SC15 - HPCが社会のトランスフォームを促進する。Intelが語ったHPCの意義

スパコンによるHPC(High Performance Computing)といっても、それが何の役に立つのか専門家以外には分かり難いということから、SCでは、「HPC Matters」という標語でHPCの重要性を理解してもらうという活動を行っている。そのHPC Mattersの基調講演が、SC15の本会議の開催に先立って前日の夕方に行われた。この基調講演が終わると展示フロアが開場して前夜祭であるGalaになるので、一番多くの参加者が集まるという良いタイミングである。

今年のHPC Mattersの基調講演を行ったのは、IntelのシニアVPでData Center Groupを率いるDianne Bryant氏である。

ガリレオが望遠鏡を発明して、見える範囲が大きく広がったのと同様に、HPCは数値シミュレーションで、これまで見えなかったことを可視化して見えるようにしている。その点でHPCは科学をトランスフォームしているという。

そして、Gordon Moore氏のスピーチを見せ、その中で、Moore氏はコンピュータが高性能化するにつれて扱える問題が広がると指摘していた。

1997年にIntelが作ったASCI Redは、当時Top500の1位であった。しかし、2015年現在の1位はIntelのXeonとXeon Phiを使う「Tianhe-2(天河2号)」であり、その間に性能は2万5000倍になったが、消費電力は20倍にしかなっていない。このようにテクノロジがHPCをトランスフォームしている。

そして、Intelの半導体技術開発のディレクタであるMark Bohr氏が登壇し、ムーアの法則がHPCをトランスフォームさせ、さらにHPCがムーアの法則をトランスフォームしていることを説明した。

ムーアの法則による微細化で、使用できるトランジスタ数が増えトランジスタの性能もあがるので、ムーアの法則がHPCをトランスフォームするのは当然であるが、実はHPCがムーアの法則をトランスフォームするという面もあるという。

ちょっと見難いが、左の写真は微細な配線パターンで、正方形のパッドや長方形の配線のパターンが並んでいる。しかし、露光に使う光の波長より、これらのパターンの方がずっと小さいので干渉が起こり、このパターンをマスクにしても所望のパターンは露光できない。このため、Intelはどのようなマスクパターンを作れば、干渉の結果、所望のパターンがウェハに焼き付けられるかを計算してマスクを作る。その結果が右の写真のような変なマスクパターンとなっている。この計算には100万CPU時間が必要とのことであり、1万個のCPUを使うスパコンで100時間の計算を必要とする。

また、半導体の内部での電子の振る舞いや、製造プロセスをシミュレートして、どのような半導体ができるのかを求めたり、配線の製造プロセスをシミュレートしたりすることは、半導体プロセスの開発には不可欠で、これらの計算には1万～100万CPU時間が必要であるという。この点で、HPCがムーアの法則をトランスフォームしていると言っても過言ではない。

そして、BaiduのチーフサイエンティストのAndrew Ng氏をスライドで登場させた。Ng氏は、最近のMachine Learningの急速な進歩は、学習に使うデータのサイズが大きくなったことの貢献が大きく、将来的に、人工知能のすべての分野においてHPCを使う科学者の貢献が大きくなっていくと述べた。

また、インドでスパコン環境の整備を行っているHemant Darbari氏も登壇させた。同氏は、HPCを使ってシミュレーションを行うモノづくりによる効率化や気象シミュレーションによる天気予報が、農業をはじめとする色々な分野の効率を上げていることをあげ、HPCはコミュニティをトランスフォームすると述べた。

そして、IntelはHPCの重要性に鑑み、ACMのSIGHPCとタイアップして、年間30万ドルのComputational & Science Fellowshipという奨学金を2016年から創設すると発表した。これはAndrew Grobe元社長の発案であるという。

そして、Exascaleの実現には消費電力をはじめとして、まだ解決すべき問題があるが、一方、世界には食糧問題、水不足の問題などExaのスパコンが貢献できると考えられる問題がたくさんあり、開発を推進する必要があると述べ、開発をけん引する6人のキーマンを紹介して基調講演を締めくくった。