２０２１年ころに世界最速を目指す次世代スーパーコンピューター（スパコン）「ポスト京」の製造が始まった。理化学研究所と富士通の共同開発により、１１年に世界最速の座を射止めた「京」の後継機で、エクサ（１００京）スケールの計算能力を射程に入れる。スパコンはハイテク競争の象徴。令和に至る平成３０年間はコンピューター開発の頂上決戦として、日米間で火花を散らしてきた。

ベクトル時代　米クレイが先駆者

　９０年代前半―。パソコンは１６ビットから３２ビット機へのシフトが本格化し、業務用では６４ビットの縮小命令型（ＲＩＳＣ）プロセッサーが登場するなど、コンピューター業界は活気づいていた。

　当時、スパコン商戦は多数の演算を一括処理するベクトル型の専用プロセッサーが全盛期にあり、米クレイが先駆者として名をはせていた。その後、汎用プロセッサーで構成するスカラ（並列処理）型が台頭し、スパコンの勢力図はスカラ型へとシフトした。

　ベクトル型にこだわったのはＮＥＣ。半年ごとに更新されるスパコンの性能評価ランキング「トップ５００」で、ＮＥＣが海洋研究開発機構に納入した「地球シミュレータ」が０２年に断トツで１位となり、２年半に渡り世界１の座に君臨した。

　地球シミュレータは日本の実力を世界に知らしめたが、０４年に米ＩＢＭに１位を奪取されてからは、日本勢はスパコンの性能番付の上位からは遠ざかった。スパコンは開発投資が膨大なことから“金食い虫”ともやゆされていた。

京速時代　基幹技術、位置付け明確

　日米再逆転から７年―。理研と富士通が共同開発した“京速マシン”がトップ５００で、１位の座を射止めたのが１１年。京の開発を巡っては、政府の事業仕分けで「２位ではだめなのか」と、やり玉に挙がった。これには日本の歴代のノーベル賞受賞者５人がそろって抗議し「２位ではどうか、とは愚問。科学や技術を全く知らない人の言葉だ」と指摘するなど、国家基幹技術としてのスパコンの位置付けが明確となった。

　スパコンの心臓部であるプロセッサーの開発は、微細化によるトランジスタの集積度の向上と、消費電力をいかにコントロールするかが課題となる。富士通の本車田強ＡＩ基盤事業本部プロセッサ開発統括部長代理は「ムーアの法則（集積度が１年半―２年ごとに２倍になる）に沿って進展する一方で、周波数は消費電力に伴う問題で０５―０７年ころに頭打ちとなった」と指摘する。


　これを受けて、プロセッサーの技術進化はマルチコア（複数回路）化や、一つの命令を同時に複数のデータに適用する「ＳＩＭＤ」方式の拡充へとシフト。さらに１０年代からは画像処理半導体（ＧＰＵ）などのアクセラレーターが台頭した。

トップ５００に新潮流　米が中国に待った　

　こうした変革の中で頭角を表したのが中国勢。トップ５００で世界１位に踊り出たのがここ数年の兆候だ。

　これに待ったを掛けたのはＩＢＭ。米エネルギー省傘下のオークリッジ国立研究所に納めたスパコン「サミット」で１位を奪回した。

　直近の２０１８年１１月のランキングでもＩＢＭ機が１、２位だった。サミットでは「ＣＰＵ（中央演算処理装置）＋ＧＰＵ」という異なる種類のプロセッサーを組み合わせ、用途に応じて得意な処理を分担させる「ヘテロジニアス（異質の）コンピューティング」を志向した。

　ＩＢＭは専用機としてのスパコン開発は選択しなかった。ＣＰＵを担う独自プロセッサー「パワー９」と、米エヌビディアのＧＰＵ、業界標準の「インフィニバンド」に準拠した米ベラノックス製の接続方式を組み合わせ、３社連合で米エネルギー省の要求に応えた。

　エヌビディアはＧＰＵの高速処理に当たり、プロセッサー間をつなぐ汎用の通信規格「ＮＶリンク」を提唱。ＩＢＭはＮＶリンクをいち早くパワーに取り入れるなど「それぞれが得意とするオープン技術を出し合い、エネルギー省が示す仕様を満たした」と間々田隆介日本ＩＢＭサーバー・システム事業部コグニティヴ・システム事業開発ＡＩ推進部部長は説明する。

アームの台頭　知財生かし存在感

　もう一つの潮流は、英アーム仕様のプロセッサーを搭載したスパコンの台頭だ。プロセッサーは“ポストインテル”としても有望視されている。米マーベル傘下のカビウム（カリフォルニア州）が開発したアーム仕様のプロセッサー「サンダーＸ２」は、米ヒューレット・パッカード・エンタープライズ（ＨＰＥ）、米クレイ、台湾ギガバイトの３社が採用する。

　ポスト京の心臓部である新型６４ビットプロセッサー「Ａ６４ＦＸ」もアーム仕様。Ａ６４ＦＸは命令セットに加え、ハードウエアの実装もアーム標準に基づき、アーム標準の他のソフトウエアも動く。これが富士通の従来のスパコンとは大きく異なる点だ。

　富士通は京では高性能サーバーで実績を持つ「スパーク」プロセッサーをベースに独自にＣＰＵを作り込んだが、ポスト京ではアーム仕様に切り替え、長年培ってきたプロセッサー設計の知財を結集し、理研とのタッグで首位奪還に挑む。「Ａ６４ＦＸのマイクロアーキテクチャーは当社独自のもの。これに磨きを掛けて、アームのエコシステム（協業の生態系）の中で存在感を示したい」と本車田部長代理は語る。ポスト京は令和３年ころに世界最速を目指す。
（文＝編集委員・斉藤実）