スーパーコンピュータの歴史

コンピュータの性能は急激に向上するため、スーパーコンピュータの評価基準を「高速」としたのでは、最初のスーパーコンピュータを特定するのは困難である。ＩＢＭは、同社の「Stretch（IBM 7030）」（1954年）をあげている（参照：ITmedia「IBM、スーパーコンピュータ「Stretch」誕生50周年」）が、一般にはＣＤＣ社の「CDC6600」あるいはイリノイ大学の「ILLIAC IV」を最初のスーパーコンピュータだとしている。

• 1964年　ＣＤＣ６６００
  最初の商用スーパーコンピュータといわれている。スーパーコンピュータの父と称されるクレイ（Seymour Roger Cray）による設計で、主ＣＰＵを演算処理だけにしてメモリアクセスや入出力を周辺のハードにもたせること、命令をＲＩＳＣのような単純命令にすることなどにより、ＣＰＵを高速化した。わずか３ＭFLOPS程度だが、当時としては画期的な速度であった。
  1969年 「ＣＤＣ７６００」パイプライン演算機構の採用
• 1972年　イリノイ大学「ILLIAC IV」
  最初の（厳密ではないが）スカラー型のスーパーコンピュータ。単一のプロセッサの能力では限界があるため、２５６個のプロセッサを４つの制御ユニットで制御する構成にした。また、並列処理の効果をあげるために、専用のFORTRANやALGOLを開発した。
  価格性能比が悪く量産には至らなかったが、スーパーコンピュータで検討すべき課題を明確にしたことにより、その後の研究に大きな影響を与えた。
  
  
  ＩＬＬＩＡＣ　ＩＶ
  参照： ＮＡＳＡ「Search Results: All Fields similar to 'ILLIAC and IV'」

1976年　クレイリサーチは「CRAY-1」を開発した。
　最初のベクトル型スーパーコンピュータ。クレイはＣＤＣを退職して、スーパーコンピュータに特化したクレイリサーチ社を設立。その最初の製品がＣＲＡＹ－１である。画期的な方法により高速化を実現した。
・ベクトル型ＣＰＵの開発
・配線の短距離化による高速化を図るために筺体を円筒形にした。
・高速化のため高電圧にすると発熱が大きくなる。その冷却のために液体フレオンを使用した。
　これらのために高額になり、初期の販売価格は８００万ドルもした（本体の台座は座れるようになっており、「世界で最も高いイス」といわれた）が、８０台以上販売された。

ＣＲＡＹ－１　（拡大図）
出典：Wikipedia「ＣＲＡＹ－１」

ＣＲＡＹシリーズは続々と新機種が開発され、ＣＲＡＹはスーパーコンピュータの代名詞になるほどであった。その後、日本メーカーやＩＢＭとの競争で地位は低下したが、２００９年には「Jaguar」で世界最高速を実現した。

１９８１年、通商産業省（現経済産業省）は「科学技術用高速計算システムプロジェクト（スーパーコンピュータプロジェクト）」を開始した。最新のコンピュータ技術を用いて、１９８９年までに１０ＧFLOPSのスーパーコンピュータを製作、運転、評価を行い、その技術を確立することを目標としている。
参照：中村吉明、渡辺千匁「通産省の研究開発プロジェクトのマネジメントと効果　スーバーコンピュータプロジエクトのケースタディ」
　　　https://dspace.jaist.ac.jp/dspace/bitstream/10119/5730/1/1999-1B07.pdf

当時の日本のコンピュータメーカーは、既に国際的競争力をもっていた。そして、スーパーコンピュータの研究により得られる先進的技術は通常の商業機への適用にも重要だと認識しており、既にスーパーコンピュータ開発を進めていたのである。が行われた。
　１９８２年には、富士通「FACOM VP-100/200」、日立「HITAC S-810」、１９８３年にはＮＥＣ「SX-1，SX-2」が開発された。これらが日本での本格的なスーパーコンピュータの最初だといえる。
参照：三輪 修「私のコンピュータ開発史 FACOM VP」
　　　http://homepage2.nifty.com/Miwa/10_FACOM%20VP/index.html

１９８０年代後半になると、国産スーパーコンピュータは、世界でも最高の水準に達した。

• 1987年　日立「HITAC S-820」３ＧFLOPS
• 1988年　富士通「FUJITSU VP2000」５ＧFLOPS
• 1989年　ＮＥＣ「SX-3」２２ＧFLOPS
  これは、世界で最高速になった。その後１９９０年代の中頃までの世界最高速機は日本の独壇場になった。
• 1993年　富士通、航空宇宙技術研究所「数値風洞」
• 1994年　Intel 「Paragon XP/S 140」
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• 1994年　富士通、航空宇宙技術研究所「数値風洞」
• 1996年　日立「SR2201」
• 1996年　日立、筑波大学「CP-PACS」
• 1997年　Intel 「ASCI Red」

米国は、軍事面や産業面での競争優位のためにスーパーコンピュータを重視してきたことや、コンピュータのリーダーとしての面目から、ＮＥＣ・日立・富士通が世界最強機を開発するに伴い、米国は、日本スーパーコンピュータの導入キャンセルやアンチダンピング課税などを行った。このことからも、スーパーコンピュータの国家戦略での重要性や日本が脅威だったことがうかがえる。
参照：Wikipedia「日米スパコン貿易摩擦」
　　　 http://ja.wikipedia.org/wiki/日米スパコン貿易摩擦

米国は、１９９５年からエネルギー省を中心に「ＡＳＣＩプロジェクト」を推進し、メーカーを支援している。それが功を奏して、
1997年 Intel 「ASCI Red」
2000年 ＩＢＭ「ASCI White」
が２００２年にＮＥＣの「地球シミュレータ」が出現するまで世界最速となった。

地球シミュレータ

ＮＥＣの開発したスーパーコンピュータ「地球シミュレータ」は、2002年に、海洋研究開発機構 地球シミュレータ研究開発センター（http://www.jamstec.go.jp/esc/）で稼働開始した。主に地球温暖化予測や地球内部変動の分析などに利用されている。ベクトル型スーパーコンピュータであり、８個のプロセッサを搭載したノードが６４０台接続されている。３６ＴFLOPSの処理速度は、2002年6月から2004年6月にIBMの「Blue Gene」が登場するまでの間、ＴＯＰ５００で１位であった。

地球シミュレータ（拡大図）
出典：地球シミュレータ研究開発センター「ギャラリー」

このように、「地球シミュレータ」は国産スーパーコンピュータが健在であることを示すものではあるが、手放しで喜べない問題を含んでいる。
　世界の趨勢は、１９９０年代からスカラー型に移行しており、この地球シミュレータは「最期の？」ベクトル型スーパコンピュータになってしまった。スカラー型の場合、市販のパソコン用ＣＰＵを用いるので安価であり、一般のニーズに合わせて性能向上が図られる。それに対してベクトル型のＣＰＵは、スーパーコンピュータ専用ＣＰＵを独自に開発しなければならない。また、大勢がスカラー型であれば、ソフトウェアもそれに合わせた技術が発展するであろう。
　現在、ベクトル型に力を入れている有力メーカーはＮＥＣだけである。その環境で、今後とも競争力を維持するのは困難であろう。また、スカラー型での国産スーパーコンピュータは、１９９６年の日立「CP-PACS」以降、最高速機は開発されず、競争力は低下してしまっていた。

国産スーパーコンピュータ全盛期の１９９６年１１月を対象に、２０１０年１１月にＴＯＰ５００の資料から作成した、上位１０機種および５０位までの国産機と、５００機種のメーカー別のシェアを掲げる。この約１５年の間に、大きな変化が起こったことがわかる。

１９９６年１１月	２０１０年１１月

国産スーパーコンピュータの低迷

１９９０年代は日本経済が不況であり、全体のＩＴ投資が消極的になり「失われた十年」といわれている。そのため、コンピュータメーカーは経営の観点から、スーパーコンピュータのような巨大な先行投資を回避してきた。また、日本では軍需が非常に少ないし、国家財政が悪化すると、国の関係する研究所や大学への支援はすくなくなり、スーパーコンピュータの需要が減少した。
　それでも１９９０年代中頃までは、過去のプロジェクトの継続により、優位を保っていたのであるが、その後は低迷する期間が長く続いてきたのである。
　その間もスーパーコンピュータの技術は発展する。１９９６年での最速機は２２０ＴFLOPSだったのが、２０１０年では１７５９ＴFLOPSになった。それなのに、国産最速機は１９９６年と同レベルであり、２０位以下にランクされている。最速機の開発だけが競争力の基準にはならないが、上位５００機のうち、国産機が占める割合は１３％から３％にまで低下した。すなわち、スーパーコンピュータ全体での競争力を失っている。

ＩＢＭとＨＰのシェア拡大

米国は、日本の脅威に対抗するために、ＣＲＡＹのようなベクトル型スーパーコンピュータではなく、汎用スカラーチップによる超並列プロセッサを育成するようになった。１９９５年からエネルギー省を中心に「ＡＳＣＩプロジェクト」を推進し、ＩＢＭ、コンパック（後にＨＰ－ヒューレット・パッカードに吸収）、インテルなどのメーカーに研究と構築を依頼した。
　ＩＢＭは汎用コンピュータ時代の巨人であった。ダウンサイジングやインターネットの影響でその地位は低下したが、依然として最高の技術をもっている。スーパーコンピュータ分野では最適のプレーヤーである。コンパックは当時の最大のパソコンメーカーであり、インテルは最大のＣＰＵメーカーである（現在、ＴＯＰ５００の３／４はインテルのプロセッサを採用している）。このような代表選手がコア・コンピタンスを発揮することにより、ANCI-redやANCI-whiteなど、一連の成果を得ることができた。
　その結果、米国はスーパーコンピュータの分野で、独占に近いシェアを実現している。
　なお、２００９年にはＣＲＡＹの「Jaguar」が最高速になったが、これは超並列プロセッサである。

中国の参加と躍進

中国は、１９９０年代から飛躍的な経済成長をしてきた。２０００年代になるとスーパーコンピュータの分野でも競争者として世界に認められるようになった。２００９年には国立国防技術大学（NUDT）の「Tianhe-1（天河１号）」が５位に入り、２０１０年６月には、曙光信息（Dawning Information Industry）の「Nebulae（星雲）」が２位になり、２０１０年１１月には天河１Ａ号が世界トップになった。中国は、台数では少ないものの、技術的には米国と並ぶレベルになったのである。

２０１０年代：日本スーパーコンピュータの復活！？

「京」コンピュータ、世界最速へ

このような状況を打破するために、文部科学省は２００５年に「次世代スーパーコンピュータプロジェクト」を立ち上げた。「２０１２年までに世界最速１０Ｐ（＝１京）FLOPSのスーパーコンピュータ」を目標とし「京速コンピュータ」と名付けられた。ＮＥＣ・日立・富士通３社によるベクトル型とスカラー型の複合型にする計画であった。
　ところが「2011年に20ＰFLOPS」のIBM Sequoiaが発表されたこと、ＮＥＣと日立が同プロジェクトから撤退して富士通と理化学研究所がスカラー型にすることなど計画の変更が必要になった。
　そして、２００９年の民主党の「事業仕分け」で、「なぜ１番でないといけないのか、２番ではダメなのか」（蓮舫議員）の発言などにより当プロジェクトは事実上の凍結と判定された。科学者などの猛反対により復活したが、予算は縮小され、「世界最速を目指すのではない。むしろ利用面の発展を目標にする」こととなった。
　しかし、その後の努力により、２０１１年６月に、8.162PFLOPSを実現し７年ぶりに世界最速の座を奪還した。さらに２０１１年１１月には１０.５１PFLOPSになり、「2011年に20ＰFLOPS」には達しなかったが、名称の「京」＝１万兆＝１０Ｐ（ペタ）の速度に到達した。
参照：「京速コンピュータ」

スーパーコンピュータ「京」の構成イメージと筐体内部
出典：左図富士通「次世代スーパーコンピュータ」、 右図理化学研究所・富士通「京速コンピュータ「京」が世界1位に」

省エネ・スーパーコンピュータ

２０００年代後半になると、スーパーコンピュータは高速だけがよいのではないとして、省エネ性能を競う「グリーン５００」も発表されるようになった。電力１Ｗ（ワット）あたりの計算回数、すなわち［MFLOPS/W］が評価尺度になる。
　この評価では、国産スーパーコンピュータは上位を占めて（２０１０年）
　　１　米・ＩＢＭワトソン研究所　ブルージーンＱ（試作機）　　１６８４［MFLOPS/W］
　　２　日・国立天文台　　　　　　GRAPE-DR　　　　　　　　　　１４４８
　　３　日・東京工業大学　　　　　TSUBAME 2.0 　　　　　　　　　９５８
　　４　米・国立スーパーコンピュータ応用研究所試作機　　　　　　９３３
　　５　日・理化学研究所　　　　　京（2010年開発中）　　　　　　８２８