よくある質問

実際に見学などで受けたご質問の中からお答えしています。

※ 2022.5.9 更新

◇素粒子◇ ◇宇宙・原子核◇ ◇生命科学◇ ◇地球環境◇
◇数学◇ ◇計算機科学・スーパーコンピュータ◇ ◇その他◇

素粒子

Q 物質を細かく切っていくと、最後はどうなりますか。
A 顕微鏡で見られる最小の物質は原子です。原子の中心には原子核があって、そのまわりを電子がまわっています。原子核は陽子と中性子がぎゅっと詰まった状態にあります。さらに、それらも3つの「クォーク」からできています。このクォークがいまのところ最も小さな単位で、「素粒子」と呼ばれています。現在、このような素粒子はクォーク以外にも、電子やニュートリノなど、全部合わせるとおよそ17種類にも及びます。これが現代の素粒子標準モデルと呼ばれています。素粒子というものは、物理学の発展とともにその定義が拡張されてきました。超弦理論では、もしかするとクォークもまたある種のヒモのような構造の振動かもしれないというお話もあります。このようにクォークよりさらに小さい単位があるのかどうか、それはまだわかりません。世界中の素粒子物理学者が研究を進めています。

宇宙・原子核

Q ブラックホールについて教えてください。
A ブラックホールは、太陽のおよそ10倍以上の重い恒星が超新星爆発という大爆発を起こしたあとに残ったものが、自分自身の重力で押しつぶされて生成すると考えられています。宇宙には様々なクラスの星がありますが、太陽はおろか標準的な星のタイプでもブラックホールになる資格はありません。非常に質量が重い限られた星だけがなれる天体なのです。またブラックホールは「事象の地平線」というものをもっており、これがブラックホールの大きさに相当します。これは質量によって決まり、例えば10倍の太陽質量では半径およそ30kmほどです。ブラックホールは非常に強い重力により、近づくと「時間の遅れ」という奇妙な現象が起こります。最終的に事象の地平線に来ると、時間が止まります。ただしこれは、あくまで外の観測者から見た場合の時間であり、地平線にいる天体にとっては、とくにおかしなことは起こりません。ただしこの内側に入ると、星はおろかあらゆる光さえも決して外に出られなくなるので、注意してください。相対的な時間の流れが変わる不思議な天体なのです。ブラックホールは質量、角運動量、電荷の3つの物理量だけをもつことが知られていて、ブラックホールの毛といったりします。2019年には、人類が初めて直接撮像に成功したM87という銀河中心の巨大ブラックホールがあります。

Q 超新星爆発を見てみたい。
A 超新星爆発は、1つの銀河で数10年に1度くらい発生するといわれています。これも全ての星の死ぬときに起こるわけではありません。少なくとも太陽質量の8倍以上は必要だとされています。その現象によって生じる明るさは、場合によっては銀河1つ分に匹敵するほどに見えます。銀河はおよそ数千億の星の集まりなので、超新星爆発がいかに明るい爆発現象だということがわかります。私たちの銀河系ではここ400年の間出現していませんが、頻度としては、100年から200年程度に1回と予想されています。とくに、オリオン座のベテルギウスは、いつ超新星爆発を起こしてもおかしくないと推測されています。何度か爆発の兆候のような観測もなされており、もし爆発すると、その明るさは昼まであろうと満月級です。これまでの長い天文の歴史では、偶然この爆発現象を目撃したという事例が数多く報告されています。日本でも藤原定家が平安時代にそれを記録していたということです。そして2022年に、天文学史上初めて、狙いをつけていた星の超新星爆発を最初から最後まで観測したというニュースがありました。これは私たちの銀河ではなく、およそ1億光年以上離れた別の銀河系にある星の最後で「SN2020tlf」と命名されています。2020年に発見され、その数か月後に爆発を起こしました。

Q ダークマター(暗黒物質)やダークエネルギーの正体が知りたいです。
A 研究者もそれを知りたいと思って日々研究しているのですが、まだほとんどわかっていません。ただどちらも宇宙における役割はわかっており、そのエネルギー密度も、宇宙全体の9割を占めていることが判明しています。ダークマターが26%、ダークエネルギーが69%にもなり、私たちが目にしている通常の元素からなる物質はおよそ4.8%と、宇宙では実にマイノリティーな存在です。ダークマターは、銀河といった宇宙の構造形成に重要な役割をもっています。現在、宇宙論研究では、宇宙でどのように銀河が形成するかを実験するために数多くの計算機シミュレーションを行いますが、これを入れないとまず構造ができません。一方、ダークネルギーは、宇宙を加速的に膨張される、一種の斥力のような働きをすることが知られていますが、なぜこのようなものが存在するのか、謎は深まるばかりです。ダークマターは候補物質として、素粒子の標準モデルを超えたシナリオでいくつか考えられてはいますが、どれも証拠がありません。いずれも周期表にない、これまでの私たちの素粒子の概念を大きく変える未知の粒子が期待され、直接それを検出しようとする実験も試みられています。それに対し、ダークエネルギーは真空のエネルギーと関係があると多くの研究者は目論んでいますが、それでも説明ができない数多くのミステリーが残されており、宇宙物理学最大の難問といえる存在です。ぜひ未来のあなたたちがその謎に挑んでください。

Q 重力を解明して制御したい。
A 重力の解明は、物理学の大きな課題です。自然界には4つの力、電磁気力、弱い力、強い力、そして重力があります。電磁気力と弱い力は理論が完成し、すでによくわかっています。強い力についても、量子色力学という理論が提案されていて、かなりわかってきました。残るは重力です。重力も単体では、アインシュタインによって「一般相対性理論」として、物理学史上もっとも美しい理論として完成されています。しかし、あまりに他の3つの力とまとめ方が違うため、自然界の全ての力を統一的に扱う試みがうまくいきません。その意味で、私たちはまだ重力の本質を完全には理解していないのかもしれません。とくにブラックホール内部にある「特異点」という究極領域では、これら4つの力が統合された真の姿が現れると予想されており、超弦理論などが提案されていますが、その解明には程遠い状況です。高次元にいくと、重力と素粒子力が一種の対応関係をもっており、AdS/CFT対応と呼ばれています。これも現在、世界中の物理・数学の研究者たちが注目しているホットトピックです。私たちはまだまだ重力の本当の姿を知らないのかもしれません。

Q 宇宙に、地球と似た環境の惑星はあるのですか。また、生命体はいるのですか。
A 宇宙には太陽系と同じように、惑星を持った恒星系がたくさんあることがわかってきました。このような太陽系以外の惑星のことを、系外惑星と呼び、現在およそ4000個が確認されています。その中には地球と大きさが似た「地球型惑星」も観測されています。大きさが同じような惑星があってもそこに生命がいるかどうかは、また別のはなしです。まずある程度、星の傍にあって水が液体として存在できる範囲にあるか、大気をもっているか、などその環境を詳しく調べないといけません。統計的には私たちから100光年以内におよそ30個の惑星が、海を持っているという報告もされており期待が高まります。系外惑星の前に、まず太陽系においても地球以外で生命体は確認されていません。火星にはひょっとすると現在も水が一部にあると思われており、生命がいる可能性もゼロではありません。これらの候補惑星の中から、生命がいる痕跡をしらみつぶしに、根気よく探査していく必要がありそうです。

Q 天体までの距離をどのように測るのですか。地球から一番遠い星までの距離はいくらですか。
A いろいろな方法がありますが、わかりやすいのは三角測量です。三角形の1辺の長さと2つの角度がわかると、残りの2つの辺と1つの角度がわかります。これをより遠くの天体までの距離として利用するためには、地球の公転運動を使って、公転直径を1つの辺とする巨大な三角形を描きます。たとえば夏と冬である星までの測定を行い、見える方向の角度をもとに、その星までの距離を推定することができます。これを「年周視差」といいます。宇宙では、このように距離を推定するアイデアをいくつも重ねて、より遠くまでの距離をまるで「はしご」のように延長していきます。それぞれの推定には必ず誤差があるので、同じ天体を違う推定で行い、両者の推定値をすりあわせることが大事です。一歩一歩、踏み外さないように上るので、宇宙の「距離はしご」ともいいます。Ia型超新星というタイプの異なる超新星現象を利用すると、およそ数十億光年以上先までの距離が分かります。ダークネルギーの存在証明には、実はこの方法による宇宙の距離の推定が関係しています。ちなみに2022年現在、観測された中で一番遠い天体は、134億光年の距離にあります。おおぐま座のほうこうにある、「GN-z11」という銀河です。ビッグバンからわずか4億年後という極めて初期に形成された銀河です。また21㎝線という宇宙観測では、ビッグバン直後のおよそ2億年後というさらに最古のシグナルも見つかっています。これは宇宙最初の星からの光かもしれないと目されており、現在も研究が続いています。

Q 地球がいつまで存在するのですか。宇宙に終わりはありますか。
A 地球は、太陽の寿命が尽きるときに、一緒に死んでいくと予測されています。私たちの太陽は今寿命の半分程度で、あと残りおよそ50億年に寿命を迎えると思われています。太陽が死んでも爆発して消えるわけではなく、白色矮星という死んだ天体に姿を変えます。しかしもはや光や熱を発したりしないので、常に太陽のエネルギーの恩恵を受けている地球にとっても他人事ではありません。地球のような惑星には寿命のような明確な指標はありませんが、太陽が死ぬとやがて地球上の生命活動は終焉を迎えるはずです。地球だけの活動もあり、内部にあるマントルという部分が液体状であることがカギになっています。地震や火山活動といったものは、太陽活動とは無縁ですが、このマントルがやがて冷えて固まってしまうと地球活動も終わりを迎えます。さらに宇宙全体の将来を考えると、ダークネルギーによって宇宙は加速的に膨張していくため、将来は宇宙にある無限の銀河同士が、ちりじりバラバラになっていくと思われています。そのときには、もはや宇宙の別の銀河といった天体を観測することさえできなくなるかもしれません。この宇宙の最終状態にはいくつか説があるので、ダークエネルギーの正体解明とも関係し、まだまだ研究の進展が望まれるところです。

Q 宇宙の歴史を知りたい。
A 宇宙はビッグバンにより始まって、星が生まれて、星が集まって銀河になって今に至る、これが大まかな歴史です。現在、およそ138億年がこの宇宙の年齢です。この中で非常に重要なのが、最初の星(第1世代天体といいます)が生まれる前の時代です。研究者は、主に星や銀河が発する光を観測することで宇宙の様子を観察しています。しかし、最初の星が輝き出す前は光がないと思われますが、実はあります。「宇宙背景輻射」といって、ビッグバン後およそ40万年後というほぼ直後の光です。宇宙はもともと小さい領域から爆発的に広がってきたので、素粒子と光がぎゅうぎゅうに集まっていました。そして40万年後に、ようやく光が物質から分離して宇宙一様に放たれます。まさに最古の光であり、これが宇宙の歴史を知るための、きわめて重要な観測となっています。その後、数憶年で宇宙最初の星が誕生するのです。もっと過去の原始宇宙には、物理学のさまざまなミステリーを解明する可能性があり、光ではこれ以上過去を見ることはできません。そこで「重力波」という時空のさざ波を利用する方法が提案されており、この新しい観測技術の研究進展が望まれています。

Q ビッグバンはなぜ起こったのですか。いまビッグバンが起こったらどうなりますか。
A 真空相転移によってエネルギーが解放されて熱い宇宙を作ったと考えられています。ちょうど水を熱していると、ぷつぷつと水泡がわいてくるような状態です。これを「インフレーション」といいます。急激な加速膨張により、宇宙が広がり、ビッグバンへとつながっていきます。ビッグバンにはその前の状態が存在するのです。1秒にも満たないわずかな時間に、インフレーション、再加熱、ビッグバンという壮絶な宇宙の始まりが行われています。実は、宇宙には私たちの宇宙とは別の宇宙が無数にあるのではないかというシナリオもあります。その中には必ずしもインフレーションという膨張ではなく、収縮によってつぶれて始まるような宇宙も考えらえており、まだまだビッグバンがなぜ起こったのか、宇宙創成の謎は深い物理背景を持っているのです。ただし、今の宇宙が再び熱くなってビッグバンを起こすことはないと思われています。可能性の一つとしては、宇宙の形状が球型だとすると、将来どこかで膨張から収縮に転じて、再びビッグバンのような高温状態に戻ることも考えられています。しかし観測的には、そのシナリオは否定的です。最も優勢なシナリオとしては、宇宙はこの先もどんどんと膨張し冷え続けていくしかありません。現在、この宇宙膨張の大きな原因は、大部分を占めるダークエネルギーによって行われているとみられています。

Q 宇宙は膨張しているとのことですが、収縮もあるのですか。
A 我々の住んでいる宇宙が膨張していることは、観測によって示されています。また、今後膨張し続けることも観測によってわかってきました。今後、収縮に転じるかどうかはわかりませんが、その可能性は低いと考えられています。一方、我々の住む宇宙とは別の宇宙があるとするシナリオも考えられており、そういった宇宙では収縮するような宇宙になっているのかもしれません。またビッグバンの前にも、宇宙の歴史があると考えられており、私たちの宇宙も収縮してから、ビッグバンを通して膨張へと転じたのではないかという説もあります。ひょっとすると、私たちは、そんな膨張収縮の永遠のサイクルの中にいるのかもしれません。こういった宇宙モデルが本当にそうなのかは、予言される理論的兆候と、実際の観測を比較して判断しなくてはいけません。

Q 宇宙が膨張しているのであれば、星のような原子のかたまりは無くなってしまうのではありませんか。
A 時間とともに宇宙全体の“平均的な”物質の密度は下がっていきます。しかし、実際には物質の分布にムラ(密度揺らぎ)があるため、宇宙の最初では、膨張に打ち勝ち物質同士が重力で集まることができた場所もあります。これが星や銀河といった天体が生まれた場所であり、われわれ人類もその中で誕生したのです。そして138億年たった現在、ダークエネルギーによって、銀河同士が徐々にお互いの距離を離していっています。将来は、この膨張の速度がますます増していくことになるので、宇宙は銀河同士がバラバラの状態になると思われています。さらにこの将来の終焉シナリオの1つとして、「ビッグリップ」と呼ばれるものがあります。これは宇宙の物質全てが、加速膨張で全てバラバラに崩壊するというものです。もちろん星を構成するような原子同士さえも、バラバラになり、いずれは素粒子だけの状態まで崩壊するかもしれません。いくつかある終焉シナリオの中で、これがもっとも破壊的な宇宙の最期です。ただし本当に宇宙膨張だけで、原子状態までバラバラになるかは議論が分かれます。

Q 宇宙のむこうには何があるのですか。
A 観測はできませんが、理論的には我々がいる宇宙と同じような空間が広がっていると考えられています。宇宙はどこまで続いているか、果てはあるのかは、今も議論されている深いテーマです。一つの指標として、宇宙の地平線という大きさがあります。これは膨張にのった観測者が光として見ることができる限界の領域で、およそ138億光年です。これとは別に、宇宙膨張までいれた空間の大きさは、460億光年にもなります。しかし、これでもその先に何もないわけではなく、単に観測できないだけで、空間は広がっています。ひょっとすると、別の宇宙がそのはるか先にあるのかもしれませんが、観測できないので不明です。宇宙は、空間と時間があわさった時空というかたまりで出来ていますが、その時空がどこまで広がっているか、時空自体の創成は行われたのか、これも物理学における究極の疑問です。

生命科学

Q ゲノム創薬とスーパーコンピュータはどんな関連性がありますか。
A 創薬は、これまで動物や人間に実際に試してみて効果を測るという作業を繰り返すことで、行われてきました。しかし、これではお金も時間もかかります。そこで、ある生き物にとっての全ての遺伝情報のセットである「ゲノム」を解析することで、病気の原因となる遺伝子やその遺伝子が作るタンパク質を調べ、病気に効く薬の成分を調べようという試みが始まりました。病気の原因となる遺伝子が作るタンパク質の構造の予測や、そのタンパク質と結合しやすい候補物質の探索にスーパーコンピュータが使われます。

Q 生物内での反応機構の研究をしてみたい。
A タンパク質のような生体内分子について、原子や分子のレベルで反応機構を解析する研究が試みられています。しかし計算の量が膨大になるため、調べたい分子が大きかったり反応にかかる時間が長かったりすると、現在のスーパーコンピュータの性能をもってしても計算が難しくなります。そこで、より効率的な計算手法の開発も進められています。

Q 地球上の生命体はほとんどL型アミノ酸で構成されているとのことですが、D型アミノ酸は宇宙空間に存在するのですか。もし存在していないなら、なぜD型があるとわかったのですか。
A 存在しています。地球に降ってくる隕石を分析したところ、L型アミノ酸はD型アミノ酸よりも割合が多いことが報告されています。宇宙空間(太陽系や地球近く)ですでにL型とD型のアミノ酸の存在比率に偏りができていて、それが原因で、地球上の生命はL型だけを用いるようになったと考えられています。

地球環境

Q 確実な天気予報はできますか。
A まだ確実な予報はできていません。例えば、雨が降るかどうかの的中率は、24時間後で8割くらいです。天気予報では、まず、現在の各地の温度・気圧や雲のデータなどをスーパーコンピュータに入力してシミュレーションします。その結果をもとに、気象予報士が予報を出します。このとき重要なのは、明日の天気予報は今日中に出さなければならないことです。時間をかけて緻密な計算をすればシミュレーション結果はより正確になるのですが、明日の天気予報を出すのに48時間かかっていては意味がないのです。気象学者たちは、コンピュータの性能や計算方法の向上などで、より正確な予測を短い時間でできるように、日々研究を続けています。

Q ゲリラ豪雨や台風の発生の予測、回避。
A 台風の進路や勢力の予測はされています。一方、ゲリラ豪雨の発生予測は近年研究が進められている分野です。2020年には30秒ごとに更新するゲリラ豪雨予測の実証実験が行われました。(参考:https://www.ccs.tsukuba.ac.jp/release200821/

Q 大地震の起こる確率が知りたいです。
A いま、たとえば「30年以内に70%の確率で起こる」という言い方がされています。現在の地震学ではそれが限界です。地震が起こる地殻の内部は直接見ることができず、地震発生のメカニズムも現在の地殻の状態も、まだわからないことが多いからです。今後、どれだけ正確に予測ができるか、それは研究の進展を待たなければなりません。また、“いつ”起こるのかと同じくらい重要なのが“どこで”起こるかです。こちらもまだ大雑把なことしかわかっていません。

Q 正確な地震・津波速報が欲しい。
A 地震や津波の予測は困難です。現在は、大きな地震が発生した時に、地震波(振動)が伝わるより早く緊急地震速報を伝える、という仕組みが使われています。同時に、情報を受け取った人がすぐ身の安全を守れるよう、日頃から訓練をすることも大切です。

Q もし東日本大震災のような大きな地震が関東でおきたら、どのくらい大きな被害が出てしまうのか。
A これは非常に重要で、深刻な問題です。日本政府や東京都などがいろいろなシミュレーションを行って被害予測を出しています。スーパーコンピュータ「京」や「富岳」でも、地盤・建物・避難する人の避難行動などを統合的にシミュレーションする予測システムの開発が進められています。しかし、東日本大震災のように、想像をはるかに超えてやってくるのが自然災害です。どんな大きな被害であっても対応できる準備と心構えが必要です。

Q 人工物が地球からすべて消えたときのシミュレーションをしてみたい。
A すでに行われています。地球温暖化は、人類が排出したCO2が原因だといわれています。それが本当かどうか、本当だとしたらCO2のせいで何℃上昇したかを確かめるには、もし人類がいなかったら地球の気温は何℃だったか、を調べる必要があります。

数学

Q 整数の謎を解いてみたい。完全数、友愛数、双子素数など。また、素数は本当に無限なのでしょうか。
A スパコンで整数の謎を解くのは難しいです。たとえば、素数が無限にあるかどうかを証明することはできません。また、すべての素数を見つけ出すこともできません。素数が無限にあることは、古代ギリシャのユークリッドによって証明されています。数学の証明は非常に厳密なもので、もしかして無限じゃないかも? ということはあり得ません。

Q わからない数学の問題をやってもらいたい。
A そのためには、問題の解き方を考え、コンピュータが解析できるようプログラミングとして書いてあげる必要があります。ここまでは人間が行います。スーパーコンピュータの出番はそれからです。

計算機科学・スーパーコンピュータ

Q スーパーコンピュータでできない計算はありますか。
A 計算式が書ければ計算はできます。しかし、その計算が何万年も何億年もかかるようだと、私たちの一生はせいぜい100年しかないわけですから、計算できないのと同じです。たとえば、スパコンは素因数分解が苦手です。RSA暗号方式では616桁の素因数分解を解く必要がありますが、現在のスーパーコンピュータでは240桁程度までしか計算することができません。

Q シミュレーションをするための計算式は、研究者本人が作製するのですか。
A もちろん本人が作製します。それこそが研究です。ただし、闇雲に計算式を作るわけではなく、宇宙のことを知りたいなら重力方程式を、気象のことを知りたいなら流体方程式を基本にして、研究者なりにアレンジします。

Q スーパーコンピュータにはどうやって入力するのですか。
A 研究者が各自で持っているパソコンから入力します。それぞれのパソコンはネットワークを介してスーパーコンピュータにつながっており、さまざまな命令を下すことができます。

Q 計算結果をいつ知ることができますか。
A すべての計算が終わった後にはもちろん知ることができますが、途中経過を知ることも可能です。

Q 計算途中でスーパーコンピュータが壊れたらどうなるのですか。
A ネットワークでつながっているうちの1台でも壊れたら、計算は破綻します。そのため、定期的にデータを書き出すようにしています。万が一スーパーコンピュータが壊れても、壊れる直前のデータから計算を再開することができます。たとえば1~2時間に1回ずつデータを書き出すようにしておくと、故障が起こっても1時間程度やり直せば済むことになります。

Q 答えが正しいとどう判断するのですか?
A 2通り以上の計算方法で検算をします。たとえば、2+2+3+3+2と2×3+3×2を比べてみるのと同じです。

Q スーパーコンピュータの使用は、順番待ちになったりするのでしょうか。
A なります。長いときは数週間待つこともあります。

Q スーパーコンピュータの計算速度に一番効いてくるのは何ですか。
A 「並列」をどれだけ活かせるかです。スーパーコンピュータは、たくさんのコンピュータをつなげたもので、計算を“振り分け”て実行するのが特徴です。この「振り分け」の仕方によっては、計算速度が10倍くらい簡単に変わってきます。計算科学の研究者は、どれだけ効率よく並列計算できるかに、知恵を絞っています。

Q スーパーコンピュータ開発と計算は同じ人がやるのですか。
A どちらも最先端の高度な内容を扱っているので、同じ研究者・技術者が行うことは、まずありません。だからこそ、スーパーコンピュータ開発者と計算科学研究者の協力が欠かせません。計算科学研究センターは、1992年の設立当初から、両者の協力関係を築いてきました。

Q スーパーコンピュータは全部で1台なのですか。
A 1台のスーパーコンピュータではありますが、分割して使用することもできます。実際には、分割して利用することが多く、1台のスーパーコンピュータで同時にいくつものプログラムが計算をすることになります。一方で、「富岳」などを丸ごと1台使って計算するプロジェクトもあります。

Q ノードとはなんですか。
A 「ノード」は「台」とほぼ同じ意味です。2560ノードは、コンピュータが2560台あると考えてください。

Cygnusのノード

Q なぜコンピュータをつなげて並列にすると計算が速くなるのですか。つなぐコンピュータのノード(台)数が増えれば増えるだけ計算のスピードは早くなるのですか。
A たくさんある計算を割り振って同時に計算できるからです。ある程度までは、つなぐ台数(並列度)が増えれば早くなります。しかし、ノード間の通信の高速化を図る必要がありますし、台数が多ければ多いほど故障する可能性が高まります。ただノード数を増やすだけでは性能向上に限界があるため、通信技術やメモリの研究も進められています。

Q 計算性能は何を基準に計っているのですか。
A 性能を比べるためには同じ「ものさし」を使う必要があります。スーパーコンピュータの計算性能を示すときは「LINPACK」というソフトウエアを使って測ります。世界のスーパーコンピュータの性能ランキングTOP500では、このLINPACKでのテスト結果をランキングにしています。計算性能のほか、省エネ性能のランキングGREEN500、グラフ処理性能のランキングGraph500などもあります。

Q 今のスーパーコンピュータの限界はどこですか。
A 年に2回、世界のスーパーコンピュータの性能ランキングTOP500が発表されます。2021年11月時点のNo.1は日本の「富岳」で、性能は442PFLOPS(ペタフロップス)です。1秒間におよそ44京回(京は兆の10000倍)の計算ができます。

Q スーパーコンピュータの性能はどこまで上がるのですか。時間とお金さえあれば、もっと高性能のものを作れるのですか。
A 性能がどこまで向上するかはわかりません。「富岳」は計算性能が442PFLOPS(ペタフロップス)ですが、P(ペタ=1015)の次のE(エクサ=1018)級の性能を持つスーパーコンピュータの開発が世界で進められています。また、時間とお金があれば性能の高い物は作れますが、どちらも無限にあるわけではありませんね。他にも、設置場所や電気代の問題もあります。計算性能をあげると共に、省スペース化、省エネ化などさまざまな視点で研究が進められています。

Q スーパーコンピュータはずっと稼働し続けているのですか。
A 24時間運転が基本です。途中で止めると故障が起こりやすいので、定期点検や何か事故が起こった時以外は運転しています。CCSでは、年に1回の全学停電と必要なメンテナンス時以外は常に稼働しています。

Q スーパーコンピュータで計算するときの使用言語は何ですか。
A FORTRAN(フォートラン)やC言語などを使ってプログラムを書いています。

PACS-CSのネットワークケーブル

Q スーパーコンピュータのつくり方A CPU、メモリなどの部品を集めて組み立てるところは、普通のパソコンとそれほど変わりありません。ただし、並列型スーパーコンピュータはネットワークが大事です。スーパーコンピュータのラックの中に色とりどりのケーブルがたくさん刺さっていますが、これを1本も間違わず、正確につなげる必要があります。気が遠くなるような作業です。

Q 普通のパソコンで数時間かかるような処理がどれくらいで行えるのですか。
A スーパーコンピュータは普通のパソコンの約1000倍以上の計算能力をもっていますので、だいたい10秒くらいです(1時間は3600秒なので、数時間だと10000秒です)。

Q 使わなくなったスーパーコンピュータはどうするのですか。
A 新しいマシンに場所を譲るため、廃棄します。リサイクルに回せる部分は回します。展示用に一部が残されることもあります。

計算科学研究センターロビー展示

Q スーパーコンピュータは1台いくらですか。
A 定価はありません。現在主流のスーパーコンピュータでは、数億円から数百億円程度です。

Q 造るのにどのくらいの時間がかかりますか。
A 計画段階から数えると10年程度かそれ以下です。

Q スーパーコンピュータの電気代はいくらですか。
A 計算科学研究センターにあるスーパーコンピュータは、一般家庭の数百世帯分の電力が必要になります。温度と湿度のコントロールが重要なため、天候によってかなり変動があります。たとえば猛暑があった年は、それだけ電気代が高くなります。

その他

Q スーパーコンピュータを使ってゲームをしてみたい。ゲームを作ってみたい。
A ゲームはグラフィックや音楽を含めた総合作品です。スパコンは計算が得意ですが、その他の機能はあまり強くありません。あまり面白いゲームは作れないと思います。

Q 絵を描いたり、彫刻をさせたりしてみたい。
A できると思います。しかし、芸術は、人間の感情が入っているからこそ価値があるので、スパコンが人間からの命令を受けずに描いたり刻んだりしたものに対し、人間が芸術性を感じ取れるかどうかはわかりません。

Q 人間の脳を解明してみたい。人工知能を作ってみたい。
A 脳は、つい最近までまったく未知の世界でした。ここ十数年で脳の研究はめざましく進歩していますが、それでもまだ「ほとんどわかっていない」といっていい段階です。解明には人類の英知を結集させる必要があります。人工知能の研究はずいぶん長い間続けられています。しかし、完成するのは当分先のようです。あるいは、原理的に作れないという科学者もいます。

Q 心や感情の計算。
A 心とは何でしょうか? 単なる脳内の電気信号の積み重ねでしょうか? それがわからないと計算できないので、まず心とは何かを探ることが重要です。しかしそれは、非常に難しいことです。現代の科学では出来ていません。

Q 自分の代わりにテストで速く問題を解いてほしい。
A スパコンを使えるくらい勉強したら、テストも100点だと思います(笑)

Q 宿題を人間のように間違いをしつつやってもらう。
A これはコンピュータにとって非常に難しい問題です。コンピュータは間違いを犯しません。答えが出なかったり間違っていたりするときは、必ずコンピュータを使っている人間が間違いを起こしているのです。また、「間違える」とはどういうことでしょう? 正解を知っているから間違えることができるのですよね? だとしたら、正解を導き出したうえで、間違った答えを出すことになります。そんな無駄なことをコンピュータにさせる余裕は、残念ながらありません。

Q フェルマーの最終定理、アインシュタインの相対性理論の証明をしたい。
A 理論の証明は、スーパーコンピュータの得意とするものではありません。実際、どちらも人間の頭(理論)と実験で証明されています。ただ、証明するためにスパコンを補助的に使うことはあります。今後、スパコンにしかできない証明が出てくるかもしれません。

Q ハッキングしてみたい。
A ハッキングをするためには、コンピュータやネットワークのことを熟知していなければなりません。相当な勉強が必要です。しかし、たくさん勉強すると、ハッキングのような犯罪をするのがバカバカしく感じられるでしょう。人類の役に立つ新たな製品を生み出す方が断然面白いと気付くはずです。

Q タイムマシンを作りたい。
A 残念ながら、理論的に作れないとされています。理論的に作れるとわかれば、スーパーコンピュータを使って設計することもできるかもしれません。

Q 株価の上下を計算で予測する。
A これが可能になればお金儲けができるかもしれないのですが、まだだれも成功していません。株や為替の予測はあまりに複雑な現象だからです。経済学者のがんばりに期待しましょう。

Q 原子力の研究はどうなっていくのでしょうか。
A 原子力研究は、東日本大震災を境にまったく変わってしまうだろうといわれています。近い将来の最も重要なテーマは、原子炉をどうやって安全に廃炉にするかです。核廃棄物処理の問題もあります。

Q これからも日本のスパコンが1位をとりつづけてほしい。
A 高性能のスパコンを開発するには莫大なお金がかかります。1位を取り続けることは難しいでしょう。しかし、本当に重要なのは、性能が良いスパコンを作るだけでなく、それを使って素晴らしい研究成果を出すことです。そのために、計算科学研究センターの研究者たちは、日夜、研究を続けているのです。