「Galaxy-I」は40周年を迎えました！継承と超越、「中国スーパーコンピューティング」の栄光の道！

1983年12月22日、我が国が独自に開発したスーパーコンピューター「Galaxy-I」が湖南省長沙市の国立国防科学技術大学で発表されました。高さ約2.2メートル、外径約2.3メートルの円弧状の円筒形の外観を持つ超小型装置です。毎秒1億回以上の浮動小数点演算能力を誇る強力な計算能力を備え、過去40年間の中国のスーパーコンピューターの輝かしい発展の歴史を切り開きました。

1秒間に1億回以上の計算が可能な中国初のスーパーコンピューター「ギャラクシー」が、国防科技大学コンピューター研究所によって長沙で開発に成功した。 （出典：新華社通信）

01国家の計算能力は人間の制御下にある

巨大コンピュータはスーパーコンピュータとも呼ばれます。計算速度と記憶容量は、通常のコンピューターを数桁上回ります。他のコンピュータでは処理が難しい大規模で複雑な計算を素早く完了することができます。石油探査や天気予報から、エンジンシミュレーション、宇宙船の計測と制御、国防安全保障上重要な核実験シミュレーションまで、スーパーコンピュータは、集中的なコンピューティングと大量のデータ処理を必要とするあらゆる科学研究分野でかけがえのない役割を果たすことができます。スーパーコンピュータに代表される強力な計算能力は、国の科学研究、さらには総合的な国力の一部を構成していると言っても過言ではありません。

1960 年代から 1970 年代にかけて、米国、日本、その他の国々でスーパーコンピューティング技術が急速に発展しました。 1976年、アメリカのCray-1は世界初の10億倍スーパーコンピュータとなり、すぐにアメリカの新しい核兵器の研究開発に使用されました。この時期、中国は高性能コンピュータの不足に悩まされ、科学研究、経済発展、国防建設は計算能力の不足によって著しく制限されていました。貴重な石油探査データは処理のために海外に送る必要があり、コストと時間がかかり、漏洩の恐れもある。米国からスーパーコンピューターを購入するのに多大な困難が伴った結果、中国の専門家は制御室に入る権利を持たず、すべての計算を外国人の人員が行わなければならなくなった。

国の計算能力が長期間にわたって他国に制御されるのはなぜでしょうか? 1978年5月、中国国防科学技術委員会はスーパーコンピュータプロジェクトの実証・協力会議を開催し、毎秒1億回の計算が可能なスーパーコンピュータの開発に約6年の歳月と2億元を費やすことを決定した。国立国防科学技術大学のコンピュータ研究所が、この栄えある困難な研究開発の任務を引き受けました。コンピューター専門家の祁雲貴氏が主任設計者と技術指揮官を務め、我が国のスーパーコンピューター開発における最初の飛躍をゼロから開始しました。

02何千もの試練を経て鍛えられた強力な武器

億倍マシンの研究開発タスクは、意思決定会議の日付にちなんで「プロジェクト785」と名付けられました。数か月にわたる徹底的な調査を通じて、研究開発チームはアメリカのCray-1コンピュータに関する技術情報を入手し、その設計コンセプトとシステム構造が比較的先進的で独特であると考えました。チーフデザイナーの Ci Yungui 氏は、Cray-1 の先進的な構造を参考にして、全体的なデザインを再設計しました。最終的に、785コンピュータはデュアルベクトルアレイアーキテクチャソリューションを採用し、国内の条件と国際主流の両方に適合した10億倍マシンの開発に努めました。

1978 年 5 月にプロジェクトが開始されてから 1983 年 12 月に国家評価に合格するまで、785 コンピュータの開発は 6 つの段階を経ました。全体計画の実証とプロジェクトの準備、モデルマシンの開発から、メインフレームの生産、メインフレームのハードウェアシステムのデバッグ、ソフトウェアシステムの開発と共同デバッグまで、プロジェクトの全プロセスを通じて、試算と国家技術評価と鑑定によるプロジェクトの成功の検証まで、 Ci Yungui教授が代表する科学研究者は5年間懸命に努力し、当初計画した資金のわずか5分の1で開発タスクを予定より早く完了しました。新しい 785 コンピュータにも、 Galaxy-Iという印象的な名前が付けられました。

「785」プロジェクトの目標が完全に達成されたかどうかを検証するために、中国の専門家は最初のGalaxy-Iスーパーコンピューターに対して極めて厳格な技術評価を実施した。 1982 年 6 月と 9 月に、Galaxy-I は初めてユーザー ユニットによるシステム評価を受けました。 1983年12月、国防科学技術産業委員会は国家評価会議を開催し、7つの専門家グループがGalaxy-Iのより包括的な技術評価を実施しました。一連の厳しい技術テストに直面した Galaxy-I スーパーコンピューターは、驚くほど安定した信頼性の高いパフォーマンスを示しました。

（ １ ）ハードウェアシステムは適切に設計されており、品質も優れており、200万個を超えるはんだ接合部には冷間はんだ接合部が存在しない。

（ ２ ）複数のテスト結果によると、ハードウェアベクトル演算速度は毎秒１億回以上に達することが示された。

（ ３ ） ２６問の複雑な正答計算問題において、３回計算した数値が全く同じであり、結果の正答性と正確性は要求を完全に満たしている。

（ ４ ）システムは150時間連続して安定して稼働し、平均無故障時間24時間という設計要件を大幅に上回った。

1983年12月22日、銀河I型スーパーコンピュータは国家評価に合格し、評価報告書では「銀河I型コンピュータは中国が独自に開発した最初の10億倍電子計算機システムである」と認定された。改良された銀河I型スーパーコンピュータにより、中国は米国、日本などの技術独占を打ち破り、10億倍スーパーコンピュータを開発できる数少ない国の一つとなった。

03輝き続ける「ギャラクシー」スピリット

研究開発が成功した後、我が国は Galaxy-I スーパーコンピューターを 3 台連続で生産しました。 1 台のマシンは国防科学技術大学のコンピューター研究所に残され、経済建設と国防の用途に使用されました。 1 台のマシンは河北省卓県石油部物理探査局研究所に送られ、石油探査のための地震データ処理に強力な計算能力を提供しました。もう1台のマシンは四川省綿陽市の西南コンピューティングセンターのメインフレームとなり、年間8,000マシン時間以上稼働するスーパー「モデルワーカー」となり、工学物理科学コンピューティングや航空宇宙プロジェクトコンピューティングに多大な貢献を果たしました。

Galaxy-I スーパーコンピュータの開発と応用は、スーパーコンピュータ産業の大きな価値と幅広い展望を十分に実証しました。 「祖国を慈しみ、団結して協力し、高い目標を掲げ、勇敢に戦う」という「銀河精神」と、銀河Iスーパーコンピューターの開発過程で蓄積された技術と経験は、中国のコンピューター研究者にとって強力な原動力となり、世界の先進レベルに追いつくためにたゆまぬ努力を続けるよう鼓舞している。 Galaxy-II 10億倍スーパーコンピュータとGalaxy-III エクサスケール スーパーコンピュータは、それぞれ1992年と1997年に開発されました。

「Galaxy-II」スーパーコンピュータ（出典：論文のスクリーンショット）

国防科技大学の「銀河」シリーズと「天河」シリーズ、レノボグループの「神騰」シリーズ、インスパーの「曙光」シリーズ、国家並列コンピュータ工学技術研究センターの「神威」シリーズ... 1990年代以来、中国のスーパーコンピュータ陣営はますます強力になり、国産の新しいスーパーコンピュータは絶えず世界の先進レベルに挑戦してきました。

2010年11月、画期的なCPU+GPU異種融合アーキテクチャを備えた中国の天河1Aスーパーコンピュータは、ピーク計算速度4700兆倍、持続計算速度25.66兆倍を達成し、世界最速のスーパーコンピュータとなり、中国のスーパーコンピュータが史上世界トップに到達しました。

2009年10月29日、中国国防科学技術大学は、最高性能12兆600億回/秒を誇るスーパーコンピュータ「天河1号」の開発に成功した。私の国はペタフロップスのスーパーコンピュータを開発できる世界で2番目の国になりました。写真は、Tianhe-1 エクサスケール スーパーコンピュータ システムを示しています。 （出典：新華社通信）

研究者らは天河1号スーパーコンピューターのシステム性能テストを実施している（出典：新華社通信）

2016年から2017年にかけて、国産プロセッサ40,960基を搭載したSunway TaihuLightは、 2年連続で世界最速スーパーコンピュータの称号を保持しました。

崇威太湖光スーパーコンピューター（出典：新華社通信）

太陽威太湖光スーパーコンピューターの監視パネル（出典：新華社通信）

「Sunway TaihuLight」スーパーコンピューターのスイッチネットワークケーブル（出典：新華社）

現在、世界のスーパーコンピューティング技術における競争の焦点は、1秒間に100兆回の演算（エクサフロップス）を実行できるEクラスのスーパーコンピュータです。我が国の「天河3号」と「神威海洋光号」は、どちらもE級スーパーコンピュータのタイトルを争う有力候補です。

「天河3号」エクサスケールプロトタイプ（出典：新華社通信）

あっという間に40年が経ちました。ギャラクシーIスーパーコンピューターの困難な構築から始まった中国は、世界のスーパーコンピューター技術分野で強国となった。 「銀河精神」は「二つの爆弾と一つの衛星精神」と同様に、中華民族の共通の歴史記憶と精神的財産となっている。

著者：秦宇、コンピュータ情報システム管理の上級エンジニア、2017年「トップ10新科学普及者」コンテスト記事部門最優秀賞受賞者

制作：中国科学普及協会

制作：中国科学技術出版社、中国科学技術出版社（北京）デジタルメディア株式会社