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国立大学法人 東京工業大学様

国立大学法人 東京工業大学様

教育現場や研究室へ最先端の計算環境を導入し、
高度なシミュレーションの迅速化と機動的な運用を推進

業種文教・科学業務設計・開発・製造,その他業務
製品スーパーコンピュータ(HPCサーバ)ソリューション・サービスサポートサービス

導入前の課題

学生たちへ最先端テクノロジーを体感させるために教育現場へ導入

国立大学法人 東京工業大学 計算工学専攻/学術国際情報センター准教授 博士(農学) 関嶋 政和 氏国立大学法人 東京工業大学
計算工学専攻/学術国際情報センター准教授
博士(農学) 関嶋 政和 氏

国立大学法人 東京工業大学様(以下 東工大様)では、文部科学省が推進する博士課程教育リーディングプロジェクトの一環として、情報生命博士教育院(以下ACLS)を設置しています。そこでは、情報系が専門の学生にバイオを学ばせたり、あるいはバイオ専門の学生に情報系を学ばせたりと、1つの専門分野をベースにもう1つ別の専門分野にも精通している人材を養成する教育が行われています。
ACLSに参画している、計算工学専攻/学術国際情報センター准教授で博士(農学)の関嶋政和氏は、蛋白質や核酸などの生体分子に対し、ニュートン方程式を適用して原子をひとつずつ動かす高度なシミュレーションを行う、分子動力学の専門家です。創薬やワクチン開発などでは画期的な成果をもたらす重要な研究分野として知られ、関嶋氏はACLSでバイオ系と情報系の架け橋となる人材育成を担当しています。
東工大様には、すでにNECが構築した世界最高水準のクラスタ型スーパーコンピュータ「TSUBAME*1」が導入され、2013年度からはTSUBAME2.5として、GPUにNVIDIA Tesla K20Xが搭載されています。学生たちに限らず、東工大様以外の国内外の研究機関や民間企業へも潤沢な計算環境が提供されています。しかし、ACLSではより高性能な最新GPUを搭載したマシンを導入し、高度な計算を、よりスムーズかつ機動的に実行できるようにしたいというニーズがありました。
「高度な計算はスパコンのTSUBAMEでも実行できていましたが、それ以上の進んだ計算環境をACLSの授業で実際に使ってもらい、学生たちにコンピュータの最先端テクノロジーを体感してほしかったというのが主な理由です」と、関嶋氏は導入前の状況を振り返ります。

*1 Tokyo-tech Supercomputer and UBiquitously Accessible Mass-storage Environmentの略

導入の経緯

先進のGPUを、確実に搭載できることが選考の主条件

新たなマシンの選定は、東工大様から複数のITベンダーへ入札を依頼する形で行われました。NECは、すでにTSUBAME1.0から2.0/2.5および、Green500(省エネスパコンのランキング)において2期連続世界第1位を獲得していた「TSUBAME-KFC*2」を納入した実績があり、すぐに入札の準備を進めました。入札過程では、東工大様が要求する高度なスペック水準を満たすかどうかが検討され、またサポートの手厚さが製品選考の重要な柱となりました。
その当時、最先端のNVIDIA Tesla K40を確実に搭載・サポートできる製品はまだ数が少なく、国内ではNECのみという状況でした。選考に残ったベンダーの中には、おそらく搭載しても問題は起きないだろうと予想される製品もありましたが、最終的な検証結果が出ていないので完全対応とは言い切れないという回答でした。東工大様としては、最新GPUを確実に搭載・サポートされない製品を、教育の重要なマシンとして導入するわけにはいきませんでした。

*2 TSUBAME Kepler Fluid Coolingの略

研究上のタイムスケジュールから、24時間365日のサポートは必須

また、手厚いサポート体制も選考の大きな条件でした。たとえば、バイオ系の研究室に蛋白質の結晶構造解析を行う研究者が使用する場合、9時~17時といった時間ではなく、研究課題に左右される不規則なタイムスケジュールでマシンを稼働させることになります。もし、途中でマシンに障害が起きた場合を想定すると、24時間365日のサポート条件が必須でした。この時点で、ミッションクリティカルなサポートが困難というITベンダーは選考から外れました。
性能とサポートの両面から、様々な機種が検討された結果、それをトータルに満たす製品としてNECのLXシリーズが選考の最後まで残ります。こうして、2014年3月にLXシリーズの4U GPUサーバが導入されました。


導入後の成果

ACLSの教育現場や研究室で、最先端の高速シミュレーションを実現

LXシリーズ 4U-GPUサーバLXシリーズ 4U-GPUサーバ

「日本でNVIDIA Tesla K40が導入され始めたのは2014年3月半ばぐらいですので、東工大のシステムはもっとも早い時期に稼働した事例ではないでしょうか」と関嶋氏。導入されたLXシリーズの計算環境において、研究テーマである分子動力学の各種シミュレーションを実行した場合、スパコンTSUBAMEと比較すると、GPU一台当たりで約20%計算スピードが向上しているといいます。
TSUBAMEは、多くの学生や研究室、ACLSなどでも利用しており、計算は常にバッチ処理で行われ、実行ジョブを“キュー”に入れる必要があります。しかし、ローカルに置かれたLXシリーズでは計算の順番待ちをすることなく、計算ジョブを命令すればすぐに高速で実行できるので、ちょっとした試算レベルの課題にも柔軟かつ機動的に活用できます。
また、大規模な計算システムは定期的な保守作業で停止しなくてはいけない時がありますが、学生の教育や研究を止めるわけにはいきません。LXシリーズの導入後は、TSUBAMEがメンテナンス中でも安心して授業や研究を続けられるようになりました。
「TSUBAME2.0との比較では、8ノード(NVIDIA Tesla M2050 16GPUs)と1台のNVIDIA Tesla K40の能力はほぼ同等の性能があります。それが、ACLSの教育現場や研究室で手軽に活用できるというのは、非常に大きな意味があることだと考えています」と、関嶋氏は“手もと”に置かれたコンパクトなLXシリーズの導入メリットを語ります。
稼働がスタートしてから5カ月が経過しましたが、LXシリーズはトラブルもなく安定した稼働を続けており、授業や研究の双方でフルに活用されています。計算ジョブを一度任せれば、そのまま補助作業をせずに安心して結果を待っていられるので、その安定感と信頼性の高さが最大限に評価されています。

より高度な運用を実現するために、LXシリーズの機能充実を追求

大学の予算や調達に関わることなので、関嶋氏はあくまでも個人的な要望と断りながらも、今後の展望について次のように語ってくれました。
「現在はサーバ1台につきGPUを1モジュールずつ搭載していますが、それを2モジュールに増設したいと考えています。また、サーバ台数を増やせば、ACLSにおける教育の高度化や迅速化、機動力のアップなど、教育効果が非常に大きいのではないかと想定しています。もちろん教育現場ばかりでなく、研究室での様々な演算シミュレーションにおいても高度な運用が可能になるため、研究のスピードアップや質的な向上が期待できます」
関嶋氏は最後にNECへの期待を次のように語ります。
「NECには、これからも最新のテクノロジーを積極的にキャッチアップし、ユーザに対していつでも最先端のソリューションが提供できるという態勢を取り続けてほしいです。それは、LXシリーズだけでなく、スパコンの分野でも挑戦し続けてほしいですね」

NEC担当スタッフの声

これからも科学の進歩に貢献できる、積極的なご提案をしていきたいと思います

官公営業本部 係長 松尾 茂樹官公営業本部
係長 松尾 茂樹

関嶋先生のもとへ何度かうかがった際、ACLSにおいて学生のみなさんの勉強や研究のために、最新テクノロジーのGPUサーバを導入したいというお話を聞き、弊社のHPCクラスタソリューションをお勧めしました。入札のご依頼がありましたので、さっそく弊社でも対応させていただき、LXシリーズの4U GPUサーバをご提案しました。
関嶋先生がインタビューで説明されているように、最新GPUへいち早く対応したLXシリーズの高性能と、24時間365日を問わず、できるだけきめ細かなサポートを心がけていることが大きく評価され、NECを選択いただけることができました。落札後は、LXシリーズをできるだけ早く先生のお手もとへとどけられるよう、社内調整などを急いで納入させていただきました。
単に製品を販売するだけでなく、関嶋先生をはじめ東工大様の教育環境へ、科学技術の進歩に少しでも貢献できるようなご提案を、これからも積極的にしていきたいと考えています。

お客様プロフィール

国立大学法人 東京工業大学

所在地 本学キャンパス:〒152-8550 東京都目黒区大岡山2丁目12-1
創立年 1881年
内容 理工系の総合国立大学で、大学は3学部23学科、大学院は6研究科45専攻、さらに研究所や研究院が付属。大岡山、すずかけ台、田町と3つのキャンパスを首都圏に展開。
学生・教職員数 学部生:約5,000名
大学院生:約5,000名
教職員数:約1,800名
U R L http://www.titech.ac.jp/

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(2014年09月30日)

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