独立行政法人理化学研究所
インテル株式会社
日本 SGI 株式会社
独立行政法人理化学研究所（略称：理研、理事長：野依 良治、本所：和光市広沢）と日本 SGI 株式会社（社長：和泉 法夫、本社：東京都渋谷区）およびインテル株式会社（代表取締役共同社長：吉田 和正 / ロビー・スウィヌン、本社：東京都千代田区）は、理論ピーク性能 1 ペタフロップス（PFLOPS）
注1（1 秒間に 1,000 兆回の演算を行う能力）を実現する分子動力学シミュレーション専用コンピュータ・システム「MDGRAPE
注2-3（エムディーグレープ・スリー）」の構築に成功しました。
たとえば、この性能をスーパーコンピュータの性能ランキング「TOP500（
www.top500.org (英語)）」（2006 年 6 月 16 日現在）リストと比べると、現在第一位にランクされている汎用スーパーコンピュータは、米国ローレンスリバモア研究所の保有する IBM BlueGene/L であり、その理論ピーク性能は 360 テラフロップス（TFLOPS）です。今回開発した専用計算機 MDGRAPE-3 では、TOP500 リストの基準となる「Linpack ベンチマーク」を実行できないため、性能を直接比べることはできませんが、理論ピーク性能で約 3 倍に相当するものです。
本システムは、理研の開発した世界最高速の分子動力学シミュレーション専用 LSI チップである「MDGRAPE-3 チップ」を 24 個搭載したユニット 201 台（計 4808 チップ
注3）に、インテル社製の最新のデュアルコア インテル® Xeon® プロセッサー 5000 番台（開発コード名： Dempsey）コアを 256 個搭載した並列サーバー 64 台と、インテル® Xeon® プロセッサー 3.2GHz(2 次キャッシュ 1MB) コアを 74 個搭載した並列サーバー 37 台を接続した大規模な構成です。最新鋭のデュアルコア・プロセッサーを用いた信頼性の高い大規模クラスタの利用により、高性能の専用コンピュータ・システムをより効率よく構築することができるようになりました。
本成果は、横浜研究所（小川智也所長）ゲノム科学総合研究センター（榊佳之センター長）システム情報生物学研究グループ高速分子シミュレーション研究チームの泰地真弘人チームリーダー、成見哲研究員、大野洋介研究員ら
注4とハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）分野で大規模並列システムの開発・構築で実績豊富な日本 SGI が共同研究に基づくシステム構築を行い、インテルが最新プロセッサーの早期提供およびシステムの最適化などへの技術支援をしたものです。
分子生物学の進歩により、生物の仕組みを原子レベルで研究することが可能になりつつあり、コンピュータシミュレーションによる生命現象の解明が現実のものとなりつつあります。また新薬の研究開発では、医薬品の候補物質のタンパク質への結合のしやすさをシミュレーションで高速・高精度に検証することが期待されており、分子動力学シミュレーションの技術は重要度を増しています。そこで、高性能分子シミュレーション分野の研究をリードする理研は、2002 年度にペタフロップス級の分子動力学計算専用計算システムの開発に着手し、2004 年 8 月には本システムの心臓部である高速な専用プロセッサー「MDGRAPE-3 チップ」の開発に成功しています。今回、構築した高速専用コンピュータ・システムは、新薬の開発期間の短縮に役立つことが期待される他、タンパク質の働きをシミュレーションで明らかにすることにより、病気を引き起こす仕組みの解明や、生物に学んだナノマシンの開発のための重要なツールになります。
●デュアルコア インテル® Xeon® プロセッサーについて
今回構築したシステムに搭載されている最新のデュアルコア インテル Xeon プロセッサー 5000 番台は、先進の 65 ナノメートル・プロセス技術で製造され、デュアルコア、インテル® バーチャライゼーション・テクノロジー、FB-DIMM メモリのサポートや高速化されたシステム・バス（1066MHz）など、数々の革新技術をサポートしています。同システムは、今後のさらなる性能向上に向け、次世代のマイクロアーキテクチャー、インテル® Core™ マイクロアーキテクチャーに基づくデュアルコア インテル Xeon プロセッサー 5100 番台（開発コード名：Woodcrest）に移行する予定で、すでに検証作業を開始しています。また、今回構築したシステムではインテル® コンパイラーが使用されており、理研プログラム・コードのインテル Core マイクロアーキテクチャーへの最適化で、相乗的な性能向上を目指します。
●分子動力学シミュレーションの応用
このシステムは、文部科学省が科学技術分野の重要課題として取り組んでいる「タンパク 3000 プロジェクト
注5」の一環であり、タンパク質の構造を解明した後、創薬を進める際の大規模シミュレーションが容易に実現されることになります。
また、同システムにより医薬品候補物質のタンパク質への結合しやすさを精度よく見積もることが可能となり、新薬の開発期間短縮に役立つことが期待されます。さらに、タンパク質の精緻な構造を原子レベルで解き明かすことが可能となり、タンパク質が関与して病気を引き起こす原因を原子レベルで解明するなど、ナノレベルの研究で強力なツールとなります。
＜ご参考＞
●本システムは、6 月 24 日に開催される理研横浜研究所一般公開
（
http://www.yokohama.riken.jp/open/20060624/index.html）にて公開される予定です。研究の詳細は、研究チームのサイト
http://mdgrape.gsc.riken.jp/ (英語) または
http://www.riken.jp/r-world/info/release/press/2006/060619/index.html をご参照ください。
| 注1） | フロップス（FLOPS）=1 秒間に何回浮動小数点演算ができるかを表す単位。本システムは粒子間に働く力を 1 秒に 27 兆 9000 億回計算できる。クーロン力 1 対の計算に要する演算量を 36 演算としたとき、1 秒あたり 1000 兆回の演算能力（1 ペタフロップス）を有することになる。（システムは 300MHz 動作の MDGRAPE-3 チップ 3,861 個、250MHz 動作の MDGRAPE-3 チップ 947 個からなり，各チップが 1 サイクルあたり 20 対の力を計算する。これにより 1 秒に 27 兆 9000 億回の力の計算を実現している。） |
| 注2） | MDGRAPE：東京大学が 1989 年から天文シミュレーション計算機 GRAPE を開発。その後、理研は同システムをベースに分子動力学専用システムとして MDM（MDGRAPE-2）を開発、2004 年 8 月には世界最高速の MDGRAPE-3 チップを開発。 |
| 注3） | 全部で MDGRAPE-3 チップ 4,824 個であるが、内 16 個不良があり、現在 4,808 個となっている。なお、不良チップがあってもそれを使わずに正しく計算できるようになっている。 |
| 注4） | 本システムの構築にあたっては、理研所内の以下の研究室の協力を得ています。
情報基盤センター (センター長 姫野龍太郎)、フロンティア研究システム（システム長 玉尾 皓平）時空間機能材料研究グループ（グループディレクター 国武豊喜）次世代ナノパターニング研究チーム（チームリーダー 小野寺純一、副チームリーダー 藤川茂紀）、中央研究所（所長 茅幸二）戎崎計算宇宙物理研究室（主任研究員 戎崎俊一） |
| 注5） | タンパク 3000 プロジェクト：文部科学省が 2002 年 4 月から開始した国家プロジェクト
「新世紀重点研究創生プラン（RR2002）」のひとつとして推進しているもので、タンパク質のメカニズムも含めて、そのタンパク質の機能を解明するポスト・ゲノムの中核的取り組み。 |
＜商標登録＞
* インテル、Intel、Core, Xeon は、米国およびその他の国におけるインテル コーポレーションまたはその子会社の商標または登録商標です。
* SGI および SGI のロゴは日本 SGI 株式会社の登録商標です。
* その他の商標については商標の所有者に所有権が属しています。
＜各社紹介＞
●独立行政法人理化学研究所
独立行政法人理化学研究所は、科学技術（人文科学のみに係るものを除く。）に関する試験及び研究等の業務を総合的に行うことにより、科学技術の水準の向上を図ることを目的とし、日本で唯一の自然科学の総合研究所として、物理学、工学、化学、生物学、医科学などにおよぶ広い分野で研究を進めています。研究成果を社会に普及させるため、大学や企業との連携による共同研究、受託研究等を実施しているほか、知的財産権等の産業界への技術移転を積極的にすすめています。
（
http://www.riken.jp/index_j.html）
●インテル株式会社
シリコンの技術革新で世界をリードするインテルは、人々の仕事と生活をさらに豊かにする先進的な技術と製品を開発、イニシアティブを推進していきます。インテルに関する情報は、
http://www.intel.co.jp で入手できます。
●日本 SGI 株式会社
日本 SGI は、最先端科学の研究機関をはじめ HPC 市場の大規模並列システムの構築で、豊富な経験と技術を持ちます。そしてリサーチ＆サイエンス分野のソリューション・ビジネスにおいて、2005 年 7 月に分子動力学シミュレーション分野に進出し、理研と共同で分子動力学シミュレーション専用機を販売しています。
（日本 SGI のリサーチ＆サイエンスの情報は、
http://www.sgi.co.jp/solutions/science/）
以上
