ハイパフォーマンスコンピューティングにおける転換点：ハイペリオン・リサーチの見解

Doug Eadline　　オリジナル記事「Tipping Points in HPC: A Hyperion Research Perspective」

HPCが大きな変化を遂げていることに異論を唱える者はいないだろう。生成AIの出現により、IT市場全体がAIの未来へと傾き、ハードウェアからデータセンターまであらゆるものに影響を与えている。LLM（2022年に一般公開）の出現以前は、HPCは最新かつ最高のCPUとGPUを使用して年々進歩していた。HPCwireが指摘してきているように、HPCは今、HPC、AI、ビッグデータを加速の好循環に結びつける転換期を迎えつつある。

HPCは過去にも転換期を経験している。今年、SC24のハイペリオン・リサーチ・ブレックファストで、CEOのアール・ジョセフ氏はこれまでのHPCにおける2つの転換期を指摘し、3つ目の転換期を紹介した。ジョセフ氏は、コンピュータの能力が以前には不可能だったことを可能にするレベルに達した時を転換期と定義している。同氏は、これらの転換期はしばしば以下のような要因によってもたらされると述べている。

• コンピュータの処理能力の向上により、コンピュータが重要なタスクを実行できるようになる
• 場合によっては、コンピュータのコストが大幅に低下し、より多くのユーザが重要な問題にコンピュータを利用できるようになる
• また、強力なデータセットやソフトウェア、およびアプリケーションを作成し、適用する専門家も必要となる

転換点1：バーチャル衝突実験用ダミー

ジョセフ氏が最初に指摘した転換点は、1980年代初頭にエンジニアたちが衝突する車（およびその他の物体）をシミュレートできるソフトウェアの開発に成功したことだった。車は最も重要なものだった。

それが実証されると、主要なメーカーはわずか数年でHPCへと移行した。新しい設計の物理的なプロトタイプを構築する代わりに、仮想モデルを開発し、テストにかけることが可能になった。この機能により、大幅なコスト削減と、テストと改良を桁違いに短い時間で完了することが可能になった。その結果、自動車設計は劇的に改善され、安全性も向上した。衝突試験に加え、エンジン動作やシャーシの空力特性をシミュレーションするモデルも開発された。

フォルクスワーゲン・ポロが時速50キロで剛性コンクリートバリアに正面衝突するシミュレーションに初めて成功した。（ESI 1986） (出典：EHA Wikipedia)

転換点2：x86の台頭

2000年代初頭、x86プロセッサは急速に開発されていた。各世代には、よりカスタム化され高価なHPCプロセッサに通常見られる性能や機能が含まれていた。多くのアプリケーションにとって、x86は「十分」であり、ギガビットイーサネット、Myrinet、InfiniBandなどの技術でクラスタ化することで、その能力は増幅され、世界最速のスーパーコンピュータのいくつかは、汎用コンポーネントで構成されていた。スーパーコンピュータの価格と「導入コスト」は10分の1から100分の1にまで引き下げられた。Cray、Convex、DEC、Sunなどの企業が提供する少量生産のカスタムプロセッサの多くは、コモディティ価格によるx86の低価格化に追随できなかった。

HPC市場におけるx86プロセッサの成長（出典：ハイペリオン・リサーチ）

転換点3：生成AIが質問に回答

2022年11月、ChatGTPが生成AIで何が可能かを世界に示したとき、世界は注目した。これらのシステムには、Top500クラスのマシンよりも大規模なコンピューティング、データセットとデータ処理のための膨大なストレージ能力、そして大規模なデータセンターにおける前例のない量の電力と冷却が必要となる。これらの変化は、科学技術におけるLLM（大規模言語モデル）やLQM（大規模数量モデル）の推進につながると期待されている。

HPC/AIの第3の転換点は始まったばかりであり、AI推論（AIモデルを使用して物事を実行すること）がより大きな市場となるにつれ、今後も成長を続けると予想されている。

ハイペリオン・リサーチ社は、オンプレミスHPC/AIサーバの予測を、7%成長の150億ドル市場から、15%成長の210億ドル市場へと上方修正した（出典：ハイペリオン・リサーチ）

HPC/AIの成長

ハイペリオン・リサーチの多くのプレゼンテーションと同様に、市場成長を予測する貴重なチャートや表が多数掲載されている。ジョセフ氏によるプレゼンテーションの全文は、こちらから入手可能だ。

プレゼンテーションの一部として、ジョセフ氏は、オンプレミスとクラウドの支出を合わせたHPC/AIの5年間の市場予測の概要スライドを共有した。この市場は、2028年までに855億ドル（米国）に達すると予測されている。

ブレックファスト・ミーティングでは、ストレージ、量子コンピューティング、インターコネクト、クラウドなど、ハイペリオンによるHPC/AI市場予測の多くを含む、さらに多くのトピックが取り上げられた。プレゼンテーションの全セットは、ハイペリオン・リサーチのウェブサイトから入手可能である。

ユーザ・フォーラムをお忘れなく

ハイペリオン・リサーチは、年間を通じて有益なユーザ・フォーラムを提供している。第88回ユーザ・フォーラムは、4月8日～9日にニューメキシコ州サンタフェで開催される。例年通り、ハイパフォーマンス・コンピューティング（HPC）サイトの最新情報や、産官学のエンドユーザによる新たな発見など、興味深い講演者とトピックが予定されている。トピックとパネルの一覧は以下の通り。

• 新しいテクノロジーをHPCとAIに適用する
• 産官におけるAIのユースケース
• サイバーセキュリティの最新情報と懸念事項
• HPCと量子コンピューティングの融合パネル
• AI、トレーニング、およびモデリング/シミュレーションにおけるクラウドの利用
• 政府機関/サイト最新情報（エクサスケール・サイトに関する最新情報も含む）
• AI、ML、DL、LLM、生成モデルが世界をどのように変えているか
• 将来のテクノロジー
• ハイペリオン・リサーチによる最近の市場動向と調査結果

第88回ユーザ・フォーラムの参加登録は、4月8日～9日にニューメキシコ州サンタフェで開催される。