機械学習＆シミュレーション用マシン | 研究開発者向け情報発信メディア TEGAKARI

機械学習と量子化学計算などのシミュレーションを行うためのマシンを検討している。
量子化学計算はVASP 6とQuantumEspressoの利用を想定。
OpenACCなどのGPU駆動も想定したいため、CPUとメモリのスペックを確保した上で、ビデオメモリ容量の多いGPUを搭載したい。
想定している要件は以下の通り。

・CPU：可能な限り最新世代で、クロック数が高くキャッシュの大きいもの
・メモリ：CPU 1コアあたり16GB以上
・ストレージ：SSD x1台、HDDは1TB以上のものを希望
・GPU：20GBメモリ以上のGPU
・電源：100V

ご相談の内容を踏まえ、弊社からは以下のスペックにてご提案しました。

CPU	Xeon Gold 6426Y (2.50GHz 16コア) x2
メモリ	512GB ECC REG
ストレージ	960GB SSD U.2
ビデオ	NVIDIA T400 4GB MiniDisplayPort x3
ネットワーク	on board (10GBase-T x2)
筐体+電源	フルタワー筐体 + リダンダント電源1000W
OS	Ubuntu 22.04
GPU	NVIDIA H100 80GB PCI-E

CPUにXeon Scalable (Gold 6426Yx2枚合計32コア) を採用し、メモリは512GB (1コアあたり16GB) 、GPUをNVIDIA H100 80GBとした構成です。

VASP 6もQuantum EspressoもGPGPUでの倍精度演算に対応しています。これらのソフトウェアの使用においては、GeforceではなくNVIDIA H100を利用するメリットがあると言えます。

本事例の構成は、お客様から頂戴した条件を元に検討した内容です。
掲載内容とは異なる条件でご検討の場合でも、お気軽にご相談ください。

■キーワード

・VASPとは
VASP (Vienna Ab initio Simulation Package) は、第一原理計算に使用される物質科学ソフトウェア。電子構造計算、分子動力学シミュレーション、熱力学的性質の予測などに使用される。密度汎関数理論(DFT)に基づいており、固体、表面、分子など、さまざまな種類の系に対応している。

参考：VASP (VASP Software GmbH) ※外部サイトへ飛びます

・Quantum ESPRESSOとは
Quantum ESPRESSO (クオンタムエスプレッソ) は、GNU General Public Licenseで無料配布されているFortran95で記述されたオープンソースソフトウェア。第一原理電子状態計算プログラム。第一原理計算コードで、密度汎関数理論に基づいている。原子の位置やセルの構造最適化、電子状態やバンド構造の計算、フォノンによる振動解析、中性子散乱の計算が可能で、マルチプラットフォームで動作し、MPIとOpenMPによる並列化に対応している。材料物性の理論解析や新物質探索に広く利用され、計算生物学においても有用なツールの1つとなっている。

参考：Quantum ESPRESSO ※外部サイトに飛びます

・OpenACCとは
OpenACCはGPUを用いた並列計算を簡単に行うためのAPI仕様。Fortran、C、C++向けに定義されている。従来、GPUを用いた並列計算 (GPGPU) はプログラミングが難しく、コーディングも複雑だったが、OpenACCを使用することで容易に行うことができるようになった。

・NVIDIA H100とは
NVIDIA H100はNVIDIAの次世代データセンター向けGPUで、AIや高性能コンピューティング (HPC) 分野向けに設計された製品。Ampereアーキテクチャに基づき、FP32、FP64、INT8など様々な精度の高性能演算が可能。HBM2eメモリ40GBを搭載し、3TB/sのメモリ帯域幅を実現。大規模なモデルやデータセットを効率的に処理することができる。 Structural SIMDと呼ばれる技術により、INT8演算は最大80倍高速化。FP64の演算性能はFP32の2倍、INT8の推論処理性能はFP32の最大20倍。