グリッドコンピューティング：2.ビジネス分野での応用-PCグリッドの現在と展望

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(1)Grid Computing. ービジネス分野での応用ー. PC グリッドの現在と展望 The Present and Future of PC Grid （株）NTT データ. 鑓水訟氏 [email protected] にある PC で構成されるグリッドを PC グリッドと呼び. “グリッドコンピューティング”，PC グリッドについて. （図 -1），それらの海外事例と，cell computing プロジェクトで進める PC グリッドのビジネス化に向けた取り組みを紹介することにする．. ■ PC グリッドという分類 “グリッドコンピューティング” ， “グリッド”が IT の. ■ PC グリッド＝分散コンピューティング. キーワードとして取り上げられることが多くなってきて. “グリッド”という言葉は，米アルゴンヌ国立研究所. いる．グリッドとは，ネットワークで結んだコンピュー. の Ian Foster により 1998 年 6 月に著された“The Grid :. タを必要なときに必要なかたち（サービス）で使おうと. Blueprint for a New Computing Infrastructure”を発端. いうコンセプトである．そのようなコンセプトであるた. に使われるようになったと言ってよいであろう．その. め，グリッドを掲げる IT 各社により，それに含まれる. 一方で，現在 PC グリッドを代表する地球外知的生命. 技術，サービスは多様であり，分類もさまざまにされて. 体の探索プロジェクト“SETI@home : Search for Extra-. いる．. Terrestrial Intelligence”はカリフォルニア大学の David. ここでは，スーパーコンピュータやハイエンドのサー. Anderson により 1997 年からシステムの検討が行われ，. バ，クラスタを高速な専用回線で結んで利用するような. 1999 年 5 月より一般の PC の参加による実験が開始さ. ものではなく， “SETI@home”や（株）NTT データの. れている．そして，現在までにそれは 400 万台以上の. ®. cell computing に代表される，一般のオフィスや家庭. PC が参加する巨大プロジェクトとなっている．つまり，. スーパーコンピュータやハイエンドのサーバをつなぐグリッドースーパーな「スーパーコンピュータ」を目指す．. �� グリッドグリッ. ー地理的に離れたスーパーコンピュータを結び，共有利用し稼働率の平準化を図る．ー現在のスーパーコンピュータで処理できることは，すべて処理できる（1台，1台がスーパーコンピュータだから）．. グリッド（�� グリッド（ ��））. ー�� が標準化を進めている �Globus ”．ー大学，研究機関，ハイエンドマシンベンダが中心的役割．. 複数のコンピュータを地理的制約を越え，統合して，必要なときに必要なかたちで，大規模かつ高性能なコンピュータリソース基盤を提供することを目指すコンセプト．. 一般のパソコンをつなぐグリッドー眠っているPCの能力の価値化，有効活用，リサイクル．. �� グリッド ��グリッ. ー P2Pの1つ「分散処理コンピューティング」と呼ばれてきたもの．ー現在のところ，できることは単純並列処理．ー�� や，UD Cancer Projectなど個別，各社ばらばらの技術．これから“Globus”と提携． . “ユーティリティコンピューティグ”. ー�� ，�� などのベンチャー企業. “ユビキタスコンピューティング”. 図 -1 PC グリッドの分類. 588. 44 巻 6 号情報処理 2003 年 6 月. −1−.

(2) 特集グリッドコンピューティング ��グリッドシステムアプリケーション. ①インストール. プログラムプログラム. 分割データ. ⑤処理結果を送信. 入力データ. 専用ソフト ④CPU空き時間に処理プログラム. 出力データ. センタサーバ ②並列処理できる部分＝プログラムを送信. 分割データ. ③入力データの分割と配信. 専用ソフト. ⑥処理結果を統合. ①インストール. 図 -2 PC グリッドの仕組み. “グリッド”という言葉が認知される以前から，PC グ. ピューティングシステムとしての処理結果にする．. リッドのプロジェクトはすでに存在，発展していたとい. PC グリッドシステムが処理すべきデータのすべてが処. える．当時，その仕組みは“分散コンピューティング”. 理されるまで③∼⑤を繰り返す．. と呼ばれ，P2P の技術の 1 つともされてきた．そして，. また，PC グリッドシステムのアプリケーションを変. 2001 年 4 月には，United Device 社，米癌学会らによ. 更する場合にも，専用ソフトを参加 PC に新たにインス. り， “UD Cancer Project”も開始され，現在までにそれ. トールする必要はなく，②で配るプログラムを変更する. も 200 万台以上の PC が参加するプロジェクトとなって. のみとなっている．. いる．. ■安くて速い PC グリッド SETI@home は，以前より行われていた“地球外生命. PC グリッドとは. 探索活動”を，スーパーコンピュータ利用予算の削減後. ■ PC グリッドの仕組み. でも継続させることを目的とした，苦肉の策のコンピュ. PC グリッドシステムの基本は，専用ソフトがインス. ータシステムであった．PC グリッドであるそのシステ. トールされた PC とセンタサーバにより構成され，以下. ムは，数千万円程度のコストで構築されたといわれてお. のような流れで処理が行われる（図 -2）．. り，現在は平均で 52Tflops を超えるものとなっている．. ① Web サーバなどから専用ソフトをダウンロードし PC. それは現在最速のスーパーコンピュータを凌ぐものとな. にインストールする．. っている．. ②最も優先度の低いタスクとして PC に常駐する専用ソ. （株）NTT データにより 2002 年 12 月より行われた. フトがアプリケーションやデータの送信をセンタサー. cell computing 実証実験でも，1 台の PC で行った場合. バに要求する．. には約 200 年かかる“遺伝子からの周期性発見”計算処. ③センタサーバから PC グリッドシステムが，並列処. 理が 2 カ月足らずで終了している．. 理すべき作業の命令となるプログラムを PC に送信. このような事例からも明らかであるように，PC グリ. する．. ッドは安くて，速いシステムといえる．さらに，一般. ④センタサーバがデータを PC で処理するのに適当な大. のオフィスや家庭にある PC の処理性能の向上に合わせ. きさに分割し，PC に送信する．. て，PC グリッドシステム全体の性能も向上するという，. ⑤ PC の専用ソフトがアプリケーションやデータの配信. 性能が陳腐化することがない点，Linux とミドルウェア. をセンタサーバから受信し，CPU の空き時間に処理. により構成する PC クラスタとも異なり，普段使ってい. を実行する．. る PC に専用のソフトをインストールするのみで，今ま. ⑥ PC の専用ソフトは処理が終了次第，結果をセンタサ. でどおりの PC の利用方法に変更を求めることもなく，. ーバに送信する．また，新たなデータの送信をセンタ. 計算ノードとして利用できるため，設置，保守，管理の. サーバに要求する．. 特別なコストの負担もない点などのメリットを持つもの. ⑦センタサーバが各 PC の処理結果を結合し，分散コン. となっている． IPSJ Magazine Vol.44 No.6 June 2003. −2−. 589.

(3) 並列処理化できるアプリケーションは，PCグリッドで速く，安く実行できる．ただし，すべてのアプリケーションが並列処理化できるわけではなく，スーパーコンピュータとは共存していくもの．. 並列処理処理時間. ジョブ. 汎用的な �� ／�� で実. 結果 ①の計算 ②の計算 ③の計算. ①. ②. ③. ④の計算. ⑤. ④. ⑤ の計算. 行できるアルゴリズムで膨大なデータを扱うようなアプリケーションは，並列処理に向いている．・パターンマッチング・��レンダリング・モンテカルロ. 並列処理できないもの処理時間. ジョブ. 結果 ①の計算 ②の計算 ③の計算 ④の計算 ⑤の計算 ①∼⑤までの計算において，依存関係があるようなものは並列処理に向かない．そのため，専用の. ①. ②. ③. ⑤. ④. �� を開発して，その��内で①∼⑤までを実行したほうが速い→ベクトル型スパコン・流体力学 . 図 -3 PC グリッドが得意とする処理. PC の参加を募り行われているもので，アカデミックな. ■ PC グリッドのアプリケーション. 分野での研究をテーマとしたプロジェクトが多く，運営. ただし，PC グリッドは PC 間を結ぶネットワークは. 主体も大学や，スポンサーを募った上で PC グリッド技. 通常の LAN や ADSL ，光などのネットワークを利用す. 術ベンダが行っているようなものとなっており，ビジネ. るため，PC 間のデータ転送速度はスーパーコンピュー. スというよりも実験プロジェクトの意味合いが強い．. タ内部の CPU 間のバスや PC クラスタを構成する専用. 一方で，表 -1 に示すように企業や組織内のクロー. ネットワークのデータ転送速度に比べると遅いものとな. ズなネットワーク内における PC を活用し，実際の. っている．そのため，現在の PC グリッド技術が活きる. 業務，ビジネスに利用しているケースもすでに存在. のは，各 PC 間のデータ転送を頻繁に求めない，単純並. している．単純並列処理に向くアプリケーションが. 列処理できるアプリケーション（図 -3）の利用の場合. 多く，また市場の伸びが期待されているライフサイ. になる．そのため，少なくとも現在の PC グリッド技術. エンス分野での用途を中心に製薬会社や大学などの. は，スーパーコンピュータや PC クラスタをすべて置き. 研究機関での利用が多い．また，米国では，金融工. 換えてしまうような技術ではない．. 学を駆使してつくられる「デリバティブ」（金融派生. しかし，PC グリッドは，単純並列処理化できるアプ. 商品）の設計や，ポートフォリオの最適化シミュレ. リケーションが多く，高演算性能が求められるライフサ. ーションを行うために使われているケースも少なく. イエンス分野，金融工学分野ではすでに海外を中心に利. ない．. 用されており，今後は CG レンダリングなどのディジタルコンテンツ制作分野や，一般の企業が利用できるようなデータマイニングを中心とした分野での利用も期待さ. （株）NTT データ cell computing：セルコンピューティングの取り組み. れ，各社により開発が進められている．. ■ cell computing とは. ■ PC グリッドの実事例. （株）NTT データでは，2001 年 5 月より，「PC グリ. たびたび引用している SETI@home だけでなく，その. ッド」技術を利用してのサービス，商品の開発を進めて. ほかにも PC グリッドプロジェクトは米国を中心に行わ. いる．“cell computing：セルコンピューティング”は，. れており，いくつか代表的なものを紹介する．. 多数の細胞“cell”により 1 人の人間が構成されている. 図 -4 ，5 ，6 ，7 に挙げた PC グリッドプロジェクト. ことになぞらえて命名した，（株）NTT データの商品・. の多くは，インターネットを介して，ボランティアで. サービスの名称である（図 -8）．PC グリッドの基盤技. 590. 44 巻 6 号情報処理 2003 年 6 月. −3−.

(4) 特集グリッドコンピューティング. 図 -4 SETI@home. 図 -5 Cancer Research Project. 図 -6 Folding@home. 図 -7 Gateway Processing on Demand. 業界. 社・組織名. 概要. 大学製薬政府金融製薬製薬金融金融大学金融. University of Oxford Novartis Pharmaceuticals U.S. Department of Defense Pacific Life Insurance ISIS Pharmaceuticals BRISTOL-MYERS SQUIBB Algorishmics Incorporated Abbey National Treasury Services West Virginia University First Union National Bank. Drug Design Screening for drug discovery Screening for drug discovery Financial modeling and simulation Life Science Reserch Drug Discovery Risk Management Risk Calculations Life Science Reserch Trading. �� 社，�� 社，�� 社，�� 社ら各 ��グリッドベンダの ��ページで公開されている情報をもとに作成．. ☆1. 表 -1 PC グリッドのビジネス利用. ☆1. United Devices 社：http://www.ud.com Entropia 社：http://www.entropia.com DATASYNAPSE 社：http://www.datasynapse.com Parabon 社：http://www.parabon.com. IPSJ Magazine Vol.44 No.6 June 2003. −4−. 591.

(5) �. 多数の細胞（cell）が集まって，１人の人間になっているように，ネットにつながった多数存在する遊休時間にあるPCを１つのスーパーコンピュータのように扱う．. http://www. cellcomputi PCグリッド技術を利用した，（株）NTTデータのSI，ネットワークサービス． �� ng . jp. ��. 基本アーキテクチャ：PC群／cell computing プラットフォーム／アプリケーション. ■ライフサイエンス. アプリケーション. ■��レンダリング ■物理計算，金融工学計算など ■アプリケーションへのインタフェース提供（仮想スパコンの提供）. �� プラットフォーム. ■分散タスク化，タスクの統合. . . ■ Cell クライアント計算量の把握︵メスンクバリソーフントセーバ︶. ︵メスンクバリソーフントセーバ︶. ︵メスンクバリソーフントセーバ︶. ︵メスンクバリソーフントセーバ︶. ■�� 余剰時のタスクの実行 ■タスク内容の受信，実行結果の送信 ■ブラックボックス ■スクリーンセーバ. 図 -8 （株）NTT データ cell computing. 図 -10 OPAL. 図 -9 BOLERO. 術は，United Devices 社と提携し開発を行っている．. 研究所と行っている．今回の実験での cell computing プラットフォームシ. ■ cell computing 実証実験 . ステムの概観（図 -11）と，参加 PC ユーザとの接点に. PC グリッドの技術検証，ビジネス化に向けてのニ. なる Web サイト（図 -12）も示す．. ーズの顕在化を目的として，2002 年 12 月 20 日より，. 約 3 カ月が経過した 2003 年 4 月 1 日現在では，参加. United Devices 社を始めとして，日本 IBM（株），イン. PC 台数は，11,200 台を超え，各 PC の計算時間の総和. テル（株），NTT 東日本（株），マイクロソフト会社の協. は 450 年にも及ぶものとなっている．また，実行速度も. 力を得て，遺伝病に関係があるとされるヒトの遺伝子. 数 Tflops に達している（2003/4/1 現在）．. 情報からの周期性の発見を目的とする“BOLERO”プ. OPAL プロジェクトについては，2 カ月の間に PC. ロジェクト（図 -9）を東亞合成（株）と実施し，同時. の計算時間の総和 200 年が費やされ，20 番染色体. 期に並行して，光デバイスでの利用が期待されるフォ. （6,300 万塩基），21 番染色体（4,500 万塩基），22 番染. トニック結晶の最適な構造パターンの発見を目的とする. 色体（4,800 万塩基）における周期性の解析が行われた. “OPAL”プロジェクト（図 -10）を NTT 物性科学基礎. 592. （2003/2/21 現在）．. 44 巻 6 号情報処理 2003 年 6 月. −5−.

(6) 特集グリッドコンピューティング. 図 -12 cell computing コミュニティ Web ページ. 図 -11 cell computing 実証実験システム . グリッドの進展がもたらす，新たなビジネス ■（株）NTT データ c e l l computing が目指すビジネスライフサイエンス分野，CG レンダリングなどを利用するエンタテイメント分野，金融分野の企業，組織に対して，今回の実証実験のようにインターネットを介して，企業，組織内の PC の能力や個人が所有する PC の能力提供を募り，安価に必要な分の計算能力を提供するインターネット型の cell computing システムによ. 図 -13 cell computing のサービスタイプ. る大規模計算受託サービスや，大規模計算基盤を ASP 事業者に提供することを目的とする事業の実現を目標として進めている．その段階の事業では，PC 能力を提供した企業，組織，個人には提供量に合わせた利益を，ポイントシステムのようなかたちで還元することを考えている．だが，そこに至るまでは，いくつかの段階を踏む必要があると考えており（図 -13 ，14），企業や組織内の PC を利用しての cell computing イントラネットシステムの販売，SI とインターネット型 cell computing が持つ広告としての機能を訴求していく. 図 -14 cell computing 各タイプの実現フーラップ IPSJ Magazine Vol.44 No.6 June 2003. −6−. 593.

(7) 図 -15 cell computing とブロードバンドにより実現できる世界. ことから始めていく予定である．. ■多くのひとにとってメリットがあるグリッドへ. ■“グリッド”の実現による変革. “グリッド”は，研究開発活動の進展に貢献するだけ. “グリッド”を HPC グリッド，PC グリッドと分類し，. でなく，より必要な時に必要なかたちで，安価にコンピ. PC グリッドについて焦点をあて述べてきたが，今後，. ュータリソースが使える機会を提供する基盤となること. GGF を中心にして，大学や公的研究機関，企業により，. ができれば，まだ想定できていない，新たなサービス，. さらなる実用化が期待される“グリッド”の技術は計算. ビジネスが生まれ，一般企業や個人の生産活動，多くの. 資源として HPC や PC を区別して利用するものではな. 人のくらしにも好影響を与えていくものとなるはずであ. い．また， “Globus”に準拠していくことによりアプリ. る．（株）NTT データの cell computing プロジェクトに. ケーションと計算処理部分とのインタフェースが PC グ. よる取り組みも，そのようなグリッドの実現に貢献して. リッド技術においても標準化されていくことが今後期. いくことができれば幸いである．. 待されている．そのようになれば，PC グリッドにおい. 参考文献 1）SETI@home, http://setiathome.ssl.berkeley.edu 2）UD Cancer Project, http://www.grid.org/projects/cancer/ 3）Folding@home, http://folding.stanford.edu 4）NTT データ cell computing, http://www.cellcomputing.jp （平成 15 年 4 月 23 日受付）. てもアプリケーションが増えていくことができ，グリッドの基盤を利用した ASP 事業者などの出現も予想できる（図 -13 ，14 中の“World” ）．cell computing の事業も，よりネットワークサービスに近いものになっていく（図 -15）．そのような段階に至れば，当然に NTT グループに限らず，他の通信・IT 各社からも新たなサービスが提供される時代になっているはずである．. 594. 44 巻 6 号情報処理 2003 年 6 月. −7−.

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