スペインの博物館が Mac Mini 30 台で Cray-1 スーパーコンピュータを再構築し、Apple 50 周年を祝う

Apple の設立 50 周年および Cray-1 スーパーコンピュータの初稼働を記念して、スペイン計算機歴史博物館は Mac Mini 30 台を改造して作られた Cray-1 レプリカを公開した。このプロジェクトは 18 か月を要し、現在一般公開されている。一見すると、レトロなチップでスーパーコンピュータを構築するという発想は無意味に思える。しかし、世界初の商業的に成功したスーパーコンピュータである Cray-1 が 1976 年にロスアラモスで稼働を開始したことは注目に値する。

現在のチップの計算能力は 10 年前に発売されたチップと比べて大きな差がある。ムーアの法則を考慮に入れ、この差を 50 年に延長すれば、そのことはより明確になる。現代の単一チップの計算能力でも依然として Cray-1 には及ばないが、2012 年から 2014 年の Mac Mini 30 台に搭載されたチップを組み合わせると、その差は明らかだ。

現代チップと Cray-1 の比較

博物館チームはデュアルコア i5 ユニット 25 台とクアッドコア i7 ユニット 5 台を調達し、このレプリカ装置の総計算能力を 1.5 TeraFLOPS に達させた。一方、オリジナルの Cray-1 のピーク性能はわずか 160 MegaFLOPS だった。これは元のスーパーコンピュータの能力の 9,375 倍にあたり、この数十年間でチップがいかに強力になったかを示している。しかし、Cray-1 は当時依然として非常に人気のあるシステムで、80 台以上が販売され、大規模データを処理して正確な予測を行いたい科学・工学機関に支持された。分野は天気予報、空気力学、さらには核物理学などに及んだ。

そのデータを効率的に処理できる鍵はハードウェアだけでなく、データ処理の方式にもある。Cray-1 はベクトル処理技術を導入し、データを並列処理できるため、貴重な時間を節約し、当時のコンピュータの逐次処理を回避した。

レプリカの冷却設計

1976 年を振り返ると、Cray-1 スーパーコンピュータは大規模な冷却配管網を用い、別室に設置された 20 トンの冷却コンプレッサーに接続して冷却していた。しかし、このレプリカでは博物館の設計者が受動冷却を採用し、アルミ製トレイとスチール製シャーシで垂直対流塔を構築して放熱している。この受動的な方式により機械式ファンが不要となり、レプリカは極めて静かに動作する。システム内の唯一の騒音源は底部の Ethernet スイッチだが、チームは近く静音モデルに交換する予定だ。

チームは Linux ではなく Apple の macOS Mojave (10.14) を分散システムとして選択した。なぜなら macOS はクラスタ内のノード間でタスクを相互に受け渡せるからだ。博物館の来場者は Cray-1 レプリカが行列アルゴリズムを実行する様子を目の当たりにでき、シングルコアとフル構成の間でデモが行われ、その計算能力が示されている。

カスタム端末の設計

設計チームは 1970 年代の歴史的遺物のように見えるカスタム端末も製作したが、内部には Mac Mini を組み込み、他のクラスタノードと接続できるようにした。当初の計画には CRT ディスプレイも含まれていたが、より簡単な接続オプションを提供するフラットパネルディスプレイに置き換えられた。博物館はこの過程で多少の妥協をしたかもしれないが、Cray-1 レプリカが TOP500 スーパーコンピュータリスト入りすることを確実にするため、あらゆる手段を尽くすだろう。そのためにはさらに 70 から 80 台の Mac Mini が必要になる可能性があるが、入手はそれほど難しくないはずだ。

項目	仕様
計算能力	1.5 TeraFLOPS
オリジナル Cray-1 ピーク性能	160 MegaFLOPS
プロセッサー構成	25 部デュアルコア i5 + 5 部クアッドコア i7

Cray-1 再構築の技術的意義

スペインの博物館の Cray-1 レプリカは、Apple とスーパーコンピュータの歴史への敬意を表するだけでなく、現代技術の進歩を示している。現代チップの性能は大幅に向上しているが、再構築において採用された受動冷却設計と macOS の選択は、コンピュータアーキテクチャと運用効率への深い理解を示している。さらに、博物館の取り組みは単なる一般教育にとどまらず、将来の技術革新を刺激し、人々がコンピュータ技術の発展の歩みを再考するきっかけとなる可能性がある。