省エネ性能世界第2位、Yahoo！JAPANの独自スパコン「kukai」とは？：5分で分かる最新キーワード解説（1/3 ページ）

民間企業ヤフーが自前で作ったスパコン「kukai」が世界省エネランキングで2位になった。225倍の性能を発揮するスパコンの全貌とは？

[土肥正弘，ドキュメント工房]

　今回は日本の民間企業が自前で作ったスーパーコンピュータ（スパコン）「kukai（クウカイ）」です。ポータルサイト事業の雄、ヤフー（Yahoo! JAPAN）がディープラーニングを活用したサービス強化のために開発したこのスパコンは、世界のスパコン省エネランキング「GREEN 500（2017年6月）」で第2位にランクされた。一体どのようなものか？

kukaiって何？

　kukaiは、Yahoo! JAPANが開発した、ディープラーニング活用に焦点を当てたスパコンのこと。ExaScaler（エクサスケーラー）、HPCシステムズと共同で開発した「kukai」は、これまで同社が持っていたディープラーニング用環境に比べて理論上約225倍の演算処理性能を実現した。それでいて大幅な省エネ化を図り、グローバルな省エネ性能ランキングプロジェクト「GREEN500」で世界第2位を獲得するほどの成果を達成している（2017年6月発表）。

図1　Kukaiの外観（斜め）／Kukaiの外観（正面）

　Yahoo! JAPANは、誰でも知っている国内最大手のポータルサイト事業者だが、システムベンダーでもキャリアでもない民間の1企業だ。国内では「ABCI」や「TSUBAME」など国の肝いりで作られているAI学術研究用のプラットフォームの例はあっても、これまで自社ビジネスに生かすことを目的にディープラーニングに特化したスパコンを自前で開発した例はほぼ聞かない。大きな理由はコスト面での課題が大きいためだ。それをクリアして自前のスパコンを実現させたことは、他の国内企業にも希望を抱かせる出来事といえるだろう。

kukaiの何がすごいのか？

　kukaiに採用された技術で注目したいポイントは次の5点だ。

• 液浸冷却方式の採用
• 独自の高密度実装によるGPUの高効率稼働
• NVIDIAの最新GPU「Tesla P100」を160基搭載
• ソフトウェアによる独自のチューニング
• Tensorflow、Caffeなどのオープンソースフレームワークの利用

　これらの技術要素を組み合わせ、Yahoo! JAPANはGREEN500に今回初めてのチャレンジを行った。少しGREEN 500の結果を紹介しておこう。2017年6月の発表では1位から4位まで日本のシステムが独占した。2位となったkukaiの電力効率は1ワット当たりの浮動小数点演算性能が14.046ギガフロップスで、これは1位の東京工業大学の「TSUBAME 3.0」にわずか0.064ギガフロップス及ばないだけである（ギガフロップスとは、1秒当たりに10億回の浮動小数点演算が行えることを指す）。

表1　GREEN 500ランキングのトップ10スパコン（出典：GREEN 500）

　トップ10の中で、学術研究用途ではない産業用途のシステムは、kukai以外ではFacebookの独自スパコンとNVIDIAのDGX Saturn V（2016年11月のGreen 500では1位だった）のみだ。このトップ10のうち9システムがNVIDIAの最新GPUであるTesla P100を採用している。

コラム：GREEN500トップ10中の他の日本のシステム

　他の日本のシステムについて補足すると、1位を獲得した東京工業大学のTSUBAME 3.0は水冷方式を採用するシステムだ。

　3位の「産総研AIクラウド」はNECが産総研に納入し、2017年4月から稼働している。こちらは空冷方式で、同方式の中では最高の成績となった。

　4位の「RAIDEN（Riken AIp Deep learning ENvironment）」は、理化学研究所 革新知能統合研究センターが富士通と共同で設置し運用しているシステムである。

　7位の「Gyoukou（暁光）」は 日本のベンチャー企業PEZY Computingの独自チップ「PEZY-SC2」を採用しており、Tesla P100を使わない独自路線だ。kukai開発に携わったエクサスケーラーがこの開発にも参画している。

　8位の「RCF2」は正式には「Research Computation Facility for GOSAT-2」といい、2016年に新日鉄住金ソリューションズが国立環境研究所に納入したシステムだ。