- スーパーコンピューティングと AI により、地球、都市、人間の臓器のデジタル ツインを作成し、複雑なシナリオをシミュレートして予測することが可能になります。
- 欧州は、スーパーコンピューター、センターネットワーク、独自のチップ開発を組み合わせたDestination Earth、LUMI、BSCなどのプロジェクトを推進している。
- AI の焦点は大規模なトレーニングから推論へと移行しており、新しいサーバー、PC、さらにはデスクトップ スーパーコンピューターが AI 向けに準備されています。
- スペインは、スペインスーパーコンピューティングネットワークであるMareNostrumやPicassoなどのシステムを通じてこの競争に参加し、科学、産業、社会にサービスを提供しています。
スーパーコンピューティングと人工知能は、今日のテクノロジーにおいて最も注目されている組み合わせとなっている。もはや科学研究施設に隠された巨大なデータセンターの話だけではなく、地球、人間の心臓、あるいは都市全体のデジタルツインを作成できる機械、さらにはオフィスの机の下に（ほぼ）収まるデスクトップ型スーパーコンピューターの話までになっているのだ。
同時に、AIは大きな転換期を迎えています。巨大なモデルのトレーニングがブームだった時代から、推論、つまり日常業務でこれらのモデルを最大限に活用することへと重点が移りつつあります。ハードウェアメーカー、研究機関、大学は、バルセロナ・スーパーコンピューティング・センター（BSC）や欧州のLUMIのようなスーパーコンピューティングセンターから、デスクトップに「ミニスーパーコンピューター」のような小型サーバーやAI対応PCまで、あらゆるものを提供しようと競い合っています。
スーパーコンピューティングとは実際何であり、その能力はどのように測定されるのでしょうか?
スーパーコンピューティングとは、単に高性能なPCのことではなく、数千台のコンピュータがまるで1台のマシンであるかのように協調して動作するクラスタのことです。これらのコンピュータはそれぞれノードと呼ばれ、独自のCPU、GPU、RAM、ストレージを備え、パフォーマンスの最大の敵である遅延を最小限に抑える超高速相互接続ネットワークで接続されています。
これらのマシンの性能はFLOPS（15秒あたりの浮動小数点演算回数）で表されます。家庭用の高性能コンピュータはテラFLOPS（TFLOPS）の範囲で動作します。スーパーコンピューティングでは、全く異なるレベルになります。ペタFLOPS（ 18秒あたり10¹⁵回の演算）や、最先端のシステムではエクサFLOPS（10¹⁸回の演算）といった単位がよく使われます。米国にあるFrontierは、エクサスケールの壁を公式に突破した最初のシステムです。
分かりやすく言うと、現代のスーパーコンピューターは、家庭用コンピューターでは何年もかかる計算をわずか1時間で完了できます。この驚異的な計算能力のおかげで、ハリケーンからタンパク質の動態まであらゆるものをシミュレーションしたり、何兆ものパラメータを持つAIモデルを訓練したりすることが可能になるのです。
スーパーコンピューターは物理的にはどのようなもので、なぜこれほど多くの冷却が必要なのでしょうか?
スーパーコンピュータは、見た目では一般的なデスクトップPCとは全く異なります。通常は、数百から数千ものプロセッサ、GPU、ハードドライブを内蔵した金属製のキャビネットがずらりと並んだ部屋のような外観をしています。その処理能力は非常に高く、消費電力は数メガワットにも達し、そのエネルギーのかなりの部分が熱として失われます。
そのため、これらのシステムには、極限まで冷却できる専用の部屋が必要となる。具体的には、産業用空調システム、高温通路と低温通路の分離、チップへの直接的な液体冷却、さらには発生する熱を有効活用するための独創的なソリューションなどが挙げられる。例えばスイスでは、スーパーコンピューターから発生する熱を大学の建物の暖房に再利用することで、問題を利点に変えている。
場合によっては、電子機器を損傷することなく消火できる微粒子水を使用する特殊な消火システムを備えたガラス製の筐体など、非常に高度なセキュリティおよび保護システムが使用されることがあります。バルセロナにあるオリジナルのMareNostrumは、カタルーニャ工科大学の礼拝堂内に設置されており、おそらく世界で最も珍しい場所に設置されたスーパーコンピュータの1つでしょう。
デジタルツイン革命：地球から人間の心へ
スーパーコンピューティングとAIの組み合わせは、デジタルツインという重要な概念を推進しています。これらは単なる仮想モデルではなく、現実世界のデータをほぼリアルタイムで統合し、物理世界で起こることをシミュレーション、予測、最適化する動的なレプリカです。
欧州では、欧州委員会が「Destination Earth（DestinE）」プログラムを推進しており、数年以内に地球の高精度デジタルツインを開発することを目指している。欧州連合で最も強力なスーパーコンピューターであるLUMIなどのおかげで、大気、海洋、地表面を詳細に組み込んだ、非常に高解像度の長期気候シミュレーションが可能になり、これはつい最近まで非常に短期的な気象モデルでしか実現できなかったレベルである。
HPE HPC/AI EMEAリサーチラボの責任者であるウッツ＝ウーヴェ・ハウス氏によると、この機能により、災害管理のための極端な事象の理解、気候変動シナリオの研究、氷河、海氷、植生、エアロゾルが地球規模の気候に与える影響の評価などが可能になるという。さらに、非常に実用的な機能も備えている。それは、地域や都市規模での平均降雨量、干ばつ、洪水といった局地的な影響を極めて高い精度で予測できることだ。
これは、農業計画（特定の地域でどの作物が栽培可能で、どのようなリスクを伴うか）、再生可能エネルギーへの投資（数十年にわたる日照時間と風力の予測）、そしてインフラ設計に直接的な影響を与える。これは、スーパーコンピューティングが抽象的な概念から、非常に具体的な経済的意思決定に影響を与え始める明確な例である。
都市、河川、港湾におけるデジタルツイン
デジタルツインの活用範囲は、地球規模の気候変動だけにとどまりません。バルセロナ都市圏には、164の自治体をデジタルツインで再現したシステムがあり、今後数十年にわたる都市、経済、交通、住宅、知識に関するシナリオをシミュレーションすることが可能です。政策や計画は、現実世界で意思決定を行う前に、この仮想レプリカ上で検証することができます。
港湾・河川輸送分野では、セビリア港がデジタル化計画の一環として、グアダルキビル水路のデジタルツインである「グアダルトウィン」を開発している。このシステムは、AIと機械学習を統合することで、河川交通、喫水管理、潮汐、インフラ、安全性に関する予測と意思決定の精度向上を図る。
高エネルギー物理学やファッションといった、一見無関係に見える分野でさえ、デジタルツインは業界に浸透し始めている。CERNは、素粒子物理学実験、ロボット工学、冷却システムへのデジタルモデルの活用方法を研究しており、H&Mのような企業は広告キャンペーン用に人間のモデルのデジタルレプリカを作成し、肖像権やクリエイティブワークの未来について議論を巻き起こしている。
人間の体は次世代の偉大なデジタルツイン
最も野心的な課題の一つは、医療分野にある。インペリアル・カレッジ・ロンドンのスティーブン・ニーデラー氏率いるチームなどは、個々の心臓の形状、大きさ、機能に合わせたデジタルツインの開発に取り組んでいる。これらのモデルを用いることで、患者にリスクを与えることなく手術や治療をシミュレーションすることが可能になり、既に臨床試験や介入計画に活用されている。
バレンシア工科大学のアンドレウ・クリメント氏やマリア・デ・ラ・サルード・ギレム氏といった研究者たちは、こうしたデジタル心臓ツインが、複雑な不整脈の治療、植込み型除細動器の適応判断、そして突然死のリスク予測において重要な役割を果たすと確信している。そして、長期的な目標はさらに野心的だ。それは、治療法の検証、薬剤投与量の調整、そして最大限の個別化医療を可能にする、人体全体のデジタルツインを構築することである。
AI、スーパーコンピューティング、そしてトレーニングから推論への移行
長年にわたり、AIへの投資の大部分は、特に生成AIにおいて、ますます大規模なモデルのトレーニングに費やされてきた。今日では、焦点は明らかに推論へと移りつつある。つまり、それらのモデルを大規模に、継続的に、そして運用コストを抑えて実運用環境で活用することを目指しているのだ。
この変化はCES 2026で明確に示されました。Lenovoなどのメーカーは、 ThinkSystem SR675i、SR650i、ThinkEdge SE455iといった推論専用に設計されたサーバーを発表し、いわゆるエッジと呼ばれるデータソースの近くでAIモデルを実行できるようにしました。
Corsairエコシステムの一員となったOrigin PCは、ネットワークエッジでのAI開発向けに設計された、コンパクトですぐに使えるプラットフォーム「 S-Class Edge AI Developer Kit」を発表しました。このキットのコンセプトは、小規模な開発チームや研究チームが、クラウドや大規模な外部データセンターに常に依存することなく、AIのテストと展開を行えるようにすることです。
CESに出展したほとんどのPCメーカーは、同じ方向性を示しました。AcerはRA100 AIミニステーションとアップデートされたVeritonデスクトップ、LG GRAMはデュアルAI機能（ローカル＋クラウド）、AsusはAIを扱うクリエイター向けの新しいVivobookシリーズとProArt PX13コンバーチブル、DellはAIワークロード向けにXPSシリーズをアップデート、HPはAIアクセラレーションとデータ処理能力を備えたEliteBook、EliteBoard、Omnibook、OmniStudioをアップデートしました。
デスクトップに集約されたスーパーコンピューティング：「デスクトップスーパーコンピュータ」
特に興味深いトレンドの一つは、ローカルスーパーコンピューティングです。これは、国家規模のセンターには及ばないものの、デスクトップ形式で驚異的な処理能力を提供するマシンです。CES 2026では、ギガバイト（子会社のギガコンピューティングを通じて）が、真の「デスクトップスーパーコンピューター」であるギガバイトW775-V10を発表しました。
このシステムは、NVIDIA AIスタックとNVIDIA GB300 Grace Blackwell Ultraデスクトップアクセラレータをはじめとする最高級コンポーネントを統合しています。その目的は、AIチームがクラウドや外部データセンターに頼ることなく、複雑なモデルのトレーニングと推論を行い、データと実行環境を完全に制御できるようにすることです。
それに加えて、CESはコンポーネントのエコシステムを刷新する役割も果たしました。新しいIntel Core Ultra CPU 、新しいAMD Ryzenプロセッサ、QualcommのSnapdragon X2 Plusチップ、KioxiaのBG7 SSD、Gigabyteの高度なDDR5メモリ、MSIのアップデートされたマザーボードなど、すべてデータ集約型およびAI集約型のワークロードをサポートするように設計されています。
周辺機器分野では、Corsairなどのブランドが最新のハイエンドマウスやキーボードを展示する一方、Anker、eufy、soundcoreはコネクテッドデバイスに注力した。さらに、AIを搭載した小型メモ帳「 Plaud Notepin S」など、興味深いガジェットもいくつか登場した。
スーパーコンピュータは現在何に使われているのか：COVID-19から大気質まで
スーパーコンピュータは、通常のPCでは計算に途方もない時間がかかるような分野の高度な研究にほぼ必ず使用されます。その代表的な用途としては、気象学や気候学、地震シミュレーション、天体物理学、地球物理学、生物学、医学、創薬、航空宇宙工学の研究などが挙げられます。
新型コロナウイルス感染症のパンデミック期間中、複数のスーパーコンピューターがウイルス性タンパク質の挙動シミュレーション、分子の組み合わせの試験、そして薬剤探索の加速に活用された。大規模なシミュレーションによって、研究者たちは有望でないアプローチを排除し、成功確率が最も高い化合物に研究努力を集中させることができた。
バルセロナ・スーパーコンピューティング・センターのような施設は、非常に具体的な事例を示している。センサーデータと流体力学モデルを用いてニューラルネットワークを訓練し、焼却炉を制御して排出量を削減することで燃料利用効率を向上させたり、長年の履歴データに基づいて大都市の大気質を驚くほど高い精度で予測したりしている。
もう一つの注目すべき例は、DeepMindが開発した、アミノ酸配列からタンパク質の折り畳み構造を予測するシステム「AlphaFold」です。このノーベル賞級の難題は、AI、ビッグデータ、スーパーコンピューティングの爆発的な組み合わせによって大きく進展しました。生物医学や創薬に与えた影響は計り知れず、世界中の何万人もの研究者が既にその成果を日常的に活用しています。
スーパーコンピューティングの一般的な用途
- 天気と気候の予報 中長期的には。
- 地震、津波、自然災害のシミュレーション 被害を軽減します。
- 航空機、車両、ロケットの設計と試験 空気力学モデルを使用します。
- 医薬品の発見と設計 および分子相互作用の研究。
- 天体物理学と宇宙論: 銀河、星、ブラックホールの形成。
- 空気の質と大気の組成 地域や都市で。
- ビッグデータと社会シミュレーション: 文化の進化、人口移動、スマートシティ。
- セキュリティと防衛: 核兵器のシミュレーションからレーダーや複雑なシステムのデジタルツインまで。
大型スーパーコンピュータはどこに設置されており、スペインはどのような役割を果たしているのでしょうか?
Top500リストは、1993年以来、年に2回、世界で最も強力なスーパーコンピュータ500台を集計し、ランキング付けしている。リストに掲載されているシステムの数では中国がトップだが、総処理能力では米国が首位を維持しており、特にFrontierのようなマシンがその優位性を支えている。
現在、有力な衛星通信事業者としては、長年にわたり業界をリードしてきた日本の富岳衛星、アメリカのサミット衛星とシエラ衛星、そしてかつてトップの座を占めていた中国のサンウェイ衛星と天河2A衛星が挙げられる。イタリアにはHPC5やマルコーニ100といった衛星があり、スイスにはヨーロッパの長年のリーダーであるピッツ・ダイント衛星がある。
スペインにおけるベンチマークは、バルセロナ・スーパーコンピューティング・センターのMareNostrumです。2004年に初代バージョンが登場し、約42,4テラFLOPSの性能を誇ったMareNostrumは、現在のMareNostrum 4へとスケールアップし、約13,7ペタFLOPSの性能を実現しています。次世代のMareNostrum 5は、電力とエネルギー消費において数桁の飛躍的な進歩を遂げる予定であり、エクサスケール・インフラストラクチャ開発を目指す欧州戦略の一環です。
特に重要なネットワークとして、スペイン・スーパーコンピューティング・ネットワーク（RES）が挙げられます。これは、スペイン各地の自治州に分散するセンターやマシンを結集し、国内の研究者にサービスを提供しています。この基盤の上に、イベロアメリカ・スーパーコンピューティング・ネットワークも構築され、メキシコをはじめとするラテンアメリカ諸国のリソースを接続し、共同プロジェクトに活用しています。
地域レベルでは、マラガ大学のスーパーコンピュータ「ピカソ」のような施設が際立っており、約40.000万個の計算コアと180テラバイトのRAMを搭載している。ピカソは、マラガ大学の研究者だけでなく、アンダルシア・バイオインフォマティクス・プラットフォームを通じてアンダルシアのユーザーにも利用されており、さらにRES（スペイン・バイオインフォマティクス・ネットワーク）を通じてスペイン全土の科学者にも利用されている。
これらのシステムは、オープンソースであること、安定性、そして他の商用オペレーティングシステムに比べてリソース消費量が少ないことから、ほぼ例外なくLinuxまたはその派生ディストリビューション上で動作します。この基盤の上に、科学ツール、プログラミング環境、AIライブラリからなる、専門的かつ洗練されたエコシステムが構築されています。
リファレンスセンター：バルセロナスーパーコンピューティングセンターと独自のハードウェアを求めるヨーロッパの競争
バルセロナ・スーパーコンピューティング・センター（BSC）は、スーパーコンピューティングとコンピュータアーキテクチャの研究において、ヨーロッパを代表する機関の一つです。マテオ・バレロ氏が数十年にわたり率いてきたBSCは、当初は1台のスーパーコンピュータを運用するだけの場所でしたが、現在では50カ国以上から1000人を超える研究者が集まり、コンピュータサイエンス、生命科学、地球科学、社会応用といった部門に組織されています。
BSCの際立った特徴の一つは、単に機械を運用するだけでなく、独自のソフトウェア、アルゴリズム、さらにはプロセッサまで開発している点です。長年にわたり、EuroHPCなどの欧州プロジェクトや、欧州プロセッサイニシアチブ（EPI）などのイニシアチブ、 RISC-Vなどのオープンアーキテクチャに基づく欧州製チップの開発に携わり、欧州の米国およびアジアのメーカーへの依存度を低減することを目指してきました。
BSCは他のパートナーと協力して、ベクトルプロセッサ、ARMおよびRISC-Vベースのプラットフォーム、そしてTurtle、Lizard、Chameleonといった名称を持つ一連の設計のプロトタイプを開発してきました。これらの設計は世代を重ねるごとに複雑さを増しています。中期的な目標は、ヨーロッパで開発された重要なコンピューティング技術を用いて、 「MareNostrum 6」スーパーコンピュータを駆動できるチップを開発することです。
この取り組みは、ある不都合な現実の中で進められている。かつてヨーロッパはARMアーキテクチャの一部を設計していたが、ARMが非ヨーロッパ企業に売却されたことや、ヨーロッパ独自の大型ファウンドリが不足していることから、ヨーロッパ大陸は不安定な立場に置かれている。米国がアリゾナ州におけるTSMCの先進的な生産を保証することや、ドイツとフランスが多額の公的補助金で誘致する半導体工場など、スペインでもいくつかの取り組みが行われているが、スペインは比較的少ない資源で設計、製造、産業エコシステムを組み合わせるという課題に直面している。
こうした状況において、スペインの戦略は、BSCのようなセンターの統合、RESのようなネットワークの推進、オープンチッププロジェクトの支援、そしてコンピュータアーキテクチャとAI分野で需要の高い専門家の育成を柱としている。センターの責任者自身も認めているように、これらの分野を専門とする博士号取得者が、大学では到底太刀打ちできないような高額な給与を提示する民間企業からのオファーを受けるため、人材の確保が困難になっているのは、決して偶然ではない。
一方、マラガのピカソ研究所や国内各地に分散配置されたRESノードに見られるように、スペインの他の大学もインフラ強化を進めている。これらのシステムは、多くの場合、素粒子物理学、気候変動研究、工学、バイオインフォマティクス、スマートシティプロジェクトなどに活用されており、スーパーコンピューティングがもはや一部の研究室だけの特権ではないことを示している。
大局的に見ると、スーパーコンピューティングは研究室の好奇心の対象から、気候、健康、安全保障、経済、さらには都市、自動車、医薬品の設計に至るまで、あらゆる分野における重要なインフラへと進化を遂げたことは明らかです。同時に、AIが研究室から実用化へと飛躍し、デジタルツインが台頭することで、こうした処理能力の一部が専用サーバーやエンジニアや科学者のデスクトップにも導入されつつあります。その結果、スーパーコンピューティングは消滅するどころか、私たちの日常生活にますます深く浸透していく状況が生まれています。たとえ私たちがその存在に気づかないことが多いとしても。
