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世界最速のスーパーコンピュータFugakuを冷却させることは、日本のオペレータに大きな成果です。



RIKEN研究所のスーパーコンピュータ富嶽は2020年6月16日神戸市中央区でマスコミに公開された様子です。 (毎日/望月亮一)

世界最速のものと評価されるRIKEN研究所のスーパーコンピュータFugakuは計算によって、中央処理装置(CPU)が燃え上がりながら膨大な量の熱を発生させます。 スーパーコンピュータは、最先端の研究で重要な役割をするものと予想されるが見事性能を覗くと熱に勝つための戦いが明らかされます。

富嶽(Fugaku)を収容する建物は神戸中央区にあり、冷却過程で生成される蒸気は、発電所のシーンとほぼ似た屋根の冷却塔から流れてきます。 事実Rikenによると、昨年春以降も近くのホテルに滞在の人が演技と勘違いして、警察と消防士に警告する事例が複数回ありました。

RIKEN計算科学センターの塚本俊之副局長は「熱発生密度は原子炉と同等である。計算の種類に応じ、電力消費量は大幅に異なり、列の値は、熱発生の大きな変化の措置が必要なのは、スーパーコンピュータだけです。」

2019年8月にオフラインにされた「K」のスーパーコンピュータを継承した富嶽は今年3月に本格的な運営を開始する予定です。 昨年のテストでコロナウイルスへの対策を用意する際に水滴の分散をシミュレートするために使用された。 2年連続のスーパーコンピュータの性能の世界ランキング4部門で1位を占めた。

Fugakuを収容する建物の3階の電算室に432台のラックが16万以上の中央処理装置を収容して動作時に熱が発生します。 熱密度は平方メートル当たり100キロワット以上まで登ることができます。 これは1メートル平方の空間で、100個の家庭用電気ヒーターが作動するのと同じです。

CPUが効率的に実行できるようにするには、摂氏30度以下に維持しなければしかし、冷却していないと、温度が数秒で100度以上に上がります。 これを防止するために、スーパーコンピュータには、大型水性液体の冷却装置が装備されています。 冷却システムは、CPUからの熱を除去するために水が流れる1次と2次の分岐パイプがあります。

約160,000個のCPUを直接冷却する2次給水システムです。 熱を除去するために、CPUに近い約15°Cの水を運ぶし、水の温度を19〜25°Cに上げています。 その後、この水は熱交換器送られます。 ここで、2次システムの水は、最大11個の冷却装置が装着された1次システムの水によって約15°Cで再び冷却されます。 冷却されると、補助システム、水がCPUに戻って励起されます。

1次と2次給水システムが分離された理由は、不純物がたまって薄い2次システムのパイプを防ぐことを防止するためです。 2次システムの水は浄化され、腐食防止物質を含んでいるのに対し、産業用水は、1次システムの周辺に励起されます。

Tsukamotoは最も困難な作業は、温度の変動に対処することでした。 他のタイプの計算により、CPUの動作が詳細に変更され、消費される電気量と生成される熱量に大きな変化が発生します。 これにより、1/1000秒で熱が急増することができます。

これを解決するために、Tsukamotoと他の研究者たちは、複雑なパイプレイアウトでの水の流れをシミュレートして、予期しない状況が発生しても対処できるシステムを考案した。 彼らは、2次システムの水の温度を監視するためにセンサーを設置し、1次システムの水の流れを調整して、2次システム水の温度を約15°Cで継続的に維持するようにしました。

塚本は「短時間に急激な温度上昇と下降があるときに水を継続冷やす方法についての質問が重要となります。私たちは、過去に言及する事例がなかった既存の技術を結合する方法について考えていました。」 。

TsukamotoはKと一緒に働いた後Fugakuの運営に関与している。 「それが正しく動作するのは当然です。」と彼は言いました。 「私は自然なように自然なことをします。それはシーンの背後に働く人々に誇りの源泉であり、自分自身もあると思います。」

洗練された冷却技術を発展させるためのこのような努力は、Fugakuは、スーパーコンピューティングの最前線に進むことができたことは明らかです。

(科学環境新聞部ナギラミライ日本の原作)

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Omori Yoshiaki

ミュージックホリック。フードエバンジェリスト。学生。認定エクスプローラー。受賞歴のあるウェブエキスパート。」

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