欧州連合は、「EUホライズン2020」イニシアチブを通じて2,000万ユーロの助成金を受け、2022年から2023年の間にヨーロッパに400ペタフロップスのスーパーコンピュータを導入することを目指している。このスーパーコンピュータは、スーパーコンピュータの性能の可用性に関して世界の均衡を取り戻すことを目指すEuroExaプロジェクト傘下で開発されている。
このスーパーコンピュータは、AMD、ARM、その他複数のベンダーの技術を採用し、最大30MWの電力を消費しながら、理論上最大400ペタフロップスのスループットまで拡張できると予想されており、いわばヘテロジニアス・スーパーコンピュータと言えるでしょう。このスーパーコンピュータは、システムの端から端まで約40メートル、輸送コンテナ30個分に相当する面積を占めると予測されています。
EUは、シリコン製造と高性能コンピューティングシステムへの投資の両面において、比較的競争力が低い状態にあります。2021年6月現在、TOP 500組織によると、EU全体で稼働中のスーパーコンピュータはわずか92台で、ブレグジット発生時の103台から11台減少しました。一方、米国は122台のスーパーコンピュータを運用しており、世界トップ10のスーパーコンピュータのうち5台を保有しています。また、中国は188台のスーパーコンピュータを保有しており、そのうち2台はトップ10に入っています。
日本は、Armプロセッサを搭載した世界最高性能のスーパーコンピュータ「富岳」によって、スーパーコンピューティングの王座を独り占めしました。しかし、スーパーコンピュータは、ある意味では未来の通貨であり、研究の規模と質の限界を象徴する存在でもあります。例えば、現在も続くCOVID-19パンデミックのワクチン開発には、スーパーコンピュータが不可欠でした。
これが、EUがスーパーコンピューティング分野への（再）投資を決定した背景であり、今後登場するEuroExaはその重要な一歩となるでしょう。EuroExaは、現時点では400ペタフロップスの性能が見込まれており、富岳（500ペタフロップス）のすぐ下に位置し、200ペタフロップスの性能を誇る米国最強のスーパーコンピュータ「Summit」の2倍の性能を発揮し、その性能を上回るのに十分な計算能力を提供します。
2,000万ユーロの助成金の一部は基本的なハードウェア費用に充てられ、EUは真のヘテロジニアス・スーパーコンピュータの実現を目指しています。AMDは、計算の基盤となるEpyc CPUを提供します。Armコアはデータ圧縮要素として使用され、同じ帯域幅でより多くのデータをシステム全体に流すことができます。一方、Maxelerはデータフロー制御システムに必要なFPGA（フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）IPを提供します。これは基本的に、ハードウェア・アクセラレーションによって、データがスーパーコンピュータの必要な部分に可能な限り高速かつ効率的に送信されるようにします。
実際に採用されるFPGAはザイリンクス製で、マクセラー社はザイリンクスのパートナープログラムにおけるアライアンスメンバーとして、ザイリンクスの緊密な協力関係を築いています。AMDがザイリンクスを350億ドルで買収する手続きを進めていることはご記憶にあるかもしれません。複数の規制当局が既に承認を与えており、買収は順調に進んでいるようです。AMDによるザイリンクスの買収は、合併が完了する前から既に成果を上げているようです。そのため、AMDとザイリンクスがEuroEXAプロジェクトにハードウェアを提供しているのは、決して偶然ではないでしょう。
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スーパーコンピュータの拡張は比較的簡単そうに聞こえるかもしれません。必要なのは、データを処理するハードウェア、それを動かす電力、コンピュータが溶けないようにする冷却システム、そして実際に構築するためのスペースだけです。これらだけでも十分に複雑ですが、それぞれの決定には多くの要素が絡み合っており、天然資源の入手可能性、地域の電力供給（およびバックアップ電源システム）の品質と容量など、さまざまな要素が考慮されています。
助成金の一部は、例えば、ほとんどのパソコンやスーパーコンピュータで一般的に使用されている空冷方式に代わる、新しい液浸冷却システムの開発に使用されます。スーパーコンピュータのハードウェアは非伝導性の媒体（普通の台所用油でも、ある程度は可能です）に浸され、ハードウェアから発生する熱を吸収します。その後、余分な熱を除去する冷却システムを通過します。
この助成金は、ハードウェア導入費用の支援だけでなく、研究開発にも充てられます。これには、グローバル共有メモリアーキテクチャであるUNIMEMなどの新しいハードウェアおよびソフトウェアソリューションの開発が含まれます。スーパーコンピュータの拡張においてますます重要になっている障害の一つは、最も基本的な問題であるデータです。スーパーコンピュータは、CPU、GPU、FPGAなどの何百万ものハードウェア部品をすべて並列に動作させ、ワークロードを何百万もの小さな部分に分割して個別に処理することで、膨大な計算能力を実現します。しかし、可動部品が増えるほど、データを異なる処理段階、そしてハードウェア部品からハードウェア部品へと渡す能力が重要になります。そこでボトルネックが発生する可能性があります。
スーパーコンピュータは毎秒数千兆回の計算を実行できるかもしれませんが、データの流れが止まると、コンピュータの一部が次のワークロードを受け取るまでアイドル状態になり、理論上の最高性能が低下します。助成金の一部は、膨大な量のデータをシステム内で移動させることができるインターコネクトの改良と開発にも充てられます。ここで、MaxelerのIPを搭載したFPGAの活用が重要になります。FPGAは基本的に柔軟なハードウェアチップであり、処理が必要なデータに応じて物理的な構成をリアルタイムで変更します。
これらすべてのハードウェア部品の連携を容易にするため、この助成金は共同設計推奨ドーターボード（CRDB）の開発にも活用されています。CRDBはAMD、Arm、Maxeler製のすべてのハードウェア部品を統合し、スマートIOコントローラへの直接接続を可能にし、ストレージおよび通信サービスをアプリケーションホストと統合します。これらのCRDBユニットは拡張可能で、4つのマルチキャリアにまたがって16個のCRDBモジュールを展開することで、単一のOpen Compute Unitブレード（1OU）を構成します。
EuroExaプロジェクトが来年どれほどの成果を上げるか、見守っていきたいと思います。EUの研究開発を支援するEU向けスーパーコンピュータの開発・導入という目標は、まさに意義深いものです。同時に、たとえ代理で（そして最悪の場合でも）世界に貢献することにもなります。これは私たちにとって非常に良いことだと思っています。
Francisco Pires 氏は、Tom's Hardware のフリーランス ニュース ライターであり、量子コンピューティングに関心を持っています。
