日本にはスパコンを備えた大型計算機センターが旧帝国大学に設置されてい る。しかし、その計算機使用料は市価に比べて圧倒的に安く設定されている とはいえ、大学の研究予算の貧困から、十分に利用することはできない。そ こで、評者と同様な立場にある研究者は、研究所などにある、使用料がタダ のスパコンを探し歩くことが仕事になる。
本書の編者の杉本さんも評者と同業の宇宙物理学者であり「スパコン求め て三千里」という状況は同じであった。杉本さんの偉いところは、その解決 法として、それではスパコンを作ってしまおうと考えたところにある。杉本 さんがいかに著名な宇宙物理学者であり、コンピュータ使用の専門家である といっても、コンピュータのハードについては素人のはずである。それが、 自分でスパコンを設計して作ろうと思ったところがすごい。
その契機は本書でも述べられているように、国立天文台の近田さんの提案 にあった。近田さんは野辺山の宇宙電波観測所において、１０年前にデジタ ル信号処理器を作った。それは当時のスパコンの千倍速いというのがうたい 文句であった。しかしそれは、スパコンというよりは、観測装置の一部であ り、専用の計算機であったのだ。
ところで天文学においては、重力の計算が重要になる。たとえば銀河や星 団の力学的な進化を計算するには、それら天体を構成する多数の星の間に働 く重力を計算しなければならない。粒子数をｎとすると、計算量はｎの自乗 に比例する。典型的な球状星団内の星の数は１０万−１００万、銀河の星の 数は１千億程度もある。したがってｎが増えるに従って、計算量は急速に増 大する。ここが計算上の一番のネックになる。そこで重力計算のみを専用計 算機で行ったらどうかというのが近田さんの提案であった。それ以外の計算 はホスト計算機で行うのである。
杉本さんはそのアイデアに乗って、１９８９年からＧＲＡＰＥとなずけら れた専用スパコンの開発を開始した。その間の経緯は、講談社ブルーバック ス「手作りスーパーコンピュータへの挑戦−テラ・フロップス・マシンをめ ざして」（１９９３）に詳しい。
その間の事情を知るものとして、いちばん感心したことは、コンピュータ の設計から実際のハードの制作にいたるまで、コンピュータの全くの素人が 行ったことである。とくに４回生であった伊藤智義さんが、制作の主体にな ったということは興味深い。本書にはその制作に係わった多数の人達が、Ｇ ＲＡＰＥのハードウエア、ソフトウエア、それを利用した宇宙物理のシミュ レーションなどについて述べている。
評者がＧＲＡＰＥの計画を聞いたときに危惧したことは、それが狭い問題 にしか使えない専用計算機であるという点であった。たしかにｎ体問題には 、大きな威力を発揮するであろうが、しかしそれで数編の論文を書いたら、 それでおしまいではないか。それに対する杉本さんの回答は、本書にも述べ られているように、けっこう様々な問題に利用できるということである。重 力と同じ法則に従う力として、当然、電磁気力がある。さらにたとえば渦糸 の間の力も、ビオ・サバールの法則で計算できる。流体を多数の渦糸の集団 に分ける渦糸法にＧＲＡＰＥは利用できる。
また宇宙物理学で多用される流体力学の手法の一つとしてＳＰＨ法という ものがある。これも流体を多数の粒子で代表させ、その間の力を計算して圧 力勾配力を計算する。この力は長距離力ではない。しかしＧＲＡＰＥは、重 力計算の副産物として、近傍粒子のリストを返してくるので、それが利用で きるのである。
また距離の逆自乗則を少し変更すれば、分子間力の計算にも利用できる。 本書にはタンパク質の分子動力学とか照明問題への応用にまで触れられてい る。ＧＲＡＰＥの成功に味をしめた杉本グループは、さらにさまざまな専用 計算機の提案を行い、実際に制作していることが述べられている。
評者はＧＲＡＰＥの能力を評価するために、神戸大学の数人の研究者と共 同でＧＲＡＰＥ３を１台、インターフェース込みで１８０万円で購入した。 ホスト計算機はサンのスパーク・クラシックである。１台あたり４．８ギガ フロップスといううたい文句である。われわれは渦糸法、ＳＰＨ法、分子間 力を考慮した宇宙塵の形成などの問題にＧＲＡＰＥを使う計画である。渦糸 法のテスト計算では、十分な速度がでていることが分かる。
一つ注意すべきことは、ＧＲＡＰＥ３の高速性は計算精度を犠牲にして得 られているということである。計算精度の必要な計算には、ＧＲＡＰＥ２や ４のシリーズを用いる必要がある。問題によって、正しい物の選択しないと なにをやっているのか分からないことになる。
この書評の読者のなかでＧＲＡＰＥを実際に購入したり使用したりしよう と思う人には、本書は必読書である。それ以外の人にとっても、興味深い読 物である。
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