スーパーコンピュータ（スパコン）「京」の開発は逆境の中で進んだ。前回、演算速度で世界1位となった日本のスパコンは2004年の「地球シミュレーター」。7年振りに王座を奪還した「京」の開発プロジェクトは2006年度に始まった。当初からプロジェクトリーダーを務めた独立行政法人理化学研究所の渡辺貞氏は、次のように語る。

「このプロジェクトの目的を単純に言えば、『2012年度までに10ペタフロップス（1秒に1京回の演算能力）のシステムを作れ』です。白紙の状態から7年で完成せよと。もちろん、理研だけではできませんから、公募で協力を求めました。研究所、大学、メーカーなどから応募があり、6団体ほどに参加していただいて概念設計に入ったのです」

　その結果選ばれたのが、富士通、NEC・日立の合同チーム、国立天文台・東京大学の合同チーム。2007年度からはこの3チームと詳細設計に入り、富士通、NEC・日立チームが最終的なパートナーとなった。国立天文台・東大チームは専用チップのアクセラレータを提案したが、これを使うと「京」で動かすアプリが限定されてしまう。多様なアプリを稼働させる「実用性」が目的だったことから、汎用的な富士通の「スカラ型」とNEC・日立チームの「ベクトル型」を採用し、これらを組み合わせた複合型システムと決まった。

「簡単に言いますと、ベクトル型はA1〜Anまでを一括して計算し、スカラ型はA1+A2+A3…と逐次計算する方法です。しかし、詳細設計後の試作・評価に入る直前の2009年5月、NEC・日立チームが撤退します。そこでシステム構成を見直して、スカラ型単独で行くことにしました」

　撤退の理由は何十、何百億という費用負担とされるが、その半年後の11月、今度は事業仕分けの対象となってしまう。蓮舫議員の「2位じゃダメなんでしょうか？」という発言でよく知られるが、これにより一時凍結の危機を迎える。しかし、技術・研究の関連団体の猛反発もあって、削減されたものの予算は復活した。

「蓮舫氏の真意は決して『2位を目指そう』ではなかったと思います。これほどの予算を掛けてまでする事業なのか、という意味でしょう。ただ、いずれにせよ私たちは1位を目指しました。その理由は、スパコンが世界最先端の技術開発のためのツールだからです。実験設備と似ているところがあり、最高レベルの設備でないと最先端の知見は生まれません。もうひとつの理由は、国の技術を維持・発展させるための『研究開発基盤』だからです」

　渡辺氏は以前、NECでスーパーコンピュータを開発していた。ビジネスとしての製品開発だったが、当時も「京」も根本的な開発は変わらないという。ただ、「京」ならではの苦労もあった。それは「量」だ。「京」に搭載されているCPUは、45nmプロセスで生産された富士通製の「SPARC64 VIIIfx」。10ペタの達成にはこれが8万個以上必要になる。
　この膨大の数を超並列処理で走らせるには、オーバーヘッドの少ないスケーラビリティの確保や、ボトルネックのないバランスのよいパラメータ設定などが不可欠であり、ここに試行錯誤があったという。富士通が開発したCPU間を相互接続する「3次元メッシュ／トーラス」というネットワーク技術も、大きく貢献している。

「限られた予算と時間の中で10ペタを目指すことから、最初の1〜2年は概念設計で悩みましたね。この目処がついたらチップの開発。設計は富士通さんで、私たちはプロジェクト管理をするわけですが、不具合があると何万個が作り直しになる。ミスのない完全な設計に気を使いました。ですから試作・評価の段階ではかなりドキドキしましたが、思ったより順調に進み、製造段階もスムースだったようです。ただ、震災の影響で調達できない部品があり、多少の影響は出ました。『京』の部品数は100万点以上ありますから」

　こうして6月、「第26回国際スーパーコンピューティング会議ISC'11」の第37回TOP500リストで、ベンチマーク8.162ペタフロップス（毎秒8162兆回の浮動小数点演算数）で1位になった。完成時の8割程度の性能で、2位（前回1位）の中国「天河1A」の3倍以上の速度という、圧倒的な差だった。
「正直、ほっとしました。システムは完成前ですが一区切りがつき、責任の一部を果たせたかなという気持ちです。ただ、演算速度は『京』の1側面。1ワット当たりの演算速度では、汎用機として世界トップクラスの低消費電力ですし、ネットワークの性能、CPUが故障したときのリカバリー性など、優れている面は数多くあります。総合力でも自慢できるスパコンなのです」

　例えば自動車には、最高速度、加速、コーナリング、燃費、排気量などさまざまな指標があり、その総合評価で価値やブランドが決められると言ってよい。「京」をクルマに例えると何になるのか、聞いてみた。
「汎用を意識していますからF1ではありませんね。一般的なセダン以上の性能はあるでしょうから、スポーツタイプでしょうね。そう、ポルシェかな（笑）」

　理化学研究所でこのプロジェクトに携わるエンジニアは十数名で、ピーク時でもさほど変化はなかったという。大きくシステム担当とアプリ担当に分かれ、それぞれにグループリーダーがおり、その上にグループディレクター、その上が渡辺氏のプロジェクトリーダーとなり、同氏はプロジェクトマネジャーとシステム運用の統括者も兼ねている。
　CPUの設計やOSの開発などまさにシステム開発を行うのがシステムグループ、大学や研究所が開発する気象シミュレーションなどのアプリケーションを、「京」でうまく動作させるように支援を行うのがソフトウェア（アプリ）のグループだ。

「メンバーはプロジェクト単位で公募しているので、出身母体も得意分野もさまざまで、言い方は悪くなるけど寄せ集め（笑）。ただ、彼らはプロアスリートと同じように1年契約の年俸制で、プロアスリートと同じようにやる気のある戦力ばかり。彼らのプロジェクトマネジメントよりも、内部・外部に対して進捗状況やプロジェクトの意義を説明するほうが、私には大変だったですね」

　「京」はまだ京ではない。「TOP500」の1位になったときが約8ペタフロップスで、CPU数は68544個、筐体は672台だった。これが10ペタフロップス、CPU数8万個以上、筐体数800個以上となって、2012年6月に完成する予定だ。その後で運用の評価を始めて、2012年11月からサービス開始の予定である。
「今後の課題はアプリケーション。単体での評価はしていても、完成したシステムの上でないと最終的な実証ができないからです。そのため、この4月からシステムの一部を切り出して、試験運用をしてもらっています。今（7月20日現在）の完成度はハードが9割程度、システムとアプリが7〜8割です」

　スパコンの開発競争は国家戦略でもあり、長年ライバル関係にあるアメリカ、近年急速に存在感を増している中国など、強敵は多い。「京」のプロジェクトは2012年度で終わるが、その後はどうなるのか。

「国としても検討していると思いますが、やはり予算が課題。次はペタの千倍である『エクサ』の時代になるでしょうが、問題は完成の時期です。スパコンの開発には5年以上かかります。半導体の世代交代に2年が掛かるとして2世代先を読むので4年、その後のシステム構築に1年と見ますから。今から始めても早くて2016年の完成ですが、消費電力など制約条件が厳しくなっているので、より困難になりそうです」

　渡辺氏はスパコンの開発について、「日本は決して遅れていないが、世界の先頭を走っているわけでもない」と語る。また、今は「京」の完成と運用を目指しているが、その先のことは具体的に考えていないという。
「スパコン開発の醍醐味は、ゼロから始める世界最先端の技術開発ということ。これはやっぱり面白い。ただ、私もそうだけど、ちょっと高齢化が進んでいるかな（笑）。ぜひ若い人にも参加してもらいたいですね」