デンマーク工科大学（DTU）は、「電磁気学の父」と言われるハンス・クリスティアン・エルステッド（Hans Christian Ørsted）の理想を実現するためにほぼ2世紀にわたって全力を尽くしてきました。ハンス・クリスティアン・エルステッド（Hans Christian Ørsted）は、自然科学と技術科学を利用して価値を創出して発展させ、社会に利益をもたらすために1829年にDTUを創立しました。現在、DTUは欧州の最先端の工学系大学のひとつに数えられています。

高性能コンピューティングによる素材研究の推進

DTUは、特に社会への貢献、ビジネスや持続可能性との関連に基づいて、技術科学と自然科学において有望な分野の調査を進めています。DTUは、原子スケールの素材解析から量子物理学や再生可能エネルギーに至るまで、重要な課題や明確な応用展望を含む基礎科学に注力しています。素材応用環境がますます複雑になるにつれて、素材の性能解析に関する実験室での研究もさらに困難になっています。

DTUは、電子構造理論を構築して素材の性質を解明するとともに、新たに得られた知見を利用して新しい機能的ナノ構造体を設計することを目指しています。こうした研究には、新素材の構造、強度、特徴の分析が必要になり、素材やエネルギーに対する集中的かつ複雑な数値計算やシミュレーションテストも必要になります。これにより、膨大な数の計算データが発生します。そのため、性能のモデリングと問題解決を促進できるHPCリソースは、特にこうした分野の研究に重要です。

新素材の発見から応用までのプロセスを迅速化し、最先端の研究を続けるために、DTUはスーパーコンピューティングクラスター「Niflheim」の拡張とアップグレードを計画しています。Niflheimは、コンピュータによる原子スケール素材設計（Computational Atomic-scale Materials Design、CAMD）センターに展開されています。

ファーウェイのX6800高密度サーバーとインテルのOPAネットワークの両方の長所の融合

DTUの既存のNiflheimクラスターは2009年から2015年の間に構築され、最大演算能力は73TFLOPSしかありませんでした。このクラスターは、旧世代の古いコンピューティング製品のハードウェアを備えていました。最も古い製品は、プロセッサーの性能が低く、メモリー容量も小さいことに加え、コンピューティングネットワークの速度も低速で、遅延も大きいものでした。古いクラスターでは、演算負荷が高いシミュレーションテストの増え続ける要求に対応できませんでした。結果として、CAMDセンターには研究効率を改善する必要がありましたが、このクラスターがボトルネックとなっていました。

DTUは新しいスーパーコンピューティングシステムを展開して、Niflheimクラスターのコンピューティングリソースと性能を強化すると同時に、今後の技術の進化やクラスター規模の拡張に対応できるクラスターを準備したいと考えていました。DTUは、全体的性能、製品品質、サービス能力に関して、さまざまなソリューションを慎重に検討した結果、EUでの入札を経て最終的にファーウェイとインテルをベンダーとして選定しました。大学が次世代のコンピューティングクラスターを構築するうえで、ファーウェイとインテルがその革新的なテクノロジーとコンピューティング製品で大学を支援できると判断したためです。

ソリューションハイライト：

優れた性能と業界をリードする演算効率

• インテル^® Xeon^® E5-2600 v4シリーズプロセッサーで構成されたノードにより、ノードあたり最大845GFLOPSの演算能力を実現

• 256GB DIMMと240GB SSDで構成されたノードにより、I/Oボトルネックがなくなり、高速データキャッシングでデータ処理効率が向上

• インテル® Omni-Path Architecture（OPA）を利用して2層Fat Treeファブリックを構築し、最大100Gbpsの帯域を提供してエンドツーエンドの遅延を910ナノ秒に短縮

• 複数のノードで共有される電源ユニット（PSU）とファンモジュールは、ファーウェイのダイナミック電力管理テクノロジー（Dynamic Energy Management Technology、DEMT）で強化されており、システムの消費電力を10%以上削減可能

高密度展開、容易な管理と拡張

• 8台の2ソケットコンピュートノードで構成された4U筐体により、従来の1Uラックサーバーの2倍の演算密度を提供し、ラックスペースの利用効率が大幅に向上

• 管理ネットワークポートの集約に対応して統合管理を実現するとともに、ケーブル接続数を削減

• モジュール型設計を採用し、すべての主要コンポーネントのホットスワップをサポートし、O&M効率を大幅に改善

次世代のNiflheimクラスターによる新素材の発見と応用の促進

次世代のNiflheimクラスターは、2016年12月に稼働を開始しました。この新たなクラスターによって、より多くの研究者が新素材や新エネルギーの研究や解析を実施できるようになるだけではなく、テスト結果のフィードバック速度が飛躍的に向上します。これにより、新たなレベルの科学研究の発展と強化が可能になり、DTUは素材解析の分野で新たなイノベーションを生み出せるようになります。

• Niflheimクラスターは、元のシステムと比べて3倍となる最大225TFLOPSの演算能力を発揮

• 素材の解析時間を大幅に短縮し、研究者は新素材をより迅速に発見して応用可能

• 柔軟な拡張性により、クラスターは112台のノードまでシームレスに拡張できるため、別のキャビネットを新しく追加する必要がない