富士通、世界的なGPU不足に対処する画期的な技術を公開

テクノロジーとイノベーションの世界的リーダーである富士通は、CPUとGPUの活用を革命的に変える画期的な技術的進歩を発表しました。この最先端技術は、世界で初めて、実行効率の高いプロセスを優先し、計算リソースをリアルタイムで動的に割り当てます。この開発は、生成AI、ディープラーニング、およびその他のGPU集約型アプリケーションの需要急増により悪化している、深刻なGPU不足に世界が直面している重要な局面でなされました。

富士通の革新的なソリューションは、既存の計算リソースの最適化を保証し、高性能コンピューティング（HPC）に依存する業界や研究者に救済策を提供します。同社はさらに、進行中のプロセスの完了を待たずに、複数のプログラムをHPCシステム上でシームレスに実行可能にするリアルタイム並列処理技術を先駆的に開発しました。この画期的な成果は、デジタルツインモデリングや生成AIアプリケーションなどの分野において、大規模な計算の効率を大幅に向上させる見込みです。

世界的なGPU不足への対応

GPUの世界的な不足は、生成AIやディープラーニングなどの集約型アプリケーションにこれらの処理ユニットを依存する業界や研究者にとって、大きな課題となっていました。富士通のソリューションは、CPUとGPUリソースをリアルタイムで効率的に割り当てることで、この問題に正面から取り組んでおり、マルチプログラム環境においても、優先度の高いプロセスに必要な計算パワーが確保されます。

プログラム実行中のCPUとGPUの活用

富士通の技術は、GPUアクセラレーションを必要とするプログラムと、CPUで処理可能なプログラムを区別し、複数のプログラムが同時に実行されながらこれを実現します。これは、加速率を予測し、リアルタイムでGPUを優先度の高いプログラム処理に割り当てることで達成されます。以下は、その動作を簡略化した例です。

1. ユーザーは、1つのCPUと2つのGPUを使用して3つのプログラムを処理しようとしています。

2. GPUは、利用可能性に基づき、当初プログラム1と2に割り当てられます。

3. プログラム3のリクエストに応じて、パフォーマンス測定のため、GPUの割り当てがプログラム1からプログラム3に切り替わります。

4. システムはGPU上での処理加速の度合いを測定し、GPUをプログラム3に割り当てることが全体の処理時間を短縮することを見つけます。

5. 結果として、GPUはプログラム3に割り当てられ、CPUはプログラム1に割り当てられます。プログラム2が完了した後、GPUはプログラム1に再割り当てされ、計算リソースを最適化し、処理時間を最小限に抑えます。

この画期的な技術は、特にAIモデルのトレーニングやグラフAIデータの処理などのタスクを加速するのに特に価値があり、最終的にAIアプリケーションや高度な画像認識の開発を促進します。

HPCシステムにおける実行のリアルタイム切り替え

GPU不足への対応に加え、富士通はHPCシステム上で複数のプログラム間のリアルタイム切り替えを可能にする先駆的な技術を開発しました。従来の方法では1つのプログラムの終了を待ってから切り替えますが、この革新により、遅延なく即座にプログラム実行が可能になります。

従来、HPCシステムはユニキャスト通信を採用しており、プログラム実行を逐次切り替えるため、タイミングのばらつきやリアルタイムプログラム実行の達成に課題が生じていました。富士通のソリューションはブロードキャスト通信を活用し、プログラム実行の切り替えに対して同時通信を可能にします。これにより、256ノードのHPC環境において、プログラム処理の切り替え間隔を数秒からわずか100ミリ秒に短縮します。ユーザーはアプリケーションの要件とネットワークの品質を考慮して最適な通信方法を選択でき、最高のパフォーマンスを保証します。

この技術は、デジタルツインモデリング、生成AI、材料および創薬など、リアルタイムパフォーマンスを要求するアプリケーションを、HPCに似た計算リソースを使用して急速に実行するための道を開きます。

計画と影響

富士通は、CPU/GPUリソース最適化技術を自社の「富士通小槌（コードネーム）– AIプラットフォーム」に組み込む予定です。このプラットフォームにより、ユーザーは高度なAI技術を迅速にテストでき、AIの研究開発をさらに加速させることができます。

HPC最適化技術は、協調計算のための富士通の40量子ビット量子コンピュータシミュレーターに適用され、その機能と潜在的なアプリケーションが強化されます。

富士通はまた、その技術のより広範なアプリケーションにも視野を広げています。富士通の「コンピューティング・アズ・ア・サービス HPC」は、ユーザーにシミュレーション、AI、組み合わせ最適化問題のための費用対効果の高い高性能計算リソースへのアクセスを提供します。さらに、富士通は、この技術をコンポザブル・ディサグリゲテッド・インフラストラクチャ（CDI）アーキテクチャへの適用を探っており、ユーザーがサーバー間でハードウェア構成を容易に適応できるようにします。これらの取り組みは、よりアクセス可能で持続可能かつ高性能なコンピューティングエコシステムを創造するという富士通の使命と一致しています。

富士通について

富士通の使命は、イノベーションを通じて社会の信頼を構築し、世界をより持続可能なものにする事です。100カ国以上で顧客に好まれるデジタルトランスフォーメーションパートナーとして、富士通の12万4000人の従業員は、人類が直面する最も緊急性の高い課題のいくつかに対処することに専念しています。富士通のサービスとソリューションは、コンピューティング、ネットワーク、AI、データとセキュリティ、そしてコンバージングテクノロジーという5つの中核技術に由来しています。これらの技術を駆使して、富士通は持続可能性の変革を推進することを目指しています。

富士通株式会社（東証：6702）は、2023年3月31日終了の会計年度において、連結売上高3.7兆円（280億米ドル）を報告し、市場シェアにおいて日本のリーディングデジタルサービス企業としての地位を固めました。 

富士通の画期的な技術は、世界的なGPU不足の中で希望をもたらし、CPUとGPUリソースのリアルタイムでの割り当てを最適化することを約束します。CPUとGPUの処理ニーズを区別する能力により、この技術はAI開発と高性能コンピューティングを革命的に変える可能性があります。さらに、HPCシステムのための富士通のリアルタイム切り替え機能は、即座のプログラム実行を必要とするアプリケーションにとって新たな地平を開きます。富士通はその革新のより広範なアプリケーションを探求し続けるなか、高性能計算リソースがすべてにアクセス可能で、将来に向けてイノベーションと持続可能性を推進する社会を育成することを目指しています。