あるネットワークイベントで、私はある工業エンジニアに、スーパーコンピュータで働いていると話しました。 彼は答えた、 「素晴らしい! 私が働くビール工場のためにそれらの2つを手に入れるべきです。 私は困惑し、礼儀正しく微笑み、そして続けてきました。後で、それは私に打ち勝った:彼はおそらくスーパーコンピュータをいくつかの種類のラップトップとして想像しました - RGBライト、馬鹿げた仕様、もしかしたら物事が本当にファンタジーになったら液体冷却。 事実、IT以外のほとんどの人々(エンジニアさえ)は、スーパーコンピューター(supercomputer)が何であるか知らない。 だから、私が誰と話しているかによって、私はそれを非常に異なる方法で説明します。 High Performance Computing, or HPC) Explaining Supercomputers to a 12‑Year‑Old もし私がこれを12歳の若者に説明していれば、彼らはゲームのノートパソコンをよく知っているのであれば、私は次のようなことを言います。 「あなたのゲームノートパソコンには、10個のCPUコアとNVIDIA GPUがあることをご存知ですか? 僕が使っているスーパーコンピュータは 小さな町に電力を供給するのに十分な電力を消費し、 クールにとどまるために」 over a million CPU and GPU cores combined about 6,000 gallons of water 通常はそのトリックです。 そして、はい、彼らは何億ドルもかかりますので、残念ながら彼らはあなたの地元のビールショップの予算に適していません。 Who Owns Supercomputers? 米国では、主に連邦政府(特にエネルギー省)が、大学と提携していくつかの国立研究所をスポンサーしている。 他の連邦政府は独自のシステムを運営しており、いくつかの極めて裕福な企業もそうしています(サウジアラビアのARAMCOは、例えば、独自のスーパーコンピュータを持っています)。 How Do You Measure “Fast”? 正確に走れない スーパーコンピュータをベンチマークと呼ぶ 危機 その代わりに、呼ばれるプロジェクトがあります。 1993年に始まり、世界で最も強力な500の非分散型コンピュータシステムをランク付け、文書化しています。 . Top500 HPL (High Performance Linpack) HPLは、コンピュータが巨大な数学の問題、すなわち線形方程式の密集したシステムをどれだけ速く解決できるかを測定する。 非常にシンプルな言葉で、それは何かを解決します: A x = B どこ: A is a giant matrix (think millions by millions) (Aは巨大なマトリックス) x と b は vector です。 この問題を解決するために、HPLは主にガウシアの排除を用いる――解決策がなくなるまで変数を排除する体系的な方法である。 Parallelism: One Problem, Thousands of Brains もちろん、一台のコンピュータがマトリックス全体を処理することはありません。 代わりに、マトリックスはブロックに切断されます. Each compute node (or group of CPU/GPU cores) works on its own chunk ノードは、ローカルで計算を行い、行を除去し、値を更新し、Slingshot または InfiniBand などの超高速相互接続を介して他のノードと更新されたデータを共有します。 at the same time 何千ものノードが絶えず話し合っているとき、共通の言語が必要です。 MPIは「メッセージを伝えるアプリケーション・プログラミング・インターフェイスであり、プロトコルと、その機能がどのような実装においてもどのように振る舞わなければならないかについてのセマンティックな仕様を備えています。 MPI (Message Passing Interface) MPI は HPC のパラレル プログラミングの事実上の標準です. If you are running HPL, you are running MPI. HPL の最終結果は、秒あたりの浮動点操作として報告されます。 scaled up to: FLOPS GigaFLOPS (109) — 毎秒数十億の計算。 TeraFLOPS(1012) - 1秒あたり3兆円.今、我々は温暖化している。 PetaFLOPS(1015) — quadrillions per second. Things start getting serious here. ペタフロップス(1015) — quadrillions per second. ここで物事が真剣になっていく。 ExaFLOPS(1018) — quintillions per second. At this point, the numbers cease to be intuitive and begin to be philosophical. この時点で、数字は直感的でなく、哲学的になるようになります。 (それぞれのステップは、脳がすでに傷ついていない場合に、前回のステップよりも千倍大きい。 A Bit of Supercomputing History トップ500リストの最初のシステムは、 1993年 思考機械会社 CM‑5 (Connection Machine) 面白い事実:CM‐5が映画に登場 コントロールルームに座り、背景に赤いライトが点灯し、ハリウッドは強力なコンピュータが常に少し危険に見えることを知っていた。 ジュラシックパーク Welcome to the Exascale Era 世界初のスーパーコンピューター、 2022年5月30日にエクサフロップ障壁を越えた。 Frontier Frontierは4つの350馬力ポンプを使用して液体冷却され、毎分約6000ガロンの非事前冷却水を循環させます。 それは約40メガワットの電力を消費します - 約15,000のシングルファミリーハウスが使用するもの。 アン は: exaflop 1 秒あたり 1 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 万 それを視点に置くには、もし地球上のすべての人が実行したならば、 , it would take エクサスケールコンピュータが行うものと一致するために . one calculation per second over four years one second The Top Exascale Systems (as of November 2025) El Capitan、Frontier、Auroraは、米国エネルギー省の研究所に設置されている3つのエクサスレールスーパーコンピュータです。 Rank Name Model Site Total cores Performance in exaflops CPU Accelerator Operating System Interconnect 1 El Capitan HPE Cray EX255a Lawrence Livermore National Laboratory, California, USA 11,340,000 1.809 AMD 4th Gen EPYC 24C 1.8GHz AMD Instinct MI300A TOSS Slingshot-11 2 Frontier HPE Cray EX235a Oak Ridge National Laboratory, Tennessee, USA 9,066,176 1.353 AMD Optimized 3rd Generation EPYC 64C 2GHz AMD Instinct MI250X HPE Cray OS Slingshot-11 3 Aurora HPE Cray EX - Intel Exascale Compute Blade Argonne Leadership Computing Facility, Illinois, USA 9,264,128 1.012 Intel Xeon CPU Max 9470 52C 2.4GHz Intel Data Center GPU Max SLES Slingshot-11 4 JUPITER BullSequana XH3000 Jülich Supercomputing Centre, Germany 4,801,344 1.0 Nvidia GH Superchip 72C 3GHz NVIDIA GH200 Superchip RHEL NVIDIA InfiniBand NDR200 1 キャプテン HPE クレー EX255a Lawrence Livermore National Laboratory, カリフォルニア, アメリカ 1140万 1.809 AMD 4th Gen EPYC 24C 1.8GHz AMD Instinct MI300A トス シングル11 2 国境 HPE クレー EX235a Oak Ridge National Laboratory, Tennessee, アメリカ 6666 たった今 1.353 AMD Optimized 3rd Generation EPYC 64C 2GHz AMD Instinct MI250Xについて HPE Cray OS シングル11 3 オーロラ HPE Cray EX - Intel Exascale Compute Blade Argonne Leadership Computing Facility, イリノイ州, アメリカ 9位 264128 1.012 インテル Xeon CPU Max 9470 52C 2.4GHz インテル データセンター GPU Max スレス シングル11 4 木星 バルセカナ XH3000 ジュリヒス・スーパーコンピュータ・センター(Jülich Supercomputing Centre) 4位 801 344 1.0 NVIDIA GH スーパーチップ 72C 3GHz NVIDIA GH200スーパーチップ RHEL NVIDIA インフィニバンド NDR200 *TOSS stands for Tri-Lab Operating System Stack and is a Linux distribution based on Red Hat Enterprise Linux (RHEL) that was created to provide a software stack for high performance computing HPC clusters for laboratories within the National Nuclear Security Administration (NNSA). そして、あなたがたの税金はこの獣にどのように費やされているのか...。 Name Uses El Capitan National security simulations (e.g., stockpile stewardship) High‑fidelity modeling & physics simulations Complex scientific modeling & AI‑driven workflows Frontier Broad scientific research Physics & engineering simulations Climate and materials science AI and computational science applications Aurora Aerospace & airflow research Cancer research & materials discovery Energy systems modeling Large‑scale data analysis & scientific simulation キャプテン 国家安全保障シミュレーション(例えば、倉庫管理) High-Fidelity Modeling & Physics Simulations(高信頼性モデリング&物理シミュレーション) 複雑な科学モデリング & AI‐driven workflows 国境 広範な科学研究 物理・エンジニアリング・シミュレーション 気候と材料科学 AIとコンピュータサイエンスのアプリケーション オーロラ 航空宇宙&空流研究 がん研究&材料の発見 エネルギーシステムモデリング 大規模なデータ分析と科学的シミュレーション サプライヤーと国 スーパーコンピュータシェア What Comes After Exascale? 最初のペタフロップコンピュータ 2008年にデビューしたので、 エキスカルに到達する。 Roadrunner 14 years では、次は? 機械は1秒間に1021回の浮動点操作ができる。 Zettascale そこに着くのは簡単ではないでしょう 新しいシステムは、 最高のスーパーコンピュータの半分ほどのコアを持つエクサスケールパフォーマンスを達成しました。最新のスーパーコンピュータは400Gbpsスイッチを持っています、それで最高のスーパーコンピュータのネットワーク速度の2倍です。すべての良い兆候です。しかし、単にトランジスタの縮小とネットワーク速度の増加は私たちをそこまで連れて行くだけです。 JUPITER 新しいアイデアが必要になるかもしれない、根本的に異なるアーキテクチャ、専門的な加速器、ある日には量子コプロセッサさえ必要になるかもしれない。 それまでは、エネルギー省のように、すでに新たな強力な機械の波が投入されている。 そして そして、フランスの . Lux Discovery Alice Recoque スーパーコンピュータのレースは、静かに、気候制御された建物で、水、電気、そして馬鹿げた数学の量で供給されています。
