KEKスーパーコンピューターシステム

KEKではスーパーコンピューターシステムを運用し、これを利用した素粒子・原子核物理、物性物理、加速器科学のシミュレーション研究を推進しています。

2011年度より、新システムが稼働がします。2011年9月に、システムA: 日立SR16000モデルM1(ピーク性能 54.9TFlops、総メモリ容量 14TB)が稼働を開始しました。共有メモリによる高性能計算のためのシステムで、自動並列化によって様々なアプリケーションを高速に実行できます。 2012年3月には、システムB: IBM Blue Gene/Q も稼働開始の予定です。2012年中のシステム増強を経て、ピーク性能1.259PFlops, 総メモリ96TBを持つ、大規模並列計算用システムとして活躍が期待されています。

日立SR1600モデルM1

IBM Blue Gene/Q

2006年3月から2011年1月まで運用した前システム(日立SR11000モデルK1、IBM System Blue Gene Solution)を利用した研究の大きな成果としては、以下のような例があります。

* 量子色力学における自発的対称性の破れを厳密に実証
http://www2.kek.jp/ja/news/press/2007/supercomputer2.html

* KEKのスパコンで核力の起源を解明
http://www2.kek.jp/ja/news/topics/2007/supercomputer.html

* ブラックホールの内部構造、解明へ－超弦理論の予測をスパコンで検証－
http://www2.kek.jp/ja/news/press/2008/BlackHole.html

また、加速器シミュレーションを通して、SuperBファクトリーやJ-PARCの加速器の運転や開発にも大きな役割を果たしています。

大規模シミュレーションを支援するシステムの整備も行っています。格子QCDシミュレーションでは、大きな計算資源を使って作ったデータを多くの研究者が利用できるように、データ共有のためのデータグリッドJapan Lattice Data Grid (JLDG)を運用しています。KEKスーパーコンピューターを利用した研究のデータも、国内および世界中の研究者が利用できるように公開されています。

補足説明

* テラフロップス(TFlops)
1秒間に1回の浮動小数点演算(実数の足し算、掛け算)を行うことができる性能を1Flops と呼び、Tはその10の12乗(1兆)倍を表しています。つまり1TFlopsは1秒間に1兆回の演算が可能な性能を表しています。

* 共有メモリによる高性能計算
最近の高性能計算では複数の演算プロセッサを使うことは不可欠になっています。同じメモリを共有する複数のプロセッサを利用して高速に計算を行うのが、共有メモリタイプの計算機です。コンパイラが自動的に並列化を行うなど、並列計算用に特別なコードを開発せずにすみ、並列化に向かないタイプの計算でも性能を発揮できるという利点を持つので、幅広いユーザに利用されています。

* 大規模並列計算
数百以上の多数のプロセッサを使わなければならないような大規模シミュレーションでは、共有メモリを使った方法では十分な性能を出せません。このため大規模計算では、プロセッサ毎にメモリを持ち、通信によってデータのやりとりを行うタイプの計算機が用いられています。並列計算のためのプログラムの開発が必要となり、どのようなアプリケーションでも高性能が発揮できるとは限りませんが、非常に大規模な計算が可能になります。

* 格子QCDシミュレーション
陽子や中性子は、クォークと呼ばれる素粒子から形作られていますが、その間に働く力（強い力）を記述している量子色力学(QCD)は、数学的に解くことが非常に難しい理論として知られています。この理論から何が起こるかを調べるために、時間と空間を格子に近似し、数値的に扱えるようにしたものが格子QCD シミュレーションで、強い力の性質を調べるために盛んに研究されています。

* Japan Lattice Data Grid (JLDG)
格子QCDシミュレーションで作られたデータを公開・共有したり、研究機関の間で高速に転送したりするための仕組み。いろいろな場所に分散したデータサーバを、あたかも一つのもののように見せる、データグリッドと呼ばれる技術が使われています。大学や研究機関を結ぶ高速通信ネットワーク、SINETの上に構築され、筑波大学と産業技術総合研究所で開発された、Gfarmというシステムを利用しています。世界中で格子QCDデータの共有を進める、International LatticeData Grid (ILDG) の日本に窓口の役割も果たしています。

KEKスーパーコンピューターシステム

KEKではスーパーコンピューターシステムを運用し、これを利用した素粒子・原子核物理、物性物理、加速器科学のシミュレーション研究を推進しています。

補足説明

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