富士通と理化学研究所（理研）は共同で、文部科学省がスーパーコンピュータ「京」の後継機として推進するポスト「京」の開発を、2021年頃の共用開始を目指して進めている。

富士通は、このポスト「京」の中核となるCPUの試作チップを完成し、機能試験を開始したことを、6月21日に発表した。

ポスト「京」は、科学技術のみならず様々な社会課題の解決に向け、幅広いアプリケーションの性能を引き出す世界最高水準のスーパーコンピュータを目指している。

富士通は、その実現に向け、CPUに広く普及しているArm命令セットアーキテクチャ（ISA：Instruction Set Architecture）を採用し、スーパーコンピュータ向けに新たに策定された拡張命令を実装。さらに、「京」の高いメモリバンド幅と倍精度演算性能をより強化し、AIなどの分野で重要となる半精度演算にも対応した。

同社は、今回の試作CPUの初期動作確認により、重要なマイルストーンをクリアしたとしている。

なお、ポスト「京」の試作機は、ドイツで6月24日（日曜日）から28日（木曜日）まで開催される、世界的なハイパフォーマンスコンピューティングに関する国際会議・展示会「ISC2018」に出展される。

[背景]

富士通と理研は、2006年から、「京」を共同での開発開始、2012年に完成させ、その共用を開始した。

「京」は、スーパーコンピュータの実用面を示す主要な性能指標で、現在でも世界トップの性能（2017年11月のランキング）を持ち、先端的研究で不可欠な研究開発基盤として運用されている。

ポスト「京」は、この「京」の後継機で、様々な科学的・社会的課題を解決する先端研究開発基盤および、今後我が国が目指す新たな人間中心の社会「Society 5.0」（注1）の実現を支える重要な基盤としても期待されていると云う。

富士通は、2014年10月から理研と共に基本設計を開始。様々な分野のアプリケーション開発者と協調設計（コ・デザイン）を実施しつつ、試作・詳細設計を進めている。

注1：Society 5.0：サイバー空間（仮想空間）とフィジカル空間（現実空間）を高度に融合させたシステムにより、経済発展と社会的課題の解決を両立する、人間中心の社会（Society）のこと。

[ポスト「京」の開発状況]

富士通は、中核となるCPUに、より幅広いユーザー層による利用を想定し、広く普及しているArmアーキテクチャを採用。

また、アームとの協業で、HPC（High Performance Computing）システムのベクトル処理能力を大幅に拡張する、Armv8-Aアーキテクチャの拡張命令セットアーキテクチャ（SVE：Scalable Vector Extension）の策定に貢献、その成果を採用した。

ポスト「京」ではまた、コンピュータシミュレーションなどで重要となる倍精度演算に加え、ディープラーニングなどで重要となる半精度演算への対応も可能、AI分野への利用拡大も期待されると云う。

今回、富士通はCPUの試作チップを完成させ、初期動作の確認を行い、機能試験を開始した。

[ポスト「京」のシステム概要]

富士通は、CPUにArmv8-A SVEアーキテクチャを採用しつつ、「京」を含むこれまでのスーパーコンピュータ開発で富士通が培ったマイクロアーキテクチャ（ハードウェアの設計）を継承、また、高性能積層メモリと相まったメモリバンド幅と演算性能を備え、アプリケーションの実行性能が高いレベルで実現できるよう最適化した。

さらに、最先端の半導体技術を用い、省電力設計および電力制御機能を盛り込み、高い消費電力あたり性能を実現するとしている。

また、プログラム開発環境を含むシステムソフトウェアは、「京」と互換性のあるものを、富士通が継続して提供。言語仕様とマイクロアーキテクチャの継続性により、「京」で蓄積されたプログラム資産は、リコンパイルすることで、確実に移行、その性能確保ができるとのことだ。

また、理研が開発するMcKernel、XcalableMP、FDPS（Framework for Developing Particle Simulator）といったシステムソフトウェアの利用が可能なことから、さらなる実行性能・利便性の向上が期待できるとしている。

Armアーキテクチャは、幅広い開発者・ユーザーに受け入れられていることから、同コミュニティへの参加により、オープンソースソフトウェアなどを含めたソフトウェア資産の利用が可能。また、ポスト「京」の成果や技術をコミュニティにフィードバックすることで、Armアーキテクチャによるエコシステム形成にも貢献できるとしている。

＜システムの特徴＞

富士通は、ポスト「京」を①消費電力性能、②計算能力、③ユーザーの利便・使い勝手の良さ、④画期的な成果の創出、それぞれを世界最高水準で備えた、世界の他のシステムに対して総合力で卓越するシステムだとしている。

ポスト「京」では、システムとアプリケーションを協調的に開発し、世界最高水準の汎用性と、最大で「京」の100倍のアプリケーション実行性能、30～40MWの消費電力（参考:「京」12.7MW）を目指す。

＜ポスト「京」の主な仕様＞

＜ポスト「京」で取り組む研究課題＞

ポスト「京」では、以下に挙げる、重点的に取り組むべき社会的・科学的課題（重点課題、萌芽的課題）を中心に、世界を先導する成果の創出が期待されるため、システムの開発は、これらのアプリケーションの開発者との協調設計（コ・デザイン）を実施し、幅広い利用分野において優れた性能を発揮することを目指している。

■重点課題

・生体分子システムの機能制御による革新的創薬基盤の構築
・個別化・予防医療を支援する統合計算生命科学
・地震・津波による複合災害の統合的予測システムの構築
・観測ビッグデータを活用した気象と地球環境の予測の高度化
・エネルギーの高効率な創出、変換・貯蔵、利用の新規基盤技術の開発
・革新的クリーンエネルギーシステムの実用化
・次世代の産業を支える新機能デバイス・高性能材料の創成
・近未来型ものづくりを先導する革新的設計・製造プロセスの開発
・宇宙の基本法則と進化の解明

■萌芽的課題

・基礎科学のフロンティア － 極限への挑戦
・複数の社会経済現象の相互作用のモデル構築とその応用研究
・太陽系外惑星（第二の地球）の誕生と太陽系内惑星環境変動の解明
・思考を実現する神経回路機構の解明と人工知能への応用

富士通によるポスト「京」CPUの試作チップの完成に際し、富士通、理研、アームは、以下のようにコメントしている。

■富士通サービスプラットフォーム部門長 執行役員専務 河部本章氏

今回、ポスト「京」開発の着実な進捗を発表でき、大変うれしく思います。富士通はこれまで40年以上にわたり、世界トップレベルのスーパーコンピュータを開発・提供してきました。スーパーコンピュータは、シミュレーションを通じて科学技術の発展に貢献するのみならず、AIなど活用領域も広がっており、社会インフラとしての重要性を増しています。ポスト「京」では、我々がこれまで培ってきたあらゆる先端技術を結集し、世界最高のスーパーコンピュータを実現することで、人間中心の豊かで夢のある未来の実現に貢献していきたいと思います。

■理化学研究所 計算科学研究センター センター長 松岡聡氏

ポスト「京」のプロセッサは、高性能計算に適したアーキテクチャを富士通と理研R-CCSがコ・デザインしたことにより、(1) 多くのスパコンのアプリケーションにおいて従来型の汎用サーバプロセッサを遥かに凌駕する性能を発揮しつつ、(2)Arm命令セットの採用により幅広いソフトウェアのエコシステムを活用して利活用性を著しく高め、かつ(3)単にシミュレーションだけでなく、Society5.0における人工知能・機械学習、セキュリティ・ブロックチェーン、ビッグデータ・IoTにおける幅広い分野におけるトップクラスの性能を発揮することが期待できます。これにより、ポスト「京」が国民の皆様の関心事に応える世界トップの性能に貢献するのみならず、我が国の半導体テクノロジーの復興を象徴する存在となると確信しています。今回、試作CPUの初期動作が予定どおりに確認されたことは、2021年頃のポスト「京」の共用開始、またその後の発展に向けた大きなステップをクリアしたことになります。引き続き、理研R-CCSは世界のトップスパコンたるポスト「京」の早期稼働に向け、関係各所と協力し一層の研究開発をまい進していく所存です。ぜひご期待ください。

■Arm社 インフラストラクチャ事業担当シニア・バイスプレジデント兼ジェネラルマネージャー Drew Henry氏

アームは、富士通および理化学研究所と密に連携し、Armv8-A SVEアーキテクチャのHPCエコシステム構築に取り組んでおり、Armテクノロジーによるベクトル処理を次のレベルへと進化させるために協業してきました。この協業は、ポスト「京」の設計から最大限の成功を引き出すための継続的な取り組みであり、今後HPCをはじめ、その他潜在的に求められるより広範な用途に向けてArmベースのテクノロジーを展開するための重要なステップでもあります。