世界のスーパーコンピュータとそれを動かす人々


7月 7, 2020

Green500:新たなリーダーは新顔

HPCwire Japan

Oliver Peckham

Top500リストは、世界で最も強力なベンチマークスーパーコンピュータがランク付けされているが、Green500では、1ワットあたりのFLOPSで最もエネルギー効率の高いスーパーコンピュータをランク付けするように並び替えられており、パフォーマンスの概念をスピードから切り離し、膨大なエネルギーを消費する傾向のあるマシンにおけるエネルギーの効率性を高める取り組みに光を当てようとしている。そして今、Green500に新しいリーダーが登場した:日本のAIスタートアップであるPreferred Networksが構築したMN-3システムである。

MN-3は、1ワットあたり21.1ギガフロップスという驚異的な性能を発揮し、Green500リストのトップに立った。このシステムは全体で1.62 Linpackペタフロップスを実現し、最新のTop500リストで394位を獲得している。Intel Xeon CPUとPreferred Networksの自社製MN-Core専用アクセラレータを組み合わせて使用するMN-3は、2019年に稼働を開始したPreferred NetworksのMN-2システムの後継機で、Nvidia V100 GPUを使用している。ただし、Preferred NetworksはGreen500トップの技術を販売する予定はないとしており、MN-3とその専用ハードウェアは同社の研究開発にのみ利用できるとしている。

MN-3が達成した1ワットあたり21.1ギガフロップスは、印象的であると同時に予断を許さないものである。冨岳は富士通アームベースのマシンで、415.5 Linpackペタフロップスという驚異的な性能で新しいトップ500リストを独占し、対応するGreen500リストでは9位にランクインしたが、MN-3の3分の2の効率、つまり1ワットあたり14.7ギガフロップスを達成している。エクサスケールシステムにおいては、MN-3でさえ1エクサフロップスを生成するのに47メガワットを必要とするのに対し、富岳では68メガワットを必要とする。例えるなら47メガワットの電力を生み出すために数十基の風力タービンが必要であり、これは一般家庭の電力数万戸分にあたる。

電力効率で首位となったMN-3は、Aurora、FontierやEl Capitanのような現在計画されているエクサスケールシステムが目標とする最大40メガワットの電力上限に対して15パーセント不足しており、アメリカ国防高等研究計画局(DARPA)が2010年代初頭に設定したエクサスケールシステムの目標である20メガワットには近づいていない(これらの目標では、それぞれ最低でも1ワットあたり25ギガフロップスと50ギガフロップスが必要とされる)。米国初のエクサスケールシステムとして計画されているAuroraは、40メガワットの制限内で1年半後に納入予定となっているが、システムの開発者はこの15パーセントのギャップを埋める必要があり、それをMN-3の何倍もの規模で実現する必要がある。

幸いなことに、MN-3は強力な企業に属している。Nvidiaの最新AIスーパーコンピュータであるSeleneは、1ワットあたり20.52ギガフロップを実現し、Green500リストにおいてMN-3の次にランクされており、27.5Linpackペタフロップスを出し、Top500リストの7位にもランクインしている。全体的に見ると、Top500の上位10システムの半分は、Green500の上位10にも入っている。

「Top500の上位10位までのシステムが、Green500の上位10位までのシステムに多く含まれています 」と、Top500リストの共著者であるEric StrohmaierはISC 2020でのTop500セッションで述べた。「これは非常に素晴らしい結果です。小さなシステムだけでなく、非常に大きなシステムも上位にランクインしているのです。私たちが長年行ってきた観察してきたことですが、HPCコミュニティは上からの革新を好むので、非常に大きなシステムが最初に新しい技術を導入することが多いのです。そして、そうした状況は今も変わらず続いています。」

プリファードネットワークスの勝利は、日本の連勝にも貢献している。日本は現在、Green500のリーダー(MN-3)とTop500のリーダー(富岳)の両方を擁しており、日本のシステムはGreen500のトップ10に3つの追加スポットを保持している。

全体的な電力効率も上昇している。「Green500の歴史を見ると、様々なアーキテクチャがあり、それらがどのように時間をかけて効率を向上させてきたかがわかります。MN-3がFugakuのようなArmベースのシステムに勝ったのは良いことですが、もっと重要なのは、このスライドの下にある青い点で、リストの中の平均的な電力効率の増加を示しています。それは、ピーク効率ほどではないにしても、これは継続的に上昇していることを示しています」とStrohmaierは述べている。

画像提供:Erich Strohmaier

 

ヘッダー画像:MN−3システム、画像提供:Preferred Networks