• 地球シミュレータの1.5倍の演算性能を一人の研究者が占有して実行可能
• 理研で開発した専用計算機（MDGRAPE-3）を計算機センターに導入

1.

経　緯

RSCCは、2004年3月に理研の研究活動を支援することを目的として設置しました。Linuxクラスタを中心にベクトル計算機、専用計算機（導入時はMDGRAPE-2）の3種類の計算機を組み合わせた複合型のシステムで、それぞれの計算機が得意な計算を行うことで、理研のさまざまな研究分野で利用されています。 　Linuxクラスタシステム（総演算性能12.4TFLOPS）は、インテル® Xeon®プロセッサー 3.06GHzを2個搭載したPCサーバを1,024ノード※6（全部で2,048CPU）。ベクトル計算機システム（NEC SX-7/32）は、理論演算性能282.5ギガフロップス（GFLOPS）、主記憶256GB。専用計算機部分はMDGRAPE-2ボードを搭載したLinuxクラスタ（20ノード）となっています。 　Linuxクラスタシステムは、1ノード2CPU（Intel Xeon 3.06GHz）で1,024ノードから成り、5つのセグメントで構成しています。最大のセグメントは512ノード1,024CPU で、各ノード間をInfiniBand（インフィニ・バンド）（双方向通信可能で片方向8Gbps）ネットワークで内部接続しています。残りのノードは128ノード毎に4 つのセグメントを構成し、InfiniBand 接続が1セグメントで、他の3つのセグメントはMyrinet（ミリネット）（双方向通信可能で片方向2Gbps）ネットワークで内部接続しています。さらに、各ノードは通常のGigabit Ethernet（ギガビット・イーサーネット）でも接続されています。このLinuxクラスタシステムは、LINPACK※7ベンチマークプログラムで8.029TFLOPSという非常に高い実効性能を達成し、2004年6月に発表された「TOP500スーパーコンピュータリスト」では世界で第7位、国内では第2位でした（2004年4月21日プレスリリース）。 　3種類の計算機を組み合わせたRSCCは、遺伝子やタンパク質の構造・機能解析等のバイオインフォマティックス分野、流体計算や核物理、量子化学などのコンピュータ・シミュレーションや計算科学など幅広い分野で利用されています。特に創薬などにおけるタンパク質の分子動力学シミュレーションをより高速に処理するために、これまで利用してきたMDGRAPE-2の50倍の性能を持ったMDGRAPE-3を2007年2月に導入、4月2日から理研の研究者へサービスを開始する予定です。

2.	性 能
	MDGRAPE-3は、理研の開発した世界最高速の分子動力学シミュレーション専用LSIチップである「MDGRAPE-3チップ」を24個搭載したユニット16台（計384チップ）で構成されています。理論ピーク性能はMDGRAPE-3ユニット1つあたり4TFLOPS、合計で64TFLOPSとなります。そのため、RSCCシステム全体では、76.5TFLOPSとなります。RSCCでは、2004年3月の導入時からMDGRAPE-2ボード20枚（理論ピーク性能は1.2TFLOPS）を接続した分子動力学シミュレーション専用計算機を運用していましたが、MDGRAPE-3の導入によって理論ピーク性能は50倍となります。

3.	今後の期待
	とくに、MDGRAPE-3の導入によって、大規模な分子動力学によるシミュレーションが可能となります。分子生物学における生命現象の解明、新薬の研究開発、生物に学んだナノマシンの開発などに用いられ、ライフサイエンスやナノサイエンスでのシミュレーションに大きく貢献できるものと期待されます。

< ご参考 >
●	新RSCCシステムは、2007年4月21日（土）に開催される理研和光研究所一般公開で公開予定です。

<補足説明>

※1	フロップス（FLOPS）
	フロップス（FLOPS）=1秒間に何回浮動小数点演算ができるかを表す単位。ペタフロップス（PFLOPS）は1015FLOPS=1秒間に1,000兆回、テラフロップス（TFLOPS）は1012FLOPS=1秒間に1兆回、ギガフロップス（GFLOPS）は109FLOPS=1秒間に10億回の演算を行う能力を現す。
※2	MDGRAPE
	東京大学が1989年から天文シミュレーション計算機GRAPEを開発。その後、理研は同　システムをベースに分子動力学専用システムとしてMDM（MDGRAPE-2）を開発、2004年8月には世界最高速のMDGRAPE-3チップを開発した。 さらに、2006年6月にはMDGRAPE-3チップを計4,808チップ用いて1ペタフロップス（1秒間に1,000兆回の演算を行う能力）を実現する分子動力学シミュレーション専用コンピュータ・システムの開発に成功した（2006年6月18日記者発表）。2006年11月にはその一部を使ったシミュレーションで、汎用計算機に換算したときの実効計算性能185テラフロップスを達成した成果により2006年のゴードンベル賞（ピーク性能部門 Honorable Mention）を受賞した（2006年11月17日記者発表）。
※3	ゴードンベル賞
	ゴードンベル賞は、その年に行われた最高の高性能実用計算、最高の価格あたりの実用計算に与えられる賞で、1987年に始まった権威ある賞である。ゴードンベル賞には、4つの部門があるが、毎年全ての部門で表彰が行われるわけではなく、表彰するに値する論文がある時に、表彰が行われる。4つの部門は、次のとおり。 Peak performance based on sustained floating point operations per second Price per performance ratio measured in sustained flop/s per dollar of acquisition cost Special accomplishment for innovation in scalable implementation Scalability achieved through language construct
※4	分子動力学
	多体の原子間ポテンシャルの下で系の静的、動的安定構造や、動的過程（ダイナミクス）をコンピュータ・シミュレーションによって解析する手法。
※5	地球シミュレータ
	NECが開発した多目的型では世界最速（2003年現在）を誇るベクトル型並列スーパーコンピュータ。総プロセッサー数5,120個、最大理論演算性能は40TFLOPSに及ぶとされている。コンピュータ内に仮想地球を作り、大気や海水、地殻の状態を高速かつ高精度にシミュレーションでき、中長期的な環境変動や災害などの予測、解明に使用される。また、バイオ・ナノなど先進分野でも利用されている。
※6	ノード
	Linuxクラスタシステムを構成する一台一台のコンピュータ（PC）のこと。
※7	LINPACK
	LINPACK とは，米国のテネシー大学のJ.Dongarra 博士によって開発されたLU 分解による連立一次方程式の解法プログラムであり、スーパーコンピュータの世界的な順位を示すTop500リスト（毎年6月と11月に発表）を作成するためのベンチマークとして用いられている。

写真1

RSCCに接続したMDGRAPE-3（手前のラック）