アントン（コンピューター）

アントンは、ニューヨークのDE Shaw Researchによって設計・構築され、2008年に初めて稼働した超並列スーパーコンピュータです。タンパク質やその他の生物学的高分子の分子動力学（MD）シミュレーション専用のシステムです。アントンマシンは、専用の高速3次元トーラスネットワークで相互接続された多数の特定用途向け集積回路（ASIC）で構成されています。^[1]

日本の理化学研究所が開発したMDGRAPE-3などの従来の MD シミュレーション専用システムとは異なり、Anton は、専用 ASIC と汎用ホストプロセッサの間で計算を分割するのではなく、専用 ASIC 上で完全に計算を実行します。

各 Anton ASIC には 2 つの計算サブシステムが含まれています。静電力とファンデルワールス力の計算のほとんどは、高スループット相互作用サブシステム (HTIS) によって実行されます。^{[2]このサブシステムには、}シストリックアレイのように配置され、800 MHz で実行される 32 個のパイプライン化されたモジュールが含まれています。結合力や高速フーリエ変換(長距離静電力に使用) などの残りの計算は、フレキシブルサブシステムによって実行されます。このサブシステムには、4 つの汎用Tensilicaコア (それぞれキャッシュとスクラッチパッドメモリ付き) と、ジオメトリコアと呼ばれる 8 つの特殊なプログラム可能なSIMDコアが含まれています。フレキシブルサブシステムは 400 MHz で動作します。^[3]

アントンのネットワークは 3D トーラスであり、各チップには 6 つのノード間リンクがあり、合計の入出力帯域幅は 607.2 Gbit/s です。ノード間リンクは 2 つの同等の単方向リンク (各方向に 1 つずつ) で構成され、各単方向リンクの帯域幅は 50.6 Gbit/s です。各単方向リンクは 11 レーンで構成され、レーンは 4.6 Gbit/s で信号を送る差動ペアのワイヤです。アントンのネットワークのホップごとのレイテンシは 50 ns です。各 ASIC は独自の DRAM バンクにも接続されており、大規模なシミュレーションが可能です。^[4]

512ノードのAntonマシンの性能は、23,558個の原子からなるタンパク質-水系で1日あたり17,000ナノ秒以上のシミュレーション時間を実現します。 ^[5]比較すると、数百または数千のプロセッサコアを備えた汎用並列コンピュータで実行されるMDコードは、同じ化学システムで1日あたり最大数百ナノ秒のシミュレーション速度を実現します。最初の512ノードAntonマシンは2008年10月に運用を開始しました。^[6] 複数ペタフロップスの^[7]分散コンピューティングプロジェクトFolding@homeは、Antonでの単一の連続シミュレーションの合計時間に匹敵する同様の集計アンサンブルシミュレーション時間スケールを達成し、具体的には2010年1月に1.5ミリ秒の範囲を達成しました。^[8]

アントンスーパーコンピュータは、高精度の光学機器を製作し、それを用いて初めて多種多様な生物や細胞の種類を視覚化したことから「顕微鏡の父」と呼ばれることが多いアントン・ファン・^レーウェンフック[9]にちなんで名付けられました。

4つの512ノードを備えたANTON 2マシンとその大幅に増加した速度と問題サイズについて説明しました。^[10]

国立衛生研究所は、カーネギーメロン大学ピッツバーグスーパーコンピューティングセンターの生物医学研究コミュニティ向けに ANTON をサポートしており、現在 (8/20) は ANTON 2 システムを継続しています。

参照

参考文献

^ David E. Shaw; Martin M. Deneroff; Ron O. Dror; Jeffrey S. Kuskin; Richard H. Larson; John K. Salmon; Cliff Young; Brannon Batson; Kevin J. Bowers; Jack C. Chao; Michael P. Eastwood; Joseph Gagliardo; JP Grossman; C. Richard Ho; Douglas J. Ierardi; István Kolossváry; John L. Klepeis; Timothy Layman; Christine McLeavey; Mark A. Moraes; Rolf Mueller; Edward C. Priest; Yibing Shan; Jochen Spengler; Michael Theobald; Brian Towles; Stanley C. Wang (2008 年 7 月)。分子動力学シミュレーション用の特殊マシン Anton。第 51 巻。ACM。pp . 91–97。土井：10.1145/1364782.1364802。ISBN 978-1-59593-706-3. S2CID 52827083。 {{cite book}}:|journal=無視されました (ヘルプ) (関連論文は、2007 年 6 月 9 日から 13 日にカリフォルニア州サンディエゴで開催された第 34 回国際コンピュータアーキテクチャシンポジウム (ISCA '07) の議事録に掲載されました)。
^ Richard H. Larson、John K. Salmon、Ron O. Dror、Martin M. Deneroff、Cliff Young、JP Grossman、Yibing Shan、John L. Klepeis、David E. Shaw (2009)。分子動力学シミュレーションに特化したマシン Anton における高スループットのペアワイズポイント相互作用( PDF )。IEEE。ISBN 978-1-4244-2070-4. 2011年6月5日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。2009年1月13日閲覧。 {{cite book}}:|journal=無視されました (ヘルプ)
^ Jeffrey S. Kuskin、 Cliff Young、JP Grossman、Brannon Batson、 Martin M. Deneroff、Ron O. Dror、David E. Shaw (2009)。分子動力学シミュレーション専用のマシン Anton に柔軟性を組み込む(PDF )。IEEE。ISBN 978-1-4244-2070-4. 2008年12月4日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。2009年1月13日閲覧。 {{cite book}}:|journal=無視されました (ヘルプ)
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^ 「National Resource for Biomedical Supercomputing」。2010年5月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年5月14日閲覧。
^ David E. Shaw、Ron O. Dror、John K. Salmon、JP Grossman、Kenneth M. Mackenzie、Joseph A. Bank、Cliff Young、Martin M. Deneroff、Brannon Batson、Kevin J. Bowers、Edmond Chow、Michael P. Eastwood、Douglas J. Ierardi、John L. Klepeis、Jeffrey S. Kuskin、Richard H. Larson、Kresten Lindorff-Larsen、Paul Maragakis、Mark A. Moraes、Stefano Piana、Yibing Shan、Brian Towles (2009)。「Anton でのミリ秒スケールの分子動力学シミュレーション」。高性能コンピューティング、ネットワーク、ストレージ、分析に関する会議 - SC '09 の議事録(PDF)。ニューヨーク、ニューヨーク州、米国: ACM。pp. 1–11。土井：10.1145/1654059.1654099。ISBN 978-1-60558-744-8. S2CID 4390504. 2012年4月23日時点のオリジナル（オレゴン州ポートランド）からアーカイブ。 2012年4月20日閲覧。
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外部リンク

DE Shaw Researchのウェブサイト

[1] David E. Shaw; Martin M. Deneroff; Ron O. Dror; Jeffrey S. Kuskin; Richard H. Larson; John K. Salmon; Cliff Young; Brannon Batson; Kevin J. Bowers; Jack C. Chao; Michael P. Eastwood; Joseph Gagliardo; JP Grossman; C. Richard Ho; Douglas J. Ierardi; István Kolossváry; John L. Klepeis; Timothy Layman; Christine McLeavey; Mark A. Moraes; Rolf Mueller; Edward C. Priest; Yibing Shan; Jochen Spengler; Michael Theobald; Brian Towles; Stanley C. Wang (2008 年 7 月)。分子動力学シミュレーション用の特殊マシン Anton。第 51 巻。ACM。pp . 91–97。土井：10.1145/1364782.1364802。ISBN 978-1-59593-706-3. S2CID 52827083。 {{cite book}}:|journal=無視されました (ヘルプ) (関連論文は、2007 年 6 月 9 日から 13 日にカリフォルニア州サンディエゴで開催された第 34 回国際コンピュータアーキテクチャシンポジウム (ISCA '07) の議事録に掲載されました)。

[2] Richard H. Larson、John K. Salmon、Ron O. Dror、Martin M. Deneroff、Cliff Young、JP Grossman、Yibing Shan、John L. Klepeis、David E. Shaw (2009)。分子動力学シミュレーションに特化したマシン Anton における高スループットのペアワイズポイント相互作用( PDF )。IEEE。ISBN 978-1-4244-2070-4. 2011年6月5日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。2009年1月13日閲覧。 {{cite book}}:|journal=無視されました (ヘルプ)

[3] ^ Jeffrey S. Kuskin、 Cliff Young、JP Grossman、Brannon Batson、 Martin M. Deneroff、Ron O. Dror、David E. Shaw (2009)。分子動力学シミュレーション専用のマシン Anton に柔軟性を組み込む(PDF )。IEEE。ISBN 978-1-4244-2070-4. 2008年12月4日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。2009年1月13日閲覧。 {{cite book}}:|journal=無視されました (ヘルプ)

[4] Cliff Young、Ron O. Dror、JP Grossman、John K. Salmon、Shaw、David E.、Joseph A. Bank、他 (2009)。「Anton で 4 マイクロ秒で 32x32x32 の空間分散 3D FFT」。高性能コンピューティング、ネットワーク、ストレージ、分析に関する会議の議事録。ニューヨーク、NY: ACM。pp. 1–11。doi : 10.1145 /1654059.1654083。ISBN 978-1-60558-744-8. S2CID 5611246。

[5] 「National Resource for Biomedical Supercomputing」。2010年5月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年5月14日閲覧。

[6] David E. Shaw、Ron O. Dror、John K. Salmon、JP Grossman、Kenneth M. Mackenzie、Joseph A. Bank、Cliff Young、Martin M. Deneroff、Brannon Batson、Kevin J. Bowers、Edmond Chow、Michael P. Eastwood、Douglas J. Ierardi、John L. Klepeis、Jeffrey S. Kuskin、Richard H. Larson、Kresten Lindorff-Larsen、Paul Maragakis、Mark A. Moraes、Stefano Piana、Yibing Shan、Brian Towles (2009)。「Anton でのミリ秒スケールの分子動力学シミュレーション」。高性能コンピューティング、ネットワーク、ストレージ、分析に関する会議 - SC '09 の議事録(PDF)。ニューヨーク、ニューヨーク州、米国: ACM。pp. 1–11。土井：10.1145/1654059.1654099。ISBN 978-1-60558-744-8. S2CID 4390504. 2012年4月23日時点のオリジナル（オレゴン州ポートランド）からアーカイブ。 2012年4月20日閲覧。

[7] Pande Group (2017 年 3 月)。「OS 別クライアント統計」スタンフォード大学。2012年2 月 3 日閲覧。

[8] Vijay Pande (2010 年 1 月 17 日)。「Folding@home: 論文 #72: Folding@home の主要な新結果: ミリ秒の時間スケールのシミュレーション」。2011年9 月 22 日閲覧。

[9] ジョン・マルコフ (2008年7月8日)。「分子の謎を解明するヘラクレスの装置」ニューヨーク・タイムズ。 2010年4月25日閲覧。

[10] Shaw, David E; Grossman, JP; Bank, Joseph; A Batson, Brannon; Butts, J Adam; Chao, Jack C; Deneroff, Martin M; Dror, Ron O; Even, Amos (2014)。「Anton 2: 特殊用途分子動力学スーパーコンピュータのパフォーマンスとプログラミング性の水準を引き上げる」。SC14 : 高性能コンピューティング、ネットワーキング、ストレージ、分析に関する国際会議。ニューオーリンズ、ルイジアナ州: ACM。pp. 41–53。doi :10.1109/ SC.2014.9。ISBN 978-1-4799-5499-5. S2CID 3354876。