富岳（スーパーコンピュータ）

富岳（ふがく）は、日本の神戸にある理化学研究所計算科学研究センターのペタスケールスーパーコンピュータです。2014年にKコンピュータの後継機として開発が開始され^{[ 4 ]} 、2020年にデビューしました。富士山の別名にちなんで名付けられました^{[ 5 ]}。

2020年6月のTOP500リスト^{[ 6 ]}で世界最速のスーパーコンピュータとなり、 ARMアーキテクチャベースのコンピュータとしては初めてこれを達成した^{[ 7 ]} 。この時、fp16/fp64混合精度HPL-AIベンチマークを使用して1.42エクサFLOPSも達成した。2021年に本格稼働を開始した^{[ 8 ]。}

富岳は2022年5月にフロンティアによって世界最速のスーパーコンピュータの座を奪われた。^{[ 9 ]}

このスーパーコンピュータは富士通のA64FXマイクロプロセッサで構築されています。このCPUはARMバージョン8.2Aプロセッサアーキテクチャに基づいており、スーパーコンピュータ用のスケーラブルベクトル拡張機能を採用しています。^{[ 10 ]}富岳はKコンピュータの約100倍の性能（つまり1エクサFLOPSの性能目標）を目指していました。^{[ 11 ] [ 12 ]}

富岳の初期構成（2020年6月）では、富士通独自のトーラス融合インターコネクトを使用して接続された158,976個のA64FX CPUが使用されました。^{[ 7 ]} 2020年11月のアップグレードでプロセッサの数が増加しました。^{[ 13 ]}

富岳は、 IHK/McKernelと呼ばれる「軽量マルチカーネルオペレーティングシステム」を使用しています。このオペレーティングシステムは、Linuxと McKernel 軽量カーネルを同時に並行して動作させています。両方のカーネルが動作するインフラストラクチャは、異種カーネルインターフェース(IHK) と呼ばれています。高性能シミュレーションは McKernel 上で実行され、その他のすべてのPOSIX互換サービスには Linux が利用可能です。^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]}

富岳は、計算ノードに並列ストレージを提供するために、3階層のストレージシステムを使用しています。第1階層のLLIOストレージは、富士通と理化学研究所が共同開発したNVMベースのファイルI/Oアクセラレータで、ジョブごとのストレージベースで計算ノードに割り当てられ、低遅延で一時データを保存します。LLIOシステムは、第2階層の富士通エクサスケールファイルシステム（FEFS）との間でデータをステージングします。FEFSは、Lustreソフトウェアに基づくディスクベースのストレージを使用して、大規模で永続的な高性能ファイルシステムを提供し、^{[ 17 ] [ 18 ]}テープベースのアーカイブを使用して、アクセス頻度の低い大量のデータを保存します。

システムソフトウェアの他に、このスーパーコンピュータは、いくつかのベンチマークを含む、さまざまな種類のアプリケーションを実行してきました。TOP500で使用されている主流のHPLベンチマークを実行すると、富岳はペタスケールに達し、エクサスケールまであと半分に迫っています。さらに、富岳はHPL-AIを含む少なくとも他の3つのベンチマークで世界記録を樹立しており、2.0エクサフロップスで、このベンチマークのエクサスケールの閾値を超えています。^{[ 19 ]}そのベンチマークの説明は次のとおりです。

選択されたソルバー方法は、LU分解と、その後に実行される反復的な改良を組み合わせて、解を64ビット精度に戻すものです。HPL-AIの革新性は、解法プロセス全体を通して64ビット計算の要件をなくし、代わりにLUに対して低精度（おそらく16ビット）の精度を選択し、分解で失われた精度を回復するための高度な反復を採用している点にあります。^{[ 20 ]}

富岳の初期性能は、TOP500で使用されるFP64高性能LINPACKベンチマークでRmax 416ペタFLOPSと報告されている。 ^{[ 7 ]} 2020年11月のプロセッサ数の増加後、富岳の性能はRmax 442ペタFLOPSに向上した。^{[ 13 ]}

2020年、富岳はGraph500、HPL-AI、HPCGベンチマークなど、さまざまなワークロードでコンピュータをテストする他のランキングでもトップの座を獲得した。これまでのスーパーコンピュータで、4つのランキングすべてで同時にトップになったものはなかった。^{[ 21 ]}

ハードウェアのアップグレード後、2020年11月現在、「富岳は新しい混合精度HPC-AIベンチマークでのパフォーマンスを2.0エクサフロップスに向上させ、6か月前に記録した1.4エクサフロップスの記録を上回りました。これは、あらゆる種類のハードウェアで任意の精度で1エクサフロップスを超える最初のベンチマーク測定値です。」(42%増加) ^{[ 22 ]}興味深いことに、Arm A64FXコア数は4.5%増加して7,630,848になっただけですが、そのベンチマークでの測定パフォーマンスははるかに大きく上昇し(システムはGPUなどの他の計算機能を使用していません)、TOP500ではさらに少し、6.4%増加して442ペタフロップスとなり、新しい世界記録^{[ 23 ]}となり、次のコンピュータとの差をそれだけ広げました。 HPCGベンチマークでは、16.0 HPCGペタフロップスで、2位のシステムであるSummit [ ^{24 ]よりも5.4倍高速です。Summit}はTOP500でも2位です。

2020年11月現在、富岳の性能はTOP500リストの次の4台のスーパーコンピュータの性能を合わせたものを上回り、HPCGベンチマークの残りのトップ10コンピュータを45%上回った。^{[ 25 ]}

2019年5月23日、理化学研究所はスーパーコンピュータの名称を富岳とすることを発表した。^{[ 26 ]} 2019年8月、富岳のロゴが発表された。富士山を描いたこのロゴは、「富岳の高性能」と「幅広いユーザー層」を象徴している。^{[ 4 ] [ 27 ]} 2019年11月、富岳のプロトタイプがGreen500リストで1位を獲得した。^{[ 28 ] [ 29 ]} 2019年12月2日に理化学研究所施設への機器ラックの出荷が開始され、^{[ 30 ]} 2020年5月13日に完了した。^{[ 31 ]} 2020年6月、富岳はTOP500リストでIBM Summitを抜いて世界最速のスーパーコンピュータとなった。^{[ 7 ]}

富岳は、COVID-19パンデミックに関連するマスクの研究に使用されてきた。^{[ 32 ] [ 33 ]}

2024年5月、日本の研究チームは、Fugakuで学習された、日本語機能を強化した130億パラメータの大規模言語モデルであるFugaku-LLMをリリースした。このプロジェクトでは、Megatron-DeepSpeedをFugakuに移植し、CPUベースのアーキテクチャ上でTransformerの学習を最適化した。^{[ 34 ]}

2018年、日経新聞は同プログラムの費用が1300億円（約10億米ドル）になると報じた。^{[ 3 ] [ 8 ]}

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• 松岡聡 - すべての人のためのスーパーコンピューティング、SIAG_SC（2022年6月28日）（一般向け富岳に関する講演）
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