データサイエンスコンピューティングシステム Shirokane8 を稼働

hgc
4 日前
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概要

東京大学医科学研究所ヒトゲノム解析センター (HGC) は、ゲノム情報をはじめとするデータ解析基盤を強化するため、最新型データサイエンス用スーパーコンピュータシステム Shirokane8 を 2026 年 4 月 1 日に稼働し、同日から利用者へ提供を開始しました。 Shirokane8 は株式会社日立製作所が構築を担当し、運用期間中の安定稼働を支援します。

Shirokane8 は、これまでの運用実績から計算リソースを最適化した構成を採用しています。また、GPU 搭載サーバにはバイオインフォマティクス解析を実行するうえでコストバランスの優れた NVIDIA L4 GPU を採用しました。稼働にあたり、前世代システムに格納されていた約 30 P バイトのデータの移行を、ユーザへの影響を最小限に抑えつつ、約 110 日間で完遂しました。また、新たに整備した専用ストレージ室の運用も開始し、研究データの堅牢な管理を実現します。

背景・課題

ヒト一人分のゲノム配列を決定したヒトゲノム計画の完了からおおよそ四半世紀が過ぎ、ゲノム解析の技術は現在も目覚ましく進歩し続けています。近年では、2019 年の新型コロナウイルス感染症パンデミックにおける重症化リスクとなるゲノム多型を特定するための世界的なデータ収集や、本邦において 2019 年から始まったがん・難病等における国家プロジェクト「全ゲノム解析等実行計画」の推進により、ゲノム解析および産出される膨大なゲノムデータの解析の重要性は上昇の一途をたどっています。東大医科研は、全ゲノム解析等実行計画において、2025 年度末までにがん領域約 17,000 症例の全ゲノムデータ解析を完了しました。

こうした背景から、 SHIROKANE への期待とニーズは高まり続けており、学術機関だけでなく民間機関も含めて利用者は、前システムShirokane6 稼働開始時の 2022 年 4 月時点から約 1.7 倍の 4,180 アカウントを突破しました。加えて、HGC では次世代の研究者育成を支援し、国内の大学・研究機関が実施するスーパーコンピュータ (スパコン) 利用の講習会や実習用のアカウント提供も積極的に行っています。その申請数は、Shirokane6 稼働開始時と比べ 4 倍の年間約 900 アカウントまで増加しています。このように急増する解析ニーズとデータ量に対応するため、計算リソースの拡充による処理能力向上と、膨大な研究データを長期間安定して保存できる強靭な基盤の整備を目指しました。

今回の取り組み

2026 年 4 月に稼働を開始した Shirokane8 は 6,432 CPU コアの計算サーバ群と 41 P バイトの大容量高速ストレージを有し、将来的なデータ増加に備え容量の増強が可能な構成を採用しました。

計算サーバ群には、これまでのジョブ実行状況と運用実績に基づき、1 ノード当たり 192 コアを搭載できる最新世代の Intel CPU を採用し、コア当たり 4 G バイトのメモリ構成とすることで、ジョブ実行リソースの最適化を図っています。また、GPU 搭載サーバを 8 台導入し、バイオインフォマティクス解析や AI を用いた解析を実行するうえでコストバランスの優れた NVIDIA L4 GPU 1 台あたり 8 基の計 64 基採用しました。これによりゲノムデータ解析を高速化しつつ、コストパフォーマンスに優れた環境を実現しています。

ストレージは、前世代システムで安定稼働した分散ファイルシステムストレージを継続して採用しました。年々増加する解析データに対応するため、初期容量の 41 P バイトを確保しつつ、将来的には 80 P バイトまで増強可能な構成とすることで、大量のデータを蓄積・高速処理し続けることが可能なデータ基盤を提供します。また、Shirokane6 の大容量ストレージからのデータ移行に際しては、SHIROKANE ユーザが実行する計算ジョブやデータ I/O への影響を最低限に抑え、システム停止期間を短縮するべく、移行グループの細分化や計画的なアナウンスを実施し、約 30 P バイトの研究データ移行をおよそ 110 日間かけて完遂しました。

ファシリティ面では、年間を通じてサーバの入気温度を一定に保つことが可能な空調システムと、全てのラックに免震台を設置したストレージ専用室を整備しました。システムの排熱量や耐熱性能に応じた「設置場所の最適化」を徹底し、高発熱な計算・GPU サーバ群は冷却能力に優れた既存のサーバ室へ、安定した温度環境が不可欠なストレージ群はストレージ専用室へとすみわけることで、強靭で安定した稼働環境を実現しています。加えて、Shirokane8 では新たな試みとして、Open OnDemand を使用したWebポータルを導入しました。これにより Web ブラウザ上でジョブ管理や GUI アプリケーションを利用できるようになり、ユーザの利便性の向上が期待されます。研究者の環境構築の負担を可能な限り軽減し、研究者が即座に解析へ着手できるよう運用改善を推し進めることで、ゲノム研究を高速化し、さらなる発展を支援します。

今後の取り組み

HGC は、SHIROKANE を最先端ゲノム研究の基盤とし、全ゲノムシークエンスデータをはじめとするマルチオミクスデータ解析や生命科学分野における AI を含むデータ解析が大規模かつ高速に実現可能なデータ解析環境と、利用者目線に立った質の高いサービスを提供します。これにより、公共・民間問わず国内の生命科学研究を大きく加速させ、医学の発展と社会に貢献していきます。