世界最速クラスのスパコンは、毎日なにを計算している? 天気・新薬・飛沫まで

読む前に予想してみよう!
スーパーコンピューターの世界ランキングで、日本の「富岳」が1位になったことがある
2020年6月から2021年11月まで、計算速度の世界ランキングTOP500で4期連続1位だった。
- 対象
- スーパーコンピューターとその応用
- 規模
- 世界ランキング・個別のシミュレーション研究
- 研究の種類
- 公的機関の情報・計算科学研究
- 確かさ
- ★★★★☆
スパコンの仕事は「現実ではできない実験」を計算で行うこと。天気予報、新薬づくり、地震や津波、マスクと飛沫の拡散まで。日本の富岳は世界ランキング1位にもなった。
ひとことで言うとスパコンは、現実ではできない実験をコンピューターの中でやる機械!
「スーパーコンピューターが世界一になった!」というニュースを聞いても、正直ピンとこない人が多いのではないでしょうか。
「で、そのすごい計算で、いったい何をしてるの?」
答えをひと言でいうと、スパコンの仕事は「現実ではできない実験」を計算の中でやることです。地球の大気を丸ごと実験室に入れることはできませんし、新薬の候補を何百万種類も全部作って試すこともできません。でも、計算の中ならそれができるのです。
01スパコンの速さは「人類全員でも追いつけない」
スパコンの速さは、1秒間に何回計算できるかで比べます。
日本の理化学研究所と富士通が開発した「富岳」は、世界の計算速度ランキング「TOP500」で、2020年6月から2021年11月まで4期連続の世界1位になりました。2020年11月以降の速さは、1秒間に約44京回(京は1兆の1万倍)。
これがどれくらいかというと――もし世界中の約80億人がみんなで1秒に1回ずつ、休まず計算し続けたとしても、富岳がたった1秒でする計算を終えるには、2年近くかかる計算になります。
さらに2022年以降は、米国を中心に、1秒間に100京回(1エクサ)を超える「エクサスケール」のスパコンが次々に登場し(2025年には欧州でも初めて登場)、ランキングの上位を占めています。

02スパコンの“お仕事”図鑑
天気と災害
天気予報は、スパコンの代表的な仕事です。空気を細かいマス目に分け、それぞれの温度・湿度・風の動きを、物理の法則に従って計算し、未来を予測します。マス目を細かくするほど、急な大雨(ゲリラ豪雨)のような小さな現象までとらえやすくなります。地震の揺れや津波がどう伝わるかのシミュレーションにも使われています。
新薬・新素材
病気の原因になるタンパク質に、どんな形の薬の候補がうまくはまるか――。それを計算でふるいにかけることで、実験で試す候補を大きく絞り込めます。電池や半導体の新しい材料探しにも活躍しています。
マスクと飛沫
新型コロナウイルスが広がった2020年、富岳は本格稼働の前倒しで、せきや会話の飛沫がどう広がるかのシミュレーションに使われました。マスクの素材や着け方による違い、電車やオフィスの換気の効果などを計算し、その映像はニュースでも広く紹介されました。理研などのチームは、この取り組みを2022年に論文としてまとめています(Ando ら)。
AIの学習
最近では、大量のデータでAIを学習させる仕事も、スパコンの重要な役割になっています。
03「速いほど偉い」わけではない
日本では、富岳の後継となる次世代スパコン(通称「富岳NEXT」)の開発計画も、2030年ごろの稼働を目標に進められています(執筆時点)。
04まとめ
スパコンは、天気・災害・新薬・飛沫など、現実ではできない実験を計算の中で行う機械です。
次に天気予報を見たとき、「この予報の裏で、ものすごい数の計算が動いているんだな」と思い出してみてください。いつもの予報が、ちょっとだけ壮大に見えてくるはずです。
この研究を英語で読もう原田英語の English CornerSupercomputers do experiments that are impossible in real life.
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4択クイズ9問A2・B1・B2タップして開く
原田英語の English Corner
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What do supercomputers do every day? They do experiments that are impossible in the real world. For example, they help predict the weather and find new medicines.
In 2020, Japan's supercomputer Fugaku showed how drops from coughs spread. Fugaku was the fastest computer in the world four times in a row. It can do about 440 quadrillion calculations in one second!
61 words ・ CEFR A2
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スーパーコンピューターは毎日何をしているのでしょうか?現実の世界では不可能な実験をしているのです。たとえば、天気を予測したり、新しい薬を見つけたりするのを助けています。
2020年、日本のスーパーコンピューター「富岳」は、せきの飛沫がどのように広がるかを示しました。富岳は4回連続で世界最速のコンピューターになりました。1秒間に約44京回の計算ができるのです!
4択リーディングクイズ
Q1. What is the passage mainly about?
スーパーコンピューターが何をしているかが主題なので B。
Q2. What did Fugaku show in 2020?
Fugaku showed how drops from coughs spread とあるので C。
Q3. In this passage, "predict" means ...
predict は pre-(前に)+dict(言う)で「予測する」なので A。
Supercomputers do experiments that are impossible in real life. We cannot put the Earth's atmosphere in a laboratory or test millions of drug candidates one by one, but we can do both inside a computer. Japan's Fugaku, developed by RIKEN and Fujitsu, was ranked first in the TOP500 list four times in a row, from June 2020 to November 2021. It could perform about 440 quadrillion calculations per second.
Supercomputers divide the air into small boxes to forecast the weather, simulate earthquakes and tsunamis, and narrow down candidates for new medicines. In 2020, Fugaku simulated how droplets from coughing and talking spread, and these images appeared widely in the news. However, being first in the ranking does not mean being best at every task.
124 words ・ CEFR B1
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スーパーコンピューターは、現実には不可能な実験を行います。地球の大気を実験室に入れたり、何百万もの薬の候補を1つずつ試したりすることはできませんが、コンピューターの中ならどちらもできるのです。理化学研究所と富士通が開発した日本の富岳は、2020年6月から2021年11月まで、TOP500のランキングで4期連続1位になりました。1秒間に約44京回の計算ができました。
スーパーコンピューターは、空気を小さなマス目に分けて天気を予報し、地震や津波をシミュレーションし、新薬の候補を絞り込みます。2020年、富岳はせきや会話の飛沫がどのように広がるかをシミュレーションし、その映像はニュースで広く紹介されました。しかし、ランキングで1位であることは、あらゆる仕事で最も優れていることを意味するわけではありません。
4択リーディングクイズ
Q1. Which organizations developed Fugaku?
Japan's Fugaku, developed by RIKEN and Fujitsu とあるので A。
Q2. How do supercomputers forecast the weather?
divide the air into small boxes to forecast the weather とあるので C。
Q3. What does the last sentence suggest?
1位でもすべての仕事で最強とは限らない、つまりランキングは一面しか測っていないと推論できるので D。
Nobody can put the planet's atmosphere in a laboratory or synthesize millions of drug candidates. A supercomputer can simulate both, and running experiments that would be impossible in reality is its main job. Speed is measured in calculations per second. The TOP500 list, published twice a year, ranks machines using the LINPACK benchmark.
Japan's Fugaku, developed by RIKEN and Fujitsu, topped the list four times in a row from June 2020 to November 2021, at about 440 quadrillion calculations per second. Since 2022, exascale machines that exceed a quintillion calculations per second, mostly in the US, have held the top places. Supercomputers divide the atmosphere into grid cells to predict weather, model how earthquake waves and tsunamis spread, screen possible medicines and, more and more, train AI.
In 2020, Fugaku was put to work early to simulate how droplets from coughing and talking spread, and the resulting images were widely broadcast. Those simulations rest on assumptions about evaporation and ventilation, so they are better for comparing risks than for giving exact infection probabilities. LINPACK, for its part, measures only one aspect of performance. Memory speed, communication and energy efficiency also matter, so the "best" machine depends on the task.
199 words ・ CEFR B2
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地球の大気を実験室に入れることも、何百万もの薬の候補を合成することも、誰にもできません。スーパーコンピューターならそのどちらもシミュレーションでき、現実には不可能な実験を行うことこそが、その主な仕事です。速さは1秒あたりの計算回数で測られます。年に2回発表されるTOP500のリストは、LINPACKというベンチマークを使って機械を順位づけします。
理化学研究所と富士通が開発した日本の富岳は、1秒間に約44京回の計算で、2020年6月から2021年11月まで4期連続でリストの首位に立ちました。2022年以降は、1秒間に100京回を超える計算を行うエクサスケールの機械が、主に米国で上位を占めています。スーパーコンピューターは、大気を格子状のマス目に分けて天気を予測し、地震の波や津波がどう広がるかをモデル化し、薬の候補をふるいにかけ、さらにAIの学習にもますます使われています。
2020年、富岳は前倒しで稼働し、せきや会話の飛沫がどのように広がるかをシミュレーションして、その映像は広く放送されました。こうしたシミュレーションは蒸発や換気についての仮定にもとづいているため、正確な感染確率を出すよりも、リスクを比べるのに向いています。LINPACKのほうも、性能の一面しか測りません。メモリの速さ、通信、エネルギー効率も重要なので、「最強」の機械は仕事によって変わるのです。
4択リーディングクイズ
Q1. What has happened in the TOP500 list since 2022?
Since 2022, exascale machines ... mostly in the US, have held the top places とあるので B。
Q2. Why are the droplet simulations better for comparing risks than for giving exact infection probabilities?
Those simulations rest on assumptions about evaporation and ventilation とあるので A。
Q3. What is the author's view of the "best" supercomputer?
最終文 the "best" machine depends on the task とあるので C。
重要単語
- supercomputerB1名詞スーパーコンピューターThe supercomputer predicts heavy rain.
super-(超)+computer。日本語の「スパコン」は和製略語なので英語では使わない。 - simulationB2名詞模擬計算、シミュレーションA simulation showed how droplets spread.
動詞 simulate。simulate A「Aを模擬的に再現する」。 - benchmarkC1名詞性能比較テスト、基準The ranking uses a benchmark called LINPACK.
比喩で「基準・指標」(set a benchmark「基準を定める」)としても使う。 - exascaleC1形容詞エクサ級(毎秒100京回以上の計算)Exascale computers do a quintillion calculations per second.
exa- は10の18乗。kilo < mega < giga < tera < peta < exa の順で覚える。 - dropletB2名詞飛沫、しずくMasks reduce the spread of droplets.
drop(しずく)+-let(小さい)。booklet(小冊子), piglet(子ブタ)の -let と同じ。 - consecutiveC1形容詞連続したFugaku ranked first four consecutive times.
for three consecutive years「3年連続で」。in a row と同じ意味で、入試の言い換え問題に出る。 - forecastB1動詞・名詞予報する/予報The weather forecast says it will rain tomorrow.
fore-(前もって)+cast(投げる)。活用は forecast-forecast(ed)-forecast(ed)。
動画でもっと知る
動画は各チャンネルの公式埋め込みで表示しています(YouTube)。
公式・一次情報をチェック
- TOP500(公式ランキング)top500.org
- 「富岳」について(理化学研究所 計算科学研究センター)r-ccs.riken.jp
このネタ、誰かに教えたくなった?
世界最速クラスのスパコンって何してるの?と思ったら、天気予報、新薬の候補探し、地震や津波の予測、さらにはマスクで飛沫がどう広がるかまで計算してたらしい。「現実ではできない実験」をする機械だった。
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出典・参考文献(5件)タップで表示
- TOP500(公式サイト)top500.org
- Dongarra, Luszczek & Petitet (2003) The LINPACK Benchmark: past, present and future, Concurrency and Computation: Practice and Experiencedoi.org
- Sato et al. (2020) Co-Design for A64FX Manycore Processor and "Fugaku", SC20doi.org
- Ando et al. (2022) Digital transformation of droplet/aerosol infection risk assessment realized on "Fugaku" for the fight against COVID-19, The International Journal of High Performance Computing Applicationsdoi.org
- 理化学研究所 計算科学研究センター: 「富岳」についてr-ccs.riken.jp
※本記事は上記の研究・公開資料をもとに、原田英語が独自の言葉で解説したものです。引用は著作権法第32条の範囲で行い、出典を明記しています。画像はすべてオリジナルのイメージです。研究結果には限界や個人差があります。誤りのご指摘は原田英語のお問い合わせフォームから。











