【計算】スパコン「ツバメ」旋風　省エネ性能で世界一

。電力効率（１ワット当たりの計算性能）は、前回の昨年11月に１位だった米エヌビディア製のスパコンの約1.5倍。
１ワット当たり毎秒141億回の演算ができる。

　東工大は2006年から「ツバメ」と名付けたスパコンを使い始め、改良を続けてきた。今回のツバメ3.0は「これまで
培ってきた成果の集大成といえる」。設計を主導してきた松岡聡教授は胸を張る。

　同ランキングでは日本勢が上位を独占した。２位はヤフージャパンの「クウカイ
」、３位は産業技術総合研究所の「産
総研ＡＩクラウド」、４位は理研の「ＲＡＩＤＥＮ」だった。単純な計算性能を
競う「トップ500」で１、２位が中国、３位がスイス製だった。スピード競争では
太刀打ちできない日本勢は、実用性を重視して省エネに力を注いでいるといえる。

　グリーン500の上位機の多くがＣＰＵ（中央演算処理装置）に米インテル製、
ＧＰＵ（画像処理半導体）にエヌビディア製を採用する。いずれも計算性能に
優れる。ツバメ3.0はこのＣＰＵを1080基、ＧＰＵを2160基搭載した。計算機
全体の設置面積は京の２％以下のコンパクトな設計だ。

　スパコンの計算能力を高めるだけならＣＰＵやＧＰＵの数を増やせばよい。
省エネ性能向上には消費電力を抑える手法も欠かせない。ツバメ3.0が栄冠に輝
いたのは「一つ一つの細かな工夫が実った結果だ」と設計を担った日本ＳＧＩの
三輪聡・第一システムコンサルティング部長は話す。

　代表的な工夫が冷却方式だ。多くの計算装置を使うスパコンは稼働中に大量の熱が
生じる。冷却にかかる消費電力を抑えるのが省エネ性能を高めるポイントだ。ツバメ3
.0が採用したのは水で直接冷やす「水冷方式」。冷却塔から水を送り、ＣＰＵやＧＰＵ
を隅々まで冷やす。

　夏の外気温に近いセ氏32度の水を使ったのが特徴だ。装置の間を巡って熱を受け取る
と40度になり、余熱を大気に放出して再び循環させる。もっと冷たい水を用いる方がよい
と思えるが、生温かい方が冷却用の電力などが不要になり、省エネ性能が高まる。

　従来のスパコンの多くは、外気で直接、機器を冷やす「空冷方式」を採用してきた。
設備の保守管理が容易だが、大規模な設備が必要で多くの電力を消費する。絶縁性の液体
に浸す「液浸方式」もある。冷却の効率では有利だが高価な液体が必要で、液漏れなどを
防止するシステムの保守管理に手間がかかる。

　ただ、２位のヤフージャパンのスパコンは最新の液浸方式、３位の産総研は空冷方式を採用し
た。それぞれの冷却方式が競っている。

　ツバメ3.0は計算を高速化する工夫もした。ＧＰＵ間で直接データを送り合うことだ。加えて、
計算装置間をまたぐ「システム全体のやり取りも大幅に高速化できた」と松岡教授は説明する。
従来はいったんＣＰＵを経由していた。データの転送時間が短くなり、省エネと計算性能の両立
につながった。

　ツバメ3.0は学生や企業などのＡＩ研究に広く利用してもらう方針だ。例えば、画像認識の向上
や自動運転の実現に不可欠な大量のデータを学び特徴を自力で見つけ出す「深層学習（ディープラーニング
）」技術。エヌビディア製ＧＰＵは深層学習に使う「半精度計算」が得意だ。

　気象予測や地震・津波の詳細な模擬実験（シミュレーション）、新薬の開発など従来の科学技術
計算で使ってきた「倍精度計算」の能力もツバメ3.0は高い。「計算ができる幅や性能は大きく向上する」と
東工大の青木尊之教授は期待を込める。

　ツバメ3.0で培った技術を生かした新たなスパコンが、年度内にも東京大学柏キャンパスに完成する。産
総研の「ＡＩ橋渡しクラウド」だ。ＡＩ向け計算では、ツバメ3.0の約３倍以上の性能になる。ＡＩの進化
はスパコンの進化によって支えられているといえそうだ。（松添亮甫）

【計算】スパコン「ツバメ」旋風 省エネ性能で世界一

【計算】スパコン「ツバメ」旋風　省エネ性能で世界一