「富岳」がスパコン世界性能ランキング4冠達成
2021年6月28日 21:40
理化学研究所のスーパーコンピュータ「富岳」が、スパコン世界ランキングの「TOP500」、「HPCG(High Performance Conjugate Gradient)」、「HPL-AI」、「Graph500」のすべてのカテゴリにおいて、2位に大差をつけ、首位を獲得した。富岳が首位になるのは、2020年6月、2020年11月に続いて3期連続になる。2021年3月9日に共用が開始されてからは初めてだ。
現在、オンラインで開催されているHPC(ハイパフォーマンス・コンピューティング)に関する国際会議である「ISC20 21」において発表されたもので、Graph500の首位に関しては、7月1日に正式発表が予定されている。
今回は、432筐体、15万8,976ノードによる「富岳」のフルスペックを用いたもので、理化学研究所では、「4つのランキングすべてにおける3期連続での第1位獲得は、富岳の総合的な性能の高さを示すものであり、新たな価値を生み出す超スマート社会の実現を目指すSociety5.0において、シミュレーションによる社会的課題の解決や、AI開発および情報の流通、処理に関する技術開発を加速するための情報基盤技術として、富岳が十分に対応可能であることを実証するものである」としている。
世界のスーパーコンピュータの性能ランキングである「TOP500」は、今回が57回目の発表。富岳は、2020年11月と同様に、フルスペックでの計測によって、LINPACK性能が442.01PFLOPS(ペタフロップス)となり、実行効率は82.3%となった。
2位は米国の「Summit」で148.6PFLOPS。富岳は、2位に2.97倍の性能差をつけた。
LINPACKは、米国のテネシー大学のジャック・ドンガラ博士によって開発された行列計算による連立一次方程式の解法プログラムであり、「TOP500」は、同プログラムを処理する際の実行性能を指標としたランキングだ。
多くの科学技術計算や産業アプリケーションで使用される倍精度浮動小数点数の演算能力を測ることで、コンピュータの計算速度ランキングを決定する。計算能力と信頼性を総合的に示す指標に位置づけられている。
産業利用をはじめとして、実際のアプリケーションでよく用いられる共役勾配法の処理速度のランキングである「HPCG」では、富岳は16.00PFLOPSの性能を発揮。2位のSummitの2.93PFLOPSに比べて約5.46倍の性能差をつけた。
HPCGは、LINPACKを開発したドンガラ博士らにより開発されたもので、2014年6月のISC14での測定結果の発表を経て、2014年11月のHPCに関する国際会議「SC14」から正式ランキングとして発表されている。
反復計算を行なうことで正しい解に収束させていく方法の1つであり、前処理を組み合わせることにより、早く正しい解に収束させることができる共役勾配法での処理能力を測るベンチマークプログラム。コンピュータシミュレーションの性能を示すことができる。
AIの深層学習において用いられる単精度や半精度演算処理に関する性能ベンチマークである「HPL-AI」では、2.004EFLOPS(エクサフロップス)を記録。2位のSummitが、2020年11月に比べて性能を高めて、1.15EFLOPSとなったものの、富岳との差は、約1.7倍と大きく開いたままだった。
HPL-AIは、近年になって、GPUやAI向けの専用チップで低精度演算を行なう演算器を搭載したスーパーコンピュータが登場したことで、ドンガラ博士を中心にLINPACKのベンチマークを改良。2019年11月から使用しているものだ。低精度演算で解くことを認めたベンチマークプログラムであり、2段階の計算過程で構成されている。
そして、大規模グラフ解析に関する性能ランキングである「Graph500」では、10万2,955GTEPSを達成。2位の中国Sunway TaihuLightの2万3,756GTEPSと比べて、4.33倍の性能差となった。
Graph500は、理化学研究所と九州大学、フィックスターズ、富士通による共同研究グループによって取り組んだもので、通信性能の最適化などにより、約2兆2,000億個の頂点と、35兆2,000億個の枝から構成される超大規模グラフに対する幅優先探索問題を、調和平均0.34秒で解いたという。
大規模グラフ解析の性能は、大規模かつ複雑なデータ処理が求められるビッグデータの解析において重要な指標であるが、「Graph500」では、1兆個の頂点を超えるような大規模グラフを扱うため、グラフのデータを、複数台のノードに分散して配置する必要がある。富岳のような大規模ネットワークを持つシステムでは、通信性能の最適化も重要な要素になるというわけだ。
共同研究グループは、スーパーコンピュータ上で大規模なグラフを高速に解析できるソフトウェアの開発を進めており、これまでに、「複数のノード間におけるグラフデータの効率的な分割方法」、「冗長なグラフ探索を削減するアルゴリズム」、「スーパーコンピュータの大規模ネットワークにおける通信性能最適化」といった先進的ソフトウェア技術を開発。これらを活用することで、世界最高の性能を実現したという。
共同研究グループは、通信性能のさらなる最適化に加えて、冗長な探索の削減や、各ノードにおけるメモリ使用量の均一化などに取り組んでいく予定だという。
理化学研究所 計算科学研究センターの松岡聡センター長は、「富岳は、性能、省電力とプログラミングのしやすさを両立させる、日本が誇る世界最高のIT技術の具現化として、研究開発されたものである。
共用開始前から、2期連続で、シミュレーション、ビッグデータ、AIの主要ベンチマークで圧倒的な世界一になるだけでなく、新型コロナウイルスの対策に関し、政府や企業の感染ガイドライン策定に大いに貢献するなど、感染症の分野に対してもDXをもたらす成果をあげてきた。
今回、3度目の4冠に輝き、広い分野における世界的な先進性が示された。理研では、今後も、そのパワーをSociety5.0やDGsに貢献できるように、富岳を高度化し、発展させていく」とコメント。
富岳の開発に携わった富士通の新庄直樹理事は、「3期連続で4冠を獲得できたのは、アプリケーション性能を高めるという理研と富士通の取り組みが、高度にバランスした性能の実現につながったためと考えている。
富士通も、東京大学先端科学技術研究センターとの創薬に関する共同研究などで、富岳を活用する計画である。富岳の活用によって得られた成果を、創薬をはじめ、安全、安心な社会や、Society5.0の実現につながることを期待している」と述べた。
「부악」이 슈퍼컴퓨터 세계 성능 랭킹 4관달성
2021년 6월 28일 21:40
이화학 연구소의 스파콘퓨타 「부악」이, 슈퍼컴퓨터 세계 랭킹의 「TOP500」, 「HPCG(High Performance Conjugate Gradient)」, 「HPL-AI」, 「Graph500」의모든 카테고리에 대하고, 2위에 대차를 내 선두를 획득했다.부악이 선두가 되는 것은, 2020년 6월, 2020년 11월에 이어 3기 연속으로 된다.2021년 3월 9일에 공용이 개시되고 나서는 처음이다.
현재, 온라인으로 개최되고 있는 HPC(하이 퍼포먼스·컴퓨팅)에 관한 국제 회의인 「ISC20 21」에 대해 발표된 것으로, Graph500의 선두에 관해서는, 7월 1일에 정식 발표가 예정되어 있다.
이번은, 432 케이스, 15만 8,976 노드에 의한 「부악」의 풀 스펙을 이용한 것으로, 이화학 연구소에서는, 「4개의 랭킹 모두에 있어서의 3기 연속으로의 제1위 획득은, 부악의 종합적인 성능의 높이를 나타내는 것이어, 새로운 가치를 낳는 초스마트 사회의 실현을 목표로 하는 Society5.0에 대하고, 시뮬레이션에 의한 사회적 과제의 해결이나, AI개발 및 정보의 유통, 처리에 관한 기술개발을 가속하기 위한 정보 기반기술로서 부악이 충분히 대응 가능한 것을 실증하는 것이다」라고 하고 있다.
세계의 스파콘퓨타의 성능 랭킹인 「TOP500」는, 이번이 57번째의 발표.부악은, 2020년 11월과 같게, 풀 스펙으로의 계측에 의해서, LINPACK 성능이 442.01PFLOPS(페타후롭스)가 되어, 실행 효율은 82.3%되었다.
2위는 미국의 「Summit」로 148.6PFLOPS.부악은, 2위에 2.97배의 성능 차이를 냈다.
LINPACK는, 미국의 테네시 대학의 잭·돈가라 박사에 의해서 개발된 행렬 계산에 의한 연립 일차 방정식의 해법 프로그램이며, 「TOP500」는, 동프로그램을 처리할 때의 실행 성능을 지표로 한 랭킹이다.
많은 과학기술 계산이나 산업 어플리케이션으로 사용되는 배정도 부동 소수점수(실수)의 연산 능력을 측정하는 것으로, 컴퓨터의 계산 속도 랭킹을 결정한다.계산 능력과 신뢰성을 종합적으로 나타내 보이는 지표에 자리 매김되고 있다.
산업 이용을 시작으로 하고, 실제의 어플리케이션으로 잘 이용되는 공역구배법의 처리 속도의 랭킹인 「HPCG」에서는, 부악은 16.00 PFLOPS의 성능을 발휘.2위의 Summit의 2.93 PFLOPS에 비해 약 5.46배의 성능 차이를 냈다.
HPCG는, LINPACK를 개발한 돈가라 박사외에 의해 개발된 것으로, 2014년 6월의 ISC14로의 측정 결과의 발표를 거치고, 2014년 11월의 HPC에 관한 국제 회의 「SC14」로부터 정식 랭킹으로서 발표되고 있다.
반복 계산을 행하는 것으로 올바른 해에 수습시켜 가는 방법의 하나이며, 사전 처리를 조합하는 것으로, 빨리 올바른 해에 수습시킬 수 있는 공역구배법으로의 처리 능력을 측정하는 벤치마크 프로그램.컴퓨터 시뮬레이션의 성능을 나타낼 수 있다.
AI의 심층 학습에 대해서 이용되는 단정도나 반정도 연산 처리에 관한 성능 벤치마크인 「HPL-AI」에서는, 2.004EFLOPS(엑사 플롭스)를 기록.2위의 Summit가, 2020년 11월에 비해 성능을 높이고, 1.15 EFLOPS가 되었지만, 부악과의 차이는, 약 1.7배로 크게 벌어진 채 그대로였다.
HPL-AI는, 근년이 되고, GPU나 AI 전용의 전용 팁으로 저정도 연산을 행하는 연산기를 탑재한 스파콘퓨타가 등장한 것으로, 돈가라 박사를 중심으로 LINPACK의 벤치마크를 개량.2019년 11월부터 사용하고 있는 것이다.저정도 연산으로 푸는 것을 인정한 벤치마크 프로그램이며, 2 단계의 계산 과정으로 구성되어 있다.
그리고, 대규모 그래프 해석에 관한 성능 랭킹인 「Graph500」에서는, 10만 2,955 GTEPS를 달성.2위의 중국 Sunway TaihuLight의 2만 3,756 GTEPS와 비교해서, 4.33배의 성능차이가 되었다.
Graph500는, 이화학 연구소와 큐슈 대학, 픽스타즈, 후지쯔에 의한 공동 연구 그룹에 의해서 임한 것으로, 통신 성능의 최적화등에 의해, 약 2조 2,000억개의 정점과 35조 2,000억개의 가지로부터 구성되는 초대형 규모 그래프에 대한 폭우선 탐색 문제를, 조화 평균 0.34초에 풀었다고 한다.
대규모 그래프 해석의 성능은, 대규모이고 복잡한 데이터 처리가 요구되는 빅 데이터의 해석에 대해 중요한 지표이지만, 「Graph500」에서는, 1조개의 정점을 넘는 대규모 그래프를 취급하기 위해, 그래프의 데이터를, 복수대의 노드에 분산해 배치할 필요가 있다.부악과 같은 대규모 네트워크를 가지는 시스템에서는, 통신 성능의 최적화도 중요한 요소가 된다는 것이다.
공동 연구 그룹은, 스파콘퓨타상에서 대규모 그래프를 고속으로 해석할 수 있는 소프트웨어의 개발을 진행하고 있어, 지금까지, 「복수의 노드간에 있어서의 그래프 데이터의 효율적인 분할 방법」, 「장황한 그래프 탐색을 삭감하는 알고리즘」, 「스파콘퓨타의 대규모 네트워크에 있어서의 통신 성능 최적화」라는 선진적 소프트웨어 기술을 개발.이것들을 활용하는 것으로, 세계 최고의 성능을 실현했다고 한다.
공동 연구 그룹은, 통신 성능의 새로운 최적화에 가세하고, 장황한 탐색의 삭감이나, 각 노드에 있어서의 메모리 사용량의 균일화 등에 임해 갈 예정이라고 한다.
이화학 연구소 계산 과학 연구 센터의 마츠오카 사토시 센터장은, 「부악은, 성능, 전력 절약과 프로그래밍의 하기 쉬움을 양립시키는, 일본이 자랑하는 세계 최고의 IT기술의 구현화로서 연구 개발 된 것이다.
공용 개시 전부터, 2기 연속으로, 시뮬레이션, 빅 데이터, AI의 주요 벤치마크로 압도적인 세계 제일이 될 뿐만 아니라, 신형 코로나 바이러스의 대책에 관해, 정부나 기업의 감염 가이드 라인 책정에 많이 공헌하는 등, 감염증의 분야에 대해서도 DX를 가져오는 성과를 올려 왔다.
이번, 3번째의 4관에 빛나, 넓은 분야에 있어서의 세계적인 선진성이 나타났다.이화학 연구소에서는, 향후도, 그 파워를 Society5.0이나 DGs에 공헌할 수 있도록, 부악을 고도화해, 발전시켜 간다」라고 코멘트.
부악의 개발에 종사한 후지쯔의 신죠 나오키 이사는, 「3기 연속으로 4관을 획득할 수 있던 것은, 어플리케이션 성능을 높인다고 하는 이화학 연구소와 후지쯔의 대처가, 고도로 밸런스 한 성능의 실현으로 연결되었기 때문에라고 생각하고 있다.
후지쯔도, 도쿄대학 첨단 과학기술 연구 센터와의 창약에 관한 공동 연구등에서, 부악을 활용할 계획이다.부악의 활용에 의해서 얻을 수 있던 성과를, 창약을 시작해 안전, 안심인 사회나, Society5.0의 실현으로 연결되는 것을 기대하고 있다」라고 말했다.