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43. 国家プロジェクト (2007/1/7)

1981年度からの 9 年間にわたって、通産省主導で「科学技術用高速システム」プロジェクトというものがあったようです。「ようです」というのは、その成果がどんなものだったか私もほとんど知らなかったからです。2000 年にでたこのプロジェクトの追跡評価報告書というものをみると、大体どんなものだったかわかります。この報告書の4ページをみると

 化合物デバイスを用いた汎用スーパーコンピューターの開発、という旗印は
 様々な事情の下で掲げられたものであったとはいえ、実現しておらず、目標
 設定の妥当性には問題が残る。

と書いてあって、まあ、その、要するに、そもそも目的設定が間違っていた。これは結果論かもしれないので始めた時点でどうとは言えないかもしれないけど、というものです。

平木らの SIGMA-1 の開発もこのプロジェクトの中で行われたものであり、これはアーキテクチャの実験的なシステムとしては画期的な成果だったと個人的には思いますが、そのあと続きがなかったのは確かです。但し、結局この時期に日本の各メーカーはシリコンバイポーラ技術でのベクトルプロセッサを開発、製品化していったわけで、この国家プロジェクトは直接の製品開発にはまったくつながらなかったことは間違いないところです。このプロジェクトの総予算は 230億円とのことです。

さて、このプロジェクトが終わると、 1992 年に通産省は技術研究組合・新情報処理開発機構(いわゆる RWCP)をスタートさせます。これは何が目的だったのかよくわからないプロジェクトなのですが、 10年間で 600億円が投入されました。初期の計画では、計算機アーキテクチャについては以下のような目標が掲げられています。

モデル複数のパラダイムをサポートする柔らかな実行モデルは、言語モデルとハードウェアの問題を埋める能力が必要である。また仮想的なコンピュータを実要素プロセッサにマッピングすることを許容するような柔らかさが必要である。
アーキテクチャアーキテクチャは様々なパラダイムを効率良くサポートする必要がある。したがって特定の応用を指向したものではなく、汎用のアーキテクチャでなければならない。超並列システムの効率的な実現のためには、将来のデバイス技術や実装技術を考慮したハードウェアアーキテクチャを研究することも重要である。
相互結合網相互結合網は計算速度と同等の高速な通信を提供しなければならない。また、動的な負荷分散、全体的な同期、全体的な優先度制御もサポートする必要がある。高速な相互結合網はシリコン技術による実現だけでなく光技術についても研究されるべきである。
頑健性・信頼性超並列システムで予想される部分的な故障に耐えるようなハードウェア指向の頑健性が研究されなければならない。システムを構成する要素は、自己診断、自己修復機能を持つ必要がある。システム全体はメンテナンスのためのアーキテクチャや機能を持ち、システムの信頼性を維持しなければならない。

とあります。このために、電総研で RWC-1 というシステムが開発されていました。どのようなものかは例えば RWC-1 の実装と評価という論文が参考になりますが、

ルールで 20万ゲート、 20mm角の巨大なチップで 50MHz、100Mflops というものだったようです。 20 mm 角にしてはゲート数が少なすぎる気がしますが、それはともかくこのチップで作ったシステムが 1998年時点でまだ評価中では、実用的な意味がすでにないのは明らかです。 Alpha なら既に 1Gflops を超える性能を実現した時期だからです。

そういうこともあって、このプロジェクトは5年目で方針転換をします。研究目的が

  マルチプロセッサシステムのハードウェア性能を効果的に利用するための並列
  化ソフトウェア技術を確立するとともに、様々なアーキテクチャの計算資源を、
  それらのアーキテクチャの相違を意識することなく利用することができる並列
  計算環境に必要な基盤技術等を確立する。また、先端的な並列アプリケーショ
  ンの実証的な開発を行う。

となっていて、新しいアーキテクチャを開発する、という目的自体がなかったことにされたわけです。この後期のプロジェクトからは、SCore、PM、SCASH といった興味深い成果がでています。この辺は、要するに Linux ベースの PC クラスタのためのソフトウェアです。まあ、その、 600億円の成果としてはどんなものかなあ、、、という気もしなくもありません。

さて、では、国家予算が日本のスーパーコンピューター開発に役に立っていなかったのか？というと、決してそんなことはありません。富士通で初期から計算開発に関わった三輪の FACOM 230-75 をみれば、富士通最初のベクトルプロセッサである 230-75APU の開発には初めから航技研の三好が関わっていたことがわかります。三好はその後の VP-200、数値風洞 (VPP500)、さらには NEC による地球シミュレータ(SX-6)と、商品に直結するスーパーコンピューターの開発につながる計画に関わりました。

また、筑波大学で上の RWCP と同時期に始まった CP-PACS 計画も、 1996年には 600Gflops のマシンを完成させ、 SR-2201 として開発を担当した日立が商品化することになります。

地球シミュレータにせよ、 CP-PACS にせよ、後知恵で評価すればこんなことはしないほうが良かったのに、という点は色々あるわけですが、それでも完成時に汎用でプログラム可能な計算機として世界最高速を達成し、ちゃんと商品になるものを開発できたのですから、そのような成果があったわけではない RWCP や科学技術用高速システムプロジェクトとは比較になりません。

これらのプロジェクトを比べると、成功したものはアプリケーションを絞って開発目標をはっきりさせたもの、あまり成果がでなかったものは良くわからない目標を掲げたもの、となっています。ここで重要なことは、アプリケーションを絞ったからといってそれにしか使えない計算機ができたわけではないということです。この辺はまあ GRAPE とは違うところで、我々はアプリケーションを絞って本当にそれしかできない計算機をつくってきたわけです。GRAPE は通産省のプロジェクトとは1-2桁予算が違うささやかなものなので、同じ基準で比べることに意味があるとも思わないですが、まあ、その、商業的に大きな成功を収めた、というわけではありません。 GRAPE-6 は商品化もされて、今までに 60Tflops 分くらい出荷されたようなので演算能力では例えば地球シミュレータの製品版の SX-6/7 より大きいかもしれませんが、演算能力あたりの価格が 1/100 なので市場規模としてはそんな程度です。

もちろん、科学技術用高速システムプロジェクトの場合は、そもそも要素技術の開発が目的であったわけで実際の計算機を作ることが主目的ではなかったから、直接商品になるような計算機ができなかったからといって批判されるいわれはない、という主張もありえます。しかし、まあ、そういわれるとじゃあ要素技術はなんかできたの？ということになって、事後評価で「実現しておらず」といわれてしまってるわけです。

そういえば、現在も将来のスーパーコンピューティングのための要素技術の研究開発プロジェクトというものが進んでいることになっていました。これは年間予算が20億くらいだったと思います。これの成果は次世代スーパーコンピューターに使われる、ということが期待されているそうですが、2005年度から 2007 年度までで開発する要素技術をどうやって 2006年度に概念設計が終わる機械に使うのかよくわからない、という問題はあります。もちろん、 2005年の時点でできるとわかっていることにお金を出したのならそれはそれで良いのですが、次世代スーパーコンピューターのアーキテクチャ自体がろくに決まっていない現状ではその前に要素技術といってもあまり意味があるとはいいがたいでしょう。

スーパーコンピューターに関する限り、そういうわけで日本の大規模な国家プロジェクトが有効であったかどうかは怪しいわけですが、まあ、だからといって、国家プロジェクトにはあんまり意味がないというような結論にいくべきかどうかは難しいのかもしれません。というのは、基本的にほとんどの計算機開発のプロジェクトは失敗しているからです。最近のアメリカの例を上げるなら、 ASCI Blue, White, Q にいたる一連のマシン、BG/L が表にでてくる前のオリジナルの BlueGene や BlueGene/C、Tera MTA 等枚挙に暇がありません。 Intel にしたところで、 iAPX432, i860, Itanium と x86 以外の開発計画は全て商業ベースでは成功したとはいいがたいわけです。だからといって Intel にとってこれらの開発が全て無駄であったかといえばそんなことは多分ないわけです。

しかし、そうすると、そもそも計算機の開発プロジェクトというのは失敗するものなのか？という辺りを考えておくべきかもしれません。

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