパコン高速化競争

1980

日米スパコン貿易摩擦

1990
計算資源の高効率化

5© NEC Corporation 2022

2000

データ爆発

ビッグデータ、AIに注目が集まる

2010
SX-9→ SX-Aurora TSUBASA
実効性能世界No.1
SX-ACE
エコ設計
シミュレーション特化

計算リソース不足

2020

2030

AI高速化機能世界最速

5期連続
TOP500首位

高い実効性能SX-2地球シミュレータ

世界に技術の日本を知らしめハイテク競争を起こした100年後の地球を可視化し人類の環境意識を変えた

SX-Aurora
TSUBASA

活用分野拡大小型化低消費電力化

スパコンのカタチを変え活用先のすそ野を拡げる

SX-Aurora TSUBASAについて

AI・ビッグデータプラットフォーム SX-Aurora TSUBASA
ベクトル型スーパーコンピュータの技術と知見をPCI Express型の拡張カードに詰め込み、汎用サーバ（LinuxOS搭載）へ搭載。民需領域や自治体での活用が拡大中。

従来のスパコンPCI Express拡張カード化（ベクトルエンジン）

エッジ用途や手元利用ベクトルエンジンをX86汎用サーバ
拡張カードスロットに搭載

多機能
高性能用途

目的に合わせて自由にチョイス

100以上の団体・企業で採用 出荷累計 20,000枚以上
7© NEC Corporation 2022

SX-Aurora TSUBASAの特長
超高性能
ベクトル技術で大量データの一括処理により、高性能を実現

使いやすさ
専門言語不要で、コンパイラによる最適化が可能
C/C++/Fortranで開発

様々な用途に向けたラインアップ
お客様ニーズに従い、サーバ/エンジン
構成選択可能、、適応市場拡大
8© NEC Corporation 2022

超高性能：ベクトルプロセッサの特長
ベクトルプロセッサ
ビッグコア
307GFlops（DP）
614GFlops（SP）

コア

コア

コア

コア

コア

高速データアクセス性能
1.53TB/s

実装技術
HBM2 x6実装

キャッシュ 16MB

1.53TB/s

9© NEC Corporation 2022

コア

利用可能なOSS/ISVアプリケーション
動作確認済みアプリケーション
領域

アプリケーション名

領域

アプリケーション名

電磁場解析

OpenFDTD

構造解析

CalculiX
FrontISTR

OpenTHFD

OpenMOM

計算化学

流体解析

Advance/FrontFlow/red

OpenSTF

Advance/FOCUS-i

Advance/ParallelWAVE

FrontFlow/blue

PHASE/0

Advance/V-HINOCA

VASP

VFBasisQuantumESPRESSO

ライブラリ

Super Matrix Solver
NLCPy (NumPy-like API accelerated
with SX-Aurora TSUBASA)RSDFT
ABINIT-MPスケジューラ

Altair PBS Professional

OpenMXAI

Frovedis（Spark/Python Framework）

最新の情報はこちら https://jpn.nec.com/hpc/sxauroratsubasa/Application
10© NEC Corporation 2022

Python/Sparkで開発したAIや業務アプリを高速化
AIやビッグデータ分析のプログラムからSX-Auroraを呼び出すミドルウェア「Spark/Python Framework(Frovedis)」を提供
120

既存のコードやアプリケーション-------- --- ------- ----------

Start-------------------------------------------------------------------Stop

80

100倍

最初と最後を指定するだけ最大

Auroraで高速処理以上の高速化

Linuxx86

40

Aurora0

Spark x86

Frovedis x86

Frovedis
Aurora11© NEC Corporation 2022

SX-Aurora TSUBASAラインアップ
タワータイプ/ラックタイプ/カード単体をご提供
エッジモデル

オンサイトモデル

カード単体

A111-1

B302-8Vector Engine
Type ２０B-P ／ Type ２０B-A

製品イメージ搭載ベクトル
エンジン数

48１形状

タワー4Uラックマウント（PCIeカード型）

電源

100V

200V

本体より供給対応OS
121(Type10CE)© NEC Corporation 2022

(200V)Red Hat Enterprise Linux / Rocky新製品
SX-Aurora TSUBASA C401-8

SX-Aurora TSUBASA C401-8◆ 次世代機「C401-8」を2023年8月から運用開始いたします。

14© NEC Corporation 2022

ベクトルエンジン（VE30）の強化ポイント
16C/4.91TF
2.45TB/s

VE30
10C/3.07TF
1.53TB/s
8C/2.45TF
1.35TB/s
8C/2.45TF
1.22TB/sVE10E
VE1015© NEC Corporation 2022

VE20 ratio
・Processor (DP/SP)・Memory bandwidth
・ Memory Capacity：ｘ1.6: ｘ1.6：ｘ2.0

VE20■ 最大のメモリ帯域幅をターゲット■ VE/VHアーキテクチャの継承と強化■ プロセッサあたりでの高い性能の実現■ コアローカルなL3キャッシュを新設■ 高い電力効率の維持■ 仮想マシンのサポート

ベクトルエンジンのロードマップ➢ 最新テクノロジー活用し、高いコア性能／メモリバンド幅を維持し高速性能を提供➢ アプリケーション資産を継承するベクトル技術を継続開発。

Memory bandwidth / VE

VE50

16

VE40
2++TB/s memory bandwidth

VE30

16C/4.91TF, 2.45TB/s memory bandwidth

VE20
VE10E
VE10

10C/3.07TF, 1.53TB/s memory bandwidth

8C/2.45TF, 1.35TB/s memory bandwidth

8C/2.45TF, 1.22TB/s memory bandwidth2019© NEC Corporation 2022

2020

2021

2022

2023

2024

2025

2026

ユースケース、提案/導入事例

商品の閲覧・購入データを活用した高速レコメンド

学習頻度を1日1回から1時間に1回へお客様が閲覧、購入した商品をAIアクセラレータ―で高速学習
いま欲しいものを的確に提示し購入につなげ、満足度向上に貢献

閲覧・購入データの学習を高速・高精度化

次に欲しいものを予測
ショップA
商品閲覧・購入

汎用サーバ
ショップB
欲しい商品を表示

利用データ： ECサイトでのサイト閲覧・購入履歴分析ツール： 自社分析エンジンをNECで高速化支援

18© NEC Corporation 2022

SX-Aurora TSUBASA

27倍 高速化

知財情報AI分析導入事例 トヨタテクニカルディベロップメント様
トヨタテクニカルディベロップメント様にてSX-Aurora TSUBASA/GPGPUのハイブリッドシステムを構築。技術情報分析のトピック分類部で約38倍の高速化を実現しAI研究を加速
事例概要

課題評価ポイント

SX-Aurora TSUBASA

技術動向調査として世界中に散らばる膨大な論文や特許などのテキスト情報を集めて、知財情報を2次元マッピングする「ランドスケープマップ」には高速なプラットフォームが必要。
単一のアーキテクチャでは全体性能性能が伸びない領域が存在。
計算時間が長ければ長いほど計算失敗時のロスが大きい

適用ポイント多様なプラットフォー
ムの一つとしてベクトルエンジンに注目。

スパコンの性能がオンプレで入手可能。
SX-Aurora TSUBASAの高速なメモリ性能にマッチし計算時間を削減。

【キーワード】ユーザ

メリット

・内製コード・ＡＩ（文章分類）
・マルチアーキテクチャ

高速な計算に対応できるAIの種類が増加し性能改善とともに、時間的な余裕ができたことでトライ&エラーの幅も広がり、研究開発が加速。
IPランドスケープイメージ

19© NEC Corporation 2022

SaaS基盤事例 三井共同建設コンサルタント様
パートナー様のソリューションとNECの技術で高速・高精度な河川氾濫予測ソリューションを共創
事例概要

課題

評価
ポイント

ユーザ

メリット

20

支流の想定外の氾濫により被害が拡大しないよう、リアルタイムの降雨データや予測降雨を元に、６時間先の河川水位や氾濫を10分間隔で予測できる計算パワーが必要。

数百GBにおよぶ降雨・地形データを120m×100mのメッシュサイズで解析し、氾濫予測を高精度・広域にわたって提供可能。

・自治体様などのエンドユーザ様は自前のシステム構築不要
・パートナー様のSLと組合せて、新しいビジネスを創出© NEC Corporation 2022

量子コンピューティング技術

世界で初めて量子ビットの製造に成功して以来量子コンピューティングの社会実装に向けて取り組んでいます
2020-2021

2030

シミュレーテッドアニーリング・
量子アニーリングを活用し応用研究を加速

量子アニーリングとゲート方式による課題解決モデルの提供を目指す

大規模な問題に対応するアニーリングマシンの提供を開始

1999 世界初

2023

2040

固体素子量子ビットの動作実証を成功

量子アニーリングマシン上で長時間「量子重ね合わせ状態」の保持を目指す

ゲート方式実現を見据えた
MOONSHOTプログラムを推進〈Nature誌掲載※1〉※2※1：Y. Nakamura et al., Nature 398, 786 (1999) ※2：これは、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の委託業務の成果を一部活用しています。
© NEC Corporation 202222z

社会の最適化ニーズに応えるアニーリング方式を主軸にゲート方式の実現に向けても研究開発を進めています
量子コンピューティング(量子の振る舞いを取り入れたものを含む広義）

アニーリング方式 等

量子ゲート方式

イジングモデルを物理法則などを利用して解く
組合せ最適化問題に特化した手法

従来コンピュータのビットを量子ビットに置き換え計算する手法

量子アニーリング
超伝導回路
D-WaveNEC

産総研

光パラメトリック発振

デジタル回路

NEC

日立

富士通

東芝

NTT

NEC

理研
東大

IBM

Googl Rigetti Intele※NEC調べ（紙面の都合上、必ずしも全ての研究機関を網羅しているわけではありません）
23
23

NEC Corporation
Corporation2022
2021
©©NEC

NECの提供サービス
オンプレミス

量子コンピューティング
適用サービス

量子コンピューティング
教育サービス

NECのベクトルプロセッサ（高速行列計算・高速メモリアクセス）と、独自アニーリングアルゴリズムにより大規模アニーリング最適化の高速処理を実現

お客様の業務課題に対して技術検証などトータルにサポート

お客様のDX化やAI活用を加速する
量子コンピューティング人材育成を支援

スタンダード

業務課題抽出

基礎編

クラウドサービス

NEC Vector Annealingサービス

プロフェッショナル

テーマ検討

Leap Quantum
Cloud Service
D-WaveのLeap Quantum Cloud
Serviceを、NECによる日本語サポート含めて提供

24© NEC Corporation 2022

最適化方式検討
仮説設定

定式化・机上検証
プロトタイプ開発

現場適用検証チューンアップ

量子コンピューティングとは何か、どのような課題が解決できるのか、短時間で学べるプログラム

実践編
量子アニーリングによる課題解決のプログラミングスキルを獲得できるサービス

量子コンピューティング適用領域の広がり
様々な共創パートナーとの取り組みから、実用が見込める領域が見えてきました。
量子コンピューティングの活用が価値を生み出しています。

共創パートナーとの取り組み
SMBCグループ 様 / 日本総合研究所 様 / NECプラットフォームズ / NECフィールディング 他

広告/公共/インフラ• マッチング/
レコメンド• 通信基地局制御

製造• 生産計画• 部品発注計画• 監視センサー制御

交通/物流• 乗務員シフト• 配送計画• 積荷配置金融

素材開発/創薬• カード不正検知• モンテカルロ・シミュレーション• リスク計算データ補完• スクリーニング• 実験パラメータ
探索※研究中、顧客実証～実用に至るものが含まれています

Leap Quantum Cloud
Service25© NEC Corporation 2022

NEC Vector Annealingサービス

量子コンピューティング適用サービス/ 教育サービス

保守部品配送効率最適化 NECフィールディング
背景・課題⚫ 保守事業における保守部品配送の物流コストを削減したい⚫ 個人スキルに依存した配送計画業務の属人性を軽減したい

実施内容
配送時刻やエリア、手段など膨大な組み合わせから最適な配送計画を自動で立案

膨大な組み合わせから最適な配送計画を策定
〇〇区
緊急対応

時間指定

▽▽▽区
〇▽市

…

…

© NEC Corporation 2022

定期保守…

26

□□区

…

⚫ ベテランの人手による計画と同水準の計画を自動生成できることを確認
効果⚫ 試算時の上限値である30%の配送効率向上を目指し、チューニング中

△△区

配送時刻

配送エリア

部品の種類

配送手段

NEC共創コミュニティ For SX-Aurora TSUBASA

「NEC 共創コミュニティ for SX-Aurora TSUBASA」によるパートナー協業
パートナー様のアセットを組み合わせて顕在化したニーズに対応するオリジナルのソリューションを共創。
共創したソリューションをマーケットへ展開。

エンドユーザー様

共に創る ご提案 共に売る

データセンター

SaaS

インテグレーション
28© NEC Corporation 2022

アプリケーション

共創
SX-Aurora TSUBASA

共創事例：カゴヤジャパン様「SX-Aurora TSUBASAクラウド」
拡大し続けるクラウドサービスを利用したシステム構築環境をさらに進化させるスパ
コンリソース
事例概要
柔軟なシステム環境の構築
連携

メリット

・データセンタビジネスを展開されるカゴヤジャパン様にて
SX-Auroraのリソースを柔軟な構成/期間でエンドユーザ様にご提供・手元にHWを置く必要がなくなるためエンドユーザ様メリットとしてHW管理が不要・期間貸しが可能になることによりお試し利用やSaaS提供などユーザ様の利用機会の選択肢増

KAGOYA FLEXサーバー

GPUサーバーファイアーウォール

ベアメタルサーバー
ラックスイッチ
L2スイッチ

クラウドサーバー
クラウドサーバー
仮想スイッチローカルネットワーク

ユーザ

メリット

29

・スーパーコンピュータを専有できる。
・お客様のご要望に合わせた料金体系（初期費用や月額費用）で利用可能
・ファイアーウォールやルーターなど様々なオプション提供
・運用・保守の手間から解放© NEC Corporation 2022

カゴヤジャパン様「SX-Aurora TSUBASA クラウド」
https://www.kagoya.jp/cloud/hpc/

SX-Aurora TSUBASA 製品WEBサイトURL
SX-Aurora TSUBASAの最新事例、スペック、コラムなど、本日紹介しきれなかったコンテンツが豊富に掲載されております。
https://jpn.nec.com/hpc/sxauroratsubasa/index.html

30© NEC Corporation 2022