HPC

HPCとは？

ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）とは、コンピューティング能力を集約し、従来のコンピューターやサーバーを上回る計算性能を提供することを指します。ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）、すなわちスーパーコンピューティングは、日常的なコンピューティングと同様ですが、より強力であるという点だけが異なります。複数のコンピューターとストレージデバイスを組み合わせて構成を集約し、大量のデータを非常に高速に処理することで、科学、工学、ビジネスにおける世界最大級の問題の探究を支援します。

現在、HPCは主に高い処理性能を必要とする複雑な問題の解決に使用されており、HPCワークロードをクラウドへ移行する組織が増えています。Cloud HPCは、プロトタイプの必要性を減らし、テストを迅速化し、市場投入までの時間を短縮することで、製品の研究開発における経済性を大幅に最適化します。

HPCはどのように機能しますか？

実際には、単一のコンピューターでは処理しきれないほど大規模なワークロード（例：DNAシーケンシング）があります。HPCまたはスーパーコンピューティング環境では、複数のノード（コンピューター）がクラスター（相互接続されたグループ）として連携し、短時間で膨大な量の計算を実行することで、こうした大規模かつ極めて複雑なワークロードの課題に対応できます。さらに、HPCはクラウド上でのクラスターの自動作成と削除をサポートすることで、コストを削減します。

HPCは多くの種類のワークロードをサポートしており、最も一般的なものとして並列ワークロードと密結合ワークロードがあります。

並列ワークロード

同時に実行でき、多くの場合、相互の通信がほとんど、またはまったく不要な、複数の小規模で単純かつ独立したタスクに細分化されるコンピューティング問題を指します。たとえば、企業が1億件のクレジットカード記録を、ノードクラスター内の個々のプロセッサコアに送信するとします。1件のクレジットカード記録の処理は小さなタスクであり、1億件の記録をクラスター全体に分散すると、1億個の小さなタスクを驚異的な速度で同時に（並列で）実行できます。並列ワークロードの一般的な使用シナリオには、リスクシミュレーション、分子モデリング、コンテキスト検索、物流シミュレーションなどがあります。

密結合ワークロード

通常、より多くの共有リソースを使用し、継続的に相互通信する小さなタスクに分割されます。言い換えると、クラスター内の個々のノードは、処理を実行しながら相互に通信します。密結合ワークロードの一般的な使用シナリオには、数値流体力学、天気予報モデリング、材料シミュレーション、自動車衝突シミュレーション、地理空間シミュレーション、交通管理などがあります。

HPCが重要なのはなぜですか？

HPCは数十年にわたり、学術研究や産業イノベーションにおいて重要な役割を果たしてきました。エンジニア、データサイエンティスト、デザイナー、その他の研究者が、大規模で複雑な多くの問題をより経済的かつ効率的に解決するのに役立ってきました。

HPCの主な利点は次のとおりです：

物理テストの削減：HPCを使用すると、ユーザーが物理テストを行うことなくシミュレーションを作成できます。たとえば、自動車事故のテストでは、HPCを使用することで、実際の衝突試験よりも経済的かつ容易に衝突シミュレーションを生成できます。

速度：最新のCPU、グラフィックス処理装置（GPU）、RDMA（リモート・ダイレクト・メモリ・アクセス）などの低遅延ネットワークアーキテクチャ、およびオールフラッシュのローカルストレージとブロックストレージデバイスを基盤として、HPCは従来なら数週間かかっていた大規模な計算を数分で実行できます。

コスト：HPCは、より迅速かつ低コストで結果を提供できます。また、クラウドベースのHPCを利用すれば、中小企業やスタートアップでもHPCワークロードを簡単に実行でき、実際に使用したリソースの分だけ料金を支払い、必要に応じてスケールアップやスケールダウンができます。

イノベーション：HPCは事実上あらゆる業界でイノベーションを推進し、世界中の人々の生活の質を向上させる画期的な科学的発見の主要な原動力となっています。

HPCの利用シナリオ 

HPCの人気はますます高まっており、Fortune 1000企業はほぼすべての業界でHPCを利用しています。また、Hyperion Researchによると、世界のHPC市場は2022年までに$44 billionに達すると予測されています。

HPCが使用される主な業界と、それぞれに対応するHPCワークロードの種類は次のとおりです：

航空宇宙：航空機の翼上の気流など、複雑なシミュレーションを作成します。

製造：シミュレーションを通じて新製品（自動運転など）の設計、製造、テストを強化し、より安全な自動車や軽量な部品を製造するとともに、プロセス効率を向上させ、イノベーションを促進します。

金融技術（フィンテック）：複雑なリスク分析、高頻度取引、金融モデリング、不正検知を行います。

ゲノミクス: DNAシーケンシング、薬物間相互作用解析、タンパク質解析を通じて、系譜研究を進展させます。

ヘルスケア：医薬品の開発、ワクチンの開発、ならびに希少疾患および一般的な疾患に対する革新的な治療法の研究。

メディアとエンターテインメント：アニメーションの作成、映画効果のレンダリング、大容量メディアファイルのトランスコーディング、没入型エンターテインメント体験の創出。

石油 & ガス：空間分析を実行し、貯留層モデルをテストして石油およびガス資源の位置を予測します。また、流体の流れや地震データ処理などをシミュレーションします。

小売：膨大な顧客データを分析し、より的確な商品の推奨とより良い顧客サービスを提供します。