京 (スーパーコンピュータ)
なお学生数、大学数、国家規模や研究規模が異なるため単純比較はできないが、米国のスーパーコンピュータ関連の国家予算は2008年度時点で年間約1500億円である。また日本の主要大学・公的研究機関の同予算は、事前評価が行われた2005年度時点で約260億円である。
2007年にエコノミストの池田信夫は、プロジェクトの目的が「世界一を取り返す」になっていること、「時代遅れ」のベクトル型を採用していること(最終的にはスカラ型になった)、巨額のプロジェクトがITゼネコン3社と随意契約されたことなどを背景に、「時代錯誤の大艦巨砲プロジェクトで効率が悪い」「スパコンの名を借りた公共事業」「『新たにCPUから作る』という計画が、ムーアの法則を無視した愚かな発想」と批判した。
2009年11月13日には「事業仕分け」で、当プロジェクトは「予算計上見送りに近い縮減」(事実上の凍結)と判定されたが、この際の両者の主な主張は以下であった。
高速･高精度シミュレーションによる科学技術の飛躍的進展(例:省エネ半導体の開発、ウイルス挙動解析で創薬)
国家に必要な最先端IT技術の獲得(例:超微細半導体プロセスなど)
気候変動問題解決への貢献(地球温暖化問題対策の立案に不可欠)
産業競争力強化(経済効果 3.4兆円、効果事例 8400億円、基本特許獲得 4300億円)
評価者(仕分け人)側の評価コメント
10ペタスパコン開発が自己目的化している。大事なのはスパコンを生かして、どのような政策効果を出していくか。
ハード(ウェア)の戦いではなく、ソフト(ウェア)の戦いをするべき。
科学技術の必要性、重要性は理解できるが、世界一のみを目指す時代ではない。
ベクトル、スカラの選択も、総括が不十分。NEC(ベクトル型)の撤退理由も調査して見直しすべき。
スパコンの国家戦略を再構築すべき。現状はスパコンの巨艦巨砲主義に陥っていないか。日米共同なども模索すべき。
なお理化学研究所の平尾公彦副本部長(前東京大学副学長)は、「国民に夢を与える、あるいは世界一を取ることによって夢を与えることが、実は非常に大きなこのプロジェクトの一つの目的でもあります」と述べた。
事業仕分けを契機に、以下を含めた多数の発言や議論が行われた(直後の発言は歴史を参照)。
GRAPEなどの多体問題専用計算機で有名な国立天文台教授の牧野淳一郎は、「メモリバンド幅やネットワーク性能とか色々考えても、高々10Pflopsに1100億は2012年の数字としては高価にすぎる」、「性能当りで(コストが)高い、ということが日本の計算科学の将来に明らかな悪影響をもつ」と批判した。
汎用パーツを用いることにより、わずか3800万円でこれまで国内最速であった「地球シミュレータ2」を超える多体問題専用スパコンのDEGIMAを開発した長崎大工学部テニュアトラック助教の濱田剛は、地球シミュレータや京速などの巨費を投じたスパコンの開発方針について「素直にいいとは言えない。方向性が逆」と述べており、スパコン開発はコストパフォーマンスを重視して行われるべきとの見解を示した。
2009年12月18日、「仕分け人」でもあった東京大学教授の金田康正は、「国策スパコン自体には期待しているのだが、現状のスパコン事業のやり方には到底賛成しかねる」と発言した。
2002年度には、既に関連要素技術の先行研究開発が開始されており、それらは次の通り。
ref-nanoナノ分野における最大の課題は、目的もしくは目標とする機能を得るために、どのような構造が一番望ましいのかを見つけるための試行錯誤を減らすためのシミュレーションである。なぜならば、これまでこの分野においては、機能と構造の間の相関関係から見出すのではなく、ヒューリスティック(試行錯誤的)な方法によって新しい分子構造が見出されてきたためである。
ref-eng天文学や物理学分野からの課題としては、現在進められているALMAプロジェクトや重力波検出、さらには、次世代核融合実証炉等における炉設計、高エネルギー物理学分野においては、次世代加速器の内部反応予測シミュレーション、地球科学分野における様々な可視化シミュレーション(具体的には断層モデルの可視化等)、気象学的には中長期予報のためのシミュレーション分野の拡充等が要望として上がってきている。宇宙航空分野においては、人工衛星の機能設計や国際宇宙ステーションにおけるシミュレーション、将来の月への基地建設、有人火星探査におけるリスクシミュレーション等の分野からの要望も生じている。
ref-msmpマルチスケール・マルチフィジックス現象とは、例えばトンネル効果のようにある閾値を超えた箇所において、それまで絶縁体であったものが、突然導体に変わる等の現象を指す。自然現象では良く見られ、雪崩、超伝導、相転移、カオス現象などが例として挙げられる。
ref-PE機能要素とは、CPU及びローカルメモリを含めた機能単位のこと。これをPE(Processor Element)と呼ぶ。なお、GRAPEシリーズ、Transputer、コネクションマシーン等の設計で行われたローカルメモリを含まない純粋なPEも存在すれば、PACSシリーズやBlue Geneのようなローカルメモリを含むPEも存在する。(ローカルメモリ:CPU等に内蔵されたキャッシュメモリとは異なる一般的メモリのこと)
ref-PSポストシリコンとは、カーボンナノチューブトランジスタやナノワイヤレストランジスタなどのことを指す。将来的は、高温超伝導素子等もあげられるが、周辺技術も含めて未完成のため、将来の課題となっている。
ref-ASYNC回路技術として同期・非同期混在設計などが挙げられている。これらの回路技術とソフトウエア技術(コンパイラ等)を上手に組み合わせることが課題。
下表は2006年初頭時点の予定表である。
ref-sc1特定処理計算加速部とは、ある特定のアルゴリズムをハードウエアに置き換えることによって、演算効率を上げる仕組みのこと。具体的には、計算要素をPE連鎖によるパイプラインに置き換えることで、計算処理を加速させる計算処理装置のこと。
ref-sc2大規模計算処理部とは、これまで通りの大規模スカラ演算が可能な計算処理装置のこと。よって、この部分に関しては、仮想ベクトル処理が行われる予定である。
ref-sc3逐次計算処理部とは、リアルタイム計算を可能にする計算処理装置のこと。特に、ハードウエア・コンテキストスイッチ等の処理を高速化することによって、スカラ型計算の効率を高め、通常の計算処理を行う計算機構のこと。
ref-sc4ベクトル・スカラ混在型の場合には、浮動小数点計算部と10進計算部の結合型では例がある。スーパーコンピュータ技術史にも記載があるように、スーパーコンピュータは、浮動小数点部を独立させ、計算サービスを行う専用プロセッサとして提供されてきた経緯から踏まえても普通のことである。しかしながら、浮動小数点専用機単体として、ベクトル・スカラ混在型の設計は数多くの解決するべき課題に直面すると思われる(特にソフトウエア開発や相互システムを繋ぐネットワーク等に関して)。アーキテクチャの異なるコンピュータを同期させるためには、マスタークロックを用いる方法が主流になると思われる。また、システム間での協調システムとして、非同期設計技術が用いられるものと思われる。
以後は歴史を参照。
全体で864ラックからなる。
CPU数は88,128個 (864ラック×102ノード×1CPU)
1ラックあたり102ノード。1ノード、1CPU。
SPARC 64 VIIIfx
8コア、L2 6MBを共有
128GFLOPS/CPU
例えば、インテルだと、Xeon E5-2650(2GHz)と同じ
1CPUあたり構築費127万円、運用費9万円/年
メモリ帯域は、64GB/s
ノード間を100GB/sで接続
100GB/s=5GB/s×10接続×2(送信+受信)
Remote Direct Memory Access エンジンを4つ
チップは312.5MHzで動作
6次元メッシュ/トーラス構造でノード間を接続
ファイルシステムは Lustre
富士通の一般販売商品は PRIMEHPC FX10で、2011年11月7日に販売開始、2012年1月より出荷。京との比較で、値段据え置きで、CPUの性能が2倍弱速くなった。
1/8〜1024ラックで販売。価格は50ラック程度で50〜70億円。1CPUあたり100万円強。
SPARC64 IXfx
1.650GHzまたは1.848GHz
211.2GFLOPSまたは236.544GFLOPS
メモリ帯域 85GB/s。DDR3-1333×8チャンネル.
FX10 の後継機種である。
建屋は、計算機棟・研究棟、熱源機械棟、特高施設棟の4棟からなり、設計は日建設計、施工は大林組で2010年に竣工。計算機・研究棟は1体構成となっており、1.5tもの計算機筐体が864台から構成され、計算機室は床耐荷重を確保した上で60m*50mの無柱空間(3000m2)が確保されている。
多額の開発費が仕分け会議で指摘されたこと、稼働停止直前の段階でも日本屈指の性能を有していたことから、京の再利用も模索された。しかし、最低の構成単位に分割しても冷却装置などの新設が必要となり移設費用に6000万円、年間の維持費に1億円以上掛かるうえ、今後のメンテナンスも望めなくなることから実現は困難と判断されている。
2011年7月1日、計算科学機構の最寄駅にあたる神戸新交通のポートアイランド線「ポートアイランド南駅」(2006年2月2日開業)が、「京コンピュータ前駅」に改称された。しかし、京の運用停止を受け、2021年6月19日に駅名は「計算科学センター駅(神戸どうぶつ王国・「富岳」前)」に変更された。