ベクタープロセッサーは必要か？

次世代日の丸スパコンはベクタープロセッサ部とスカラープロセッサー部で構成される、ハイブリッド構成のスパコンで、ヘテロジニアス構成とも呼ばれることがある。目標は１０PFLOPSで、2010年末までに運用を開始し、2011年6月のTop500で1位にランクされ、同時に、HPCCベンチマークの中の主要4項目でもトップにランクされることである。

現在、スパコンのトレンドはスカーラーであり、Top500のうち、わずか6台(1.2％）がベクタープロセッサーである。この事実は、既に、ベクタープロセッサは世界のスパコン市場から淘汰されたということを物語っているのであろう。当然、流通するソフトウエアもほとんどがスカラー型用のプログラムであり、ベクタ型を前提とした新規プログラムはなくなり、自然に消滅してゆくはずである。
かろうじてこのベクタ型プロセッサーを供給しているのは世界でNECとCRAYだけである。

Top500の中のベクター型スパコンをリストアップしたものが以下である。
20位　地球シミュレータ/NEC-SX-6　実行性能35,86TFLOPS、理論性能40.96TFLOPS、実行効率87.55%
53位　韓国気象庁/Cray-X1E　実行性能15.71TFLOPS、理論性能18.44TFLOPS、実行効率85,20%
58位　オークリッジ研究所/Cray-X1E　実行性能14,96TFLOPS、理論性能18.33TFLOPS、実行効率81.61%
108位　シュトゥトガルト大/NEC-SX8 実行性能8.92TFLOPS　離村性能9.22TFLOPS、実行効率96.75%
489位　仏気象庁/NEC-SX-8R 実行性能4.06TFLOPS、理論性能4.51TFLOPS、実行効率90.02%
490位　仏気象庁/NEC-SX-8R 実行性能4.06TFLOPS、理論性能4.51TFLOPS、実行効率90.02%

NECは地球氏ミュレータのSX-6の後、SX-7、SX-8、SX-8Rと改良をかさね、SX-6のCPU当たり8GFLOPSからSX-8Rの35.2GFLOPSへ性能向上を図り、現在CPU当たり100GFLOPS超を開発中としている。
CRAYのX1EはCPU当たり4.5TFLOPS、これを4つまとめた実装モジュール（MSP)で18GFLOPSを単位としていたが、このMSPモジュールを１チップにした20GFLOPの後継機をS2007年後半に出荷すると発表している。

ベクター型の最大の長所は実行効率の高さである。巨大システムにおいても理論性能の80%超の高い実行効率であり、特にNECの場合は90%前後の値を示している。反対に欠点は、消費電力、発熱、設置面積が大きく、コストはかなり高い。従って、プログラム作成の容易さを強調する人も居るが、実際の採用はほとんどなかったといってよい。

では本当にベクター型はスカラー型に比べて実行効率が高いのかというと、5-6年くらい前は事実であった。しかし現在では事実ではない。Top500第1位のBGLは13万CPUコアで76.5%であり、1ラック2048CPUコアでは82.2%である。第2位のオークリッジ研のJaguarはOpteron Dualコアで85.2%である。従って地球シミュレータの87.55%が飛びぬけて高い訳ではない。
又、TOP500のベンチマークは連立方程式を解くためのLINPACKだけであるが、LINPACKを含んだより広いアプリケーション・ベンチマークであるHPCCで比較すると、Linpack１TFLOPS当たりのシステムでのフーリエ変換（FFTE)や行列の転置（PTRANS)などではOpteronやBGLに劣る結果となっているのである。
つまり、現在の実測性能データからは、ベクター型スパコンがスカラー型スパコンに対し優位に立っているというデータは見当たらないのである。
つまり、合理的に考えればベクター型を次世代日の丸スパコンの一方の柱にしなければならない理由は見当たらないのである。

では、合理的判断以外の判断基準とは何なのであろうか？　
1番目は、日本の面子の問題で、スカラー型と言った途端にCPUは全て米国企業に抑えられてしまうからである。つまり国策としてCPUを全て米国に握られて良いのか、と言う技術安全保障政策の問題である。
2番目は既にベクター型スパコンに基づくたくさんのアプリケーションプログラムが存在し、スカラー型への書き換えには労力が必要になり、又、プログラム作成上もベクター型の方が容易で、生産性が高い、と言うプログラム視点での問題。
その他、他の論点があるかも知れないが、とりあえず、筆者はこの2点をすぐに思いついた。

第2の論点は、ソフトウェアの問題であるので、変換ツールや生産性ツールを開発すればよいので、本質的とは思えない。
なんと言っても、技術安全保障の問題が最大の問題で、合理的判断を超えた政策の問題になってしまうからである。

　敢えて政策判断のための材料を提示するなら、2002年の地球シミュレータの結果を思い出すほかない。
地球シミュレータは国家政策として600億の巨費を投じたシステムで、世界最高速の栄誉を2年半の間維持することは出来た。しかし、今日から振り返るなら、成果は「ただそれだけ」と言っても過言ではあるまい。勿論細かい成果は多々あったと思うが、日本のスパコンが世界で飛ぶように売れたとか、日本の産業界全般への著しい波及効果があったとかいったことは無かったのである。あまりにも高価で、設置が難しく、巨大な電力消費を必要とするシステムは、費用対効果という経済原理から敬遠され、反面教師としてスカラー型の著しい進歩を促し、結局、米国優位に貢献しただけと言ってよい。日本の産業界への貢献も極めて限定的で、ほとんど開発した企業だけの範囲と言っても過言ではあるまい。
　技術安全保障というコンテクストの中で、
1970年代の技術であるベクター型に、将来を託することに意味があるのか？　
ベクター型から新しい技術が生まれる可能性はあるのか？
ほかにシードは無いのか？
地球シミュレータの徹を踏まないためには、ベクター型への更なる投資の正当性を国民に示し、納得してもらう必要があるであろう。

　国産技術のシードという観点からは、議論に上がっていた、日立の産業組み込み型CPU　SHによる、BGLのような使い方や、東大のGRAPEの拡張などといった考え方を、どのような理由で切り捨てたのかは明確にすべきであろう。確かにSHによるBGLもどきは、2番煎じで、面白くないが、携帯機器への水平展開を考えるなら、それなりの意味があろうかと思えるし、GRAPE-DRは若干、アーキテクチャーが貧困で、現状では、実行性能１PFLOPが実現できるとは思えないが、GRAPEに立ち戻り、もう少しソフィスティケーテッドなプログラマビリティをアーキテクトできれば、スカラー型スパコンより遥かに廉価に高性能スパコンが実現できるのではないだろうか。

文化庁を管轄する文科省としては、古典芸能の保護と言った文化庁的後ろ向きの発想だけでなく、新しい価値の創造といった将来価値を生み出す多くのシードに対し養分補給を考えないと、国際社会での技術安全保障は達成できないであろう。