PlayStation 3が「スーパーコンピューター」として研究分野で活躍した歴史

by Nikita Kostrykin

2006年にソニーから発売されたPlayStation 3は標準でフルHD規格に対応し、家庭用ゲーム機として初めて初のBlu-rayドライブやHDMIを供えたゲーム機です。そんなPlayStation 3の「スーパーコンピューターとしての活躍」について、PlayStation25周年を記念して技術系メディアのThe Vergeが解説しています。

The rise and fall of the PlayStation supercomputers - The Verge
https://www.theverge.com/2019/12/3/20984028/playstation-supercomputer-ps3-umass-dartmouth-astrophysics-25th-anniversary

スーパーコンピューターとして活躍したことで知られるゲーム機としてはPlayStation 3が有名ですが、実はPlayStation 2でもスーパーコンピューターを構築できるのではないかと試みられたことがあります。

2002年1月にソニーがPlayStation 2用のLinuxディストリビューションであるPS2 Linuxの正式版がリリースされると、家庭用のゲーム機でもクラスター化すれば、スーパーコンピューターとして活躍できる可能性が現実味を帯びました。その可能性を確かめるべく、アメリカの国立スーパーコンピュータ応用研究所(NCSA)は、2002年にPlayStation 2を大量に購入。PS2 Linuxを導入し、PlayStation 2でスーパーコンピューターを構築するプロジェクトをスタートしました。

NCSAの上級科学研究者であるクレイグ・ステファン氏は60台～70台のPlayStation 2を並列接続しコードを作成してライブラリを構築。しかし、メモリに技術的な問題があり、並列接続自体は成功したものの、結局スーパーコンピューティングはうまくいかなかったとのこと。

by Deni Williams

「演算を開始する度に、実行したマシンのカーネルが不安定な状態となり、再起動しなければなりませんでした」とステファン氏。結果的にNCSAではPlayStation 2をスパコン化するプロジェクトは中止となりました。大量のPlayStation 2のうち1台は、今もステファン氏の机の上に記念として置かれているそうです。

そんなPlayStation 2の後継機として発売されたPlayStation 3は、PowerPCアーキテクチャベースのCell Broadband Engineと呼ばれるCPUを搭載し、当時としては非常に高性能なマシンと評判になりました。また、リリース当初はPlayStation 2よりも簡単にLinuxを導入することが可能でした。

実際、PlayStation 3は世界規模の分散コンピューティングプロジェクト「Folding@Home」に参加可能で、難病の原因となるタンパク質解析にも利用されていました。2007年にはPlayStation 3だけで1ペタFLOPSを達成し、2008年にはPlayStation 3からFolding@Homeに参加する人が100万人を突破したと報じられています。

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そして、PlayStation 3のクラスターはスーパーコンピューターとしての活躍が期待されました。例えば、マサチューセッツ大学ダートマスキャンパスでは、大量のPlayStation 3が冷蔵輸送コンテナに収納され、スーパーコンピューターとして運用されていたとのこと。

マサチューセッツ大学でブラックホールを研究するガウラフ・カーンナ氏は、「ブラックホールのシミュレーション研究は社会貢献度が低いとみなされ、なかなか予算の確保に苦労しました」と当時を振り返っています。しかし、当時同じ部署に所属していた研究者が「PlayStation 3のCell Broadband Engineは優秀なのでスーパーコンピューターのように使えるのではないか？」と提案したことから、カーンナ氏は自らPlayStation 3を購入し、スーパーコンピューターの構築を始めました。

by Michel Ngilen

カーンナ氏を含めた8人のチームでPlayStation 3のクラスター構築が進められ、コードが形になるのに数カ月、プログラムが安定するのにさらに数カ月かかったとのこと。最終的には176台のPlayStation 3をつなぎあわせて、ブラックホールのシミュレーションを実行できるようになったそうです。100台以上のPlayStation 3を購入して同時に稼働させるとかなりの費用がかかりそうですが、カーンナ氏は「一般的なスーパーコンピューターの数分の1のコストで済みました」と証言しています。

ダートマスキャンパスでは、記事作成時点でもPlayStation 3のクラスターが天体物理学の調査用のスパコンとして動いています。さすがにもうプロジェクトの主力ではないそうですが、このクラスターはマサチューセッツ大学のオープンキャンパスで人気のツアースポットとなっているそうです。

カーンナ氏がブラックホール研究のためにスーパーコンピューターを構築しているのとほぼ同時期の2007年に、ニューヨークの空軍研究所でもPlayStation 3によるスーパーコンピューティングを行うプロジェクトがスタートしました。

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しかし、アメリカ空軍研究所でプロジェクトがようやく軌道に乗り出した2010年に、ソニーはLinuxなど他のOSをインストールできる機能をファームウェアアップデートによって削除すると発表しました。

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この発表を受けて、アメリカ空軍はファームウェアを更新していない在庫のPlayStation 3を販売するようにソニーと交渉。これによってアメリカ空軍は1700台以上のPlayStation 3を接続した「コンドルクラスター」を構築することができたとのこと。監視ドローンの画像処理などに使われたコンドルクラスターは、2010年12月には世界で35番目に速いスーパーコンピューターだと報じられています。

2013年にPlayStation 3の次世代機として発売されたPlayStation 4は、PlayStation 3を大きく上回るスペックをもつゲーム機でした。しかし、PlayStation 4はゲーム機として特化したマシンとして設計されており、スーパーコンピューターとしての運用は非常に難しくなったとのこと。カーンナ氏は「PlayStation 4には目新しいものはありませんでした。単なる普通のPCです。私たちはPlayStation 4で何かをやる気はありませんでした」と語っています。