計算科学技術推進ワーキンググループ報告書「計算科学技術の推進に向けて」概要

1．本報告書の目的

　今後の計算科学技術の推進に係る諸問題についての検討を目的として、情報科学技術委員会運営規則第2条に基づき、情報科学技術委員会の下に「計算科学技術推進ワーキンググループ」（以下「WG」という。）を設置し、平成16年8月から検討を行っている。
　本報告書は、第2次中間報告に引き続き、スーパーコンピュータの利用者側から見た計算科学技術の動向について調査するとともに、将来の計算科学技術を支えるために必要な計算機システムの要件をアプリケーション利用の観点から検討し、スーパーコンピューティングに関わる推進の方策（特にソフトウェアの普及と人材育成）に関して検討し、次世代スーパーコンピュータプロジェクトを通じた今後の計算科学技術の推進に向けた提言を行うことを目的としている。

2．スーパーコンピュータ整備のグランドデザイン

　ペタスケール・コンピューティングに対する研究者のニーズは極めて高い状況にあるが、既存の大学・研究機関などにおけるスーパーコンピュータの動向をみると、ペタフロップスを超えるクラスについては、各大学・研究機関が単独で導入することは困難な状況である。また、我が国の計算環境の国際的な水準が低下しつつあり、計算力の弱さが科学技術や産業の発展を阻害しかねないとの指摘もある。そのため、国は戦略的な研究開発投資に取組む必要がある。

　具体的には、国家戦略として、スーパーコンピュータ開発をリードする最高水準の汎用システムであるナショナル・リーダーシップ・システム（以下、NLSという）に研究開発投資を集中し、スケールメリットを活かした計算機開発力の牽引を図る方法が考えられる。これにより、大学や研究機関などにおけるスーパーコンピュータ（ナショナル・インフラストラクチャ・システム（以下、NISという））に係る開発投資を軽減することができ、大学や研究機関などにおいて、より費用対効果の高いスーパーコンピュータの整備を可能ならしめることができる。我が国の計算環境を構築する上で、NLSとNISとの役割分担について整理する必要があり、WGにおける議論の結果、NLSとNISの関係については以下が妥当であるとの結論に達した。

• NLSは、我が国における最高性能計算機であるので、NLSでなければ実行できないもの（一定水準以上の超大規模ジョブ）に限定して利用する。
• 大学・研究機関などのNISは、現在の役割（大学共同利用など）を保持し続けるとともに、大学・研究機関などの多様な研究者の萌芽的、かつ潜在的に大規模計算を必要とする研究に対する支援を行い、NLSのフロントエンドマシンの位置づけとして、プログラム開発やデバッグを可能とする。
• 大学・研究機関などのNISをグリッド化し、そこでは「疎結合」連成計算を行い、NLSでは「密結合」連成計算を行うといった「使い分け」を考慮する。
• 高速化支援などの利用者支援については、利用者に求められる役割に応じてNLS側またはNIS側が担当する。
• NLSを産学官で共同利用するために、課金、セキュリティ、情報公開などの仕組みを整備する。

　次世代スーパーコンピュータは、我が国のNLSとしての役割を果たすべきであることから、整備に関してNISの動向やNLSとNISの相互の連携について考慮する必要がある。

　また基礎科学、経済・産業等の維持・発展に不可欠な世界最速のスーパーコンピュータについては、中長期戦略に基づき、最適な開発時期・目標・応用を総合的に判断し、継続的に開発する必要がある。このため、総合科学技術会議により常設の「超高性能コンピュータ戦略委員会（仮称）」の設置の提言がなされているところであり、文部科学省においても、その動向を踏まえつつ、積極的に対応する必要がある。

3．次世代のスーパーコンピューティングについて

4．スーパーコンピュータの利用を促進するためのアプリケーションソフトウェアの普及方策について

　次世代スーパーコンピュータを頂点とするスーパーコンピュータがその投資に見合うだけの効果を挙げるためには、その性能を十分に発揮しうるアプリケーションソフトウェアが不可欠であるため、WGにおいてアプリケーションソフトウェアの現状と課題、普及方策について議論した。

5．スーパーコンピューティング人材の育成について

　我が国の計算科学技術を持続的に発展させ、スーパーコンピュータを用いて研究開発を強化していくためには、スーパーコンピューティング人材の育成が不可欠であるため、現状のスーパーコンピューティング人材育成の現状と課題について議論を行い、今後の方策について以下のようにまとめた。

• スーパーコンピューティング技術を発展させ、様々な分野において計算機を利活用していくためには、体系的な育成拠点を形成することが望ましく、テストベッド上で計算機・アプリケーションソフトウェアを実際に利用しながら、計算科学の研究者やアプリケーションソフトウェア開発者によって体系的な教育を行うことが効率的である。
• 次世代スーパーコンピュータのようなNLSに人材プールとして計算科学技術に関する幅広い人材をそろえることが重要であり、運用における利用者のソフトウェア開発支援等を通じて、シミュレーション技術や最適化等のチューニング技術等の進展が見込まれ、結果として次世代スーパーコンピュータ以降のスーパーコンピュータの開発や運用のためのさまざまな知見を蓄積することができる。

6．おわりに

　計算科学技術分野においては、計算機のハードウェアはソフトウェア及び高度な利用技術を持った利用者と一体となって最先端の研究成果を生み出すものであるため、ハードウェア研究開発者、ソフトウェア研究開発者、計算機利用者が各地に散在している現状では上記の課題に対応するのに困難が多い。これらの人的資源を結集して効率的な研究成果の創出を行うために、次世代スーパーコンピュータを中核にした計算科学技術分野における拠点（COE）を形成することが有効である。COE形成にあたり、WGとして以下の機能を果たすべきであると考える。