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GRAPE本、杉本大一郎著「手作りスーパーコンピュータへの挑戦」と「シミュレーション天文学」2008年02月14日 07時21分17秒

ASAHIネット(http://www.asahi-net.or.jp)のjouwa/salonからホットコーナー(http://www.asahi-net.or.jp/~ki4s-nkmr/ )に転載したものから。
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http://iiyu.asablo.jp/blog/2008/02/08/2610646
GRAPE本、伊藤智義著「スーパーコンピューターを20万円で創る」
の続き。
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4061329561/showshotcorne-22/
杉本大一郎著「手作りスーパーコンピュータへの挑戦」講談社ブルーバックス
は、GRAPEプロジェクトを始めた杉本大一郎先生のGRAPE本。
 前回紹介した
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4087203956/showshotcorne-22/
伊藤智義著「スーパーコンピューターを20万円で創る (集英社新書 395G)」
が、昨年出るまでは、GRAPEの一般向け読み物としては唯一のものでした。
 1993年発行だからもう15年前ですね。ぼくの持ってるものは、もうページが
茶色く焼けた感じになっています。
 ぼくは出てまもなく買って読んで、GRAPEの存在、専用コンピュータがツボ
にはまったときの処理能力の高さ、コストパフォーマンスの高さなどを知りま
した。
 おれ、特定問題だけに使える専用コンピュータって好きなんですよ。何度か
書いている、あるプログラミング言語をハードウェアが直接実行している高水
準言語マシンね。一番商業的に成功したのは、Lispマシンですが、その昔は、
FORTRANマシン、ALGOLマシン、COBOLマシン、Prologマシンなどいろいろあり
ました。でも、いずれも、汎用プロセッサの処理能力向上と、大量生産、大量
販売によるコストダウンに負けて、姿を消すわけですが。だから、なおのこと、
好きなのかもしれない。

 本書は、当時の日本の天文学がどうだったかなども含めて、GRAPEプロジェ
クトが始まる前から、プロジェクトを発案者でリーダーの杉本先生が書いたも
ので、伊藤氏の本とは、指導教官と学生ということで立場も違うし、目線も違
うので、読み比べると面白いでしょう。
 と書いたけど、アマゾンは在庫がなくて、マーケットプレイスに出品がある
だけですね。ぼくの手元にある本では、定価780円となってるけど、マーケッ
トプレイスでは、1680円にもなってますね。これでまた一財産できたな。MSを
押しのけて、おれがYahoo!買収もできるね。\(^O^)/

 今回、一連のGRAPE本紹介を書くために読み直して、いくつか驚くことがあ
りました。15年前に読んだときは、全然、気づいてない。少しは、おれも成長
したということなんだろうか。^^;

 まず、GRAPEを生命科学、分子動力学に使えないかという話が書いてあるこ
と。タンパク質の構造と機能を探るために使うわけです。GRAPEが新聞、雑誌
などで報道されて、問い合わせや見学依頼が殺到したそうですが、本書では、
大阪にある半官半民の蛋白工学研究所の斉藤稔さんが非常に熱心で、最初に見
学に来られたそうです。
 検索してみたら、ありますねえ。
http://www.cbi.or.jp/
情報計算化学生物学会
という学会があったのも、恥ずかしながら知りませんでした。しかも、少なく
とも20年前から活動しています。ぼくがその宇宙の端っこのほうで関係してい
るバイオインフォマティクスは、15年くらいの歴史だから、それより前から、
計算機でいろいろやったんですね。
http://www.cbi.or.jp/cbi/seminar/endai1988-1993.html
CBI学会ワークショップ、講演会、年会、演題一覧(1988-1993)
には、1988年から1993年までの活動内容が出ていますが、この中に、
第 91 回 CBI 研究講演会 1990.11.22 「第5回分子動力学勉強会」
「水中のタンパク質の分子動力学計算」: 斉藤 稔(蛋白工研)
として、斉藤さんのお名前がありますね。
 そんな昔から、みなさん、挑戦してたんですね。道理で速い計算機がほしい
はずです。
 ちなみに、この分子動力学用のGRAPEは、後に、理研(理化学研究所)が、
MDGRAPEとして完成させています。
 いま、理研発のベンチャー
http://www.peta.co.jp/index-jp.html
(有)高速計算機研究所
でMDGRAPE3を販売していますね。

http://ja.wikipedia.org/wiki/GRAPE
をみると、WINEやPROGRAPEなどもあるんですね。知らなかった。

 次に、驚いたのは、杉本先生は、本書を自作の英文ワープロとエディタで書
いて、編集していたということ。カナの分かち書きで書いて、バッチで夜中に
仮名漢字変換、あ、カナだけだからカナ漢字変換が正確な用語ですね。仮名だ
と、ひらがなも含むからね。ってなことに、あなた、気づきましたか? そう
いうのに気づかないと、本や文章を「読む」とはいえないんですよ。えっへん。\(^O^)/
 実際、杉本先生は、カナ・漢字変換と意識的にそう書いてます。これで読者
であるぼくには、言葉や文章に意識的な著者であることがわかり、信頼度が上
がるわけです。
 話を戻して、夜間バッチでカナ漢字変換したものを、編集するというやり方。
書き方からするとカナ漢字変換も自作っぽいなあ。最初の新書を書いた1985年
は、1冊分のカナ漢字変換に一晩かかったそうです。
 1985年というと、管理工学研究所では、もうNECのPC-9801用の最初の日本語
ワープロソフト「日本語ワードプロセッサ」のバージョンアップ版である「松」
を売ってたと思う。ひょっとしてその次のおれも開発に参加した「新松」を売
ってた頃かも。
 杉本先生、一言、おっしゃってくれれば、1本くらいくすねて送って差し上
げたのに。「日本語ワードプロセッサ」が128,000円だったから、横領で即、
クビか。\(^O^)/
 本書の記述では、いまは、市販のワープロやエディタを使っているとのこと
でしたが、エディタやワープロといった道具がないときは、自作するのは、正
しい態度。
 ぼくが管理工学研究所に入ったとき、エディタを自作して、そのエディタを
新しいマシンに移植するまでは、そのマシンでは仕事をしない人がいて、すご
いと思いました。実際には、8bitのCP/M用に作ったスクリーンエディタを、PC
-9801上のCP/M 86に移植してから、仕事を始めたんですけど、竹下さん(大島
さん)は。
 ぼくも何度かエディタやワープロを作ってますが、OSやプログラミング言語
を設計して作るより簡単で、しかも、いろんなプログラミング技法の勉強にも
なるし、プログラミングの入門を過ぎたら、エディタを自作するのはいい勉強
になると思います。

 あ、肝心な話を忘れていた。自作ワープロとエディタとバッチのカナ漢字変
換の話は、「完璧主義を捨てて、楽をしよう。ハーフフルと思う方が幸せ」と
いう流れで出てきます。
 ハーフフルというのは、こういう話。
 ワイングラスにワインが半分入っている。これを半分入っている(ハーフフ
ル)と思うか、半分しか入ってない、つまり、半分は空(ハーフエンプティ)と
思うか。杉本先生がNASAで研究生活を送っていたとき、ワシントン・ポストに
載ったそんな広告をみて衝撃を受けたと。ワイングラスがワインで満たされて
いないとだめという完璧主義を捨てて、ハーフフルと考えれば、別の解決法も
浮かぶと。
 バッチのカナ漢字変換でえんやこらと変換すると、変換ミスもある。それを
自作のワープロやエディタを使って編集するなんて、理想からいえば何をやっ
てるんだという話になるけれども、変換ミスは数パーセントだし、手書きより
もはるかに効率的だと。ハーフフルでいけばいいんだと。
 専用計算機についても、専用だとあれができない、これに応用できないなど
とハーフエンプティな話になりがちだが、専用だからあれができる、これがで
きるというハーフフルな話をするほうがいい。完璧主義だと一度に巨額な予算
が必要になるが、ハーフフルでできるところから始めれば、少額の予算から始
められると。
 大体、こういう話でした。

 もう1つ、驚いたことは、あとがきにあります。
 杉本先生がGRAPEを構想したころ、プリンストン高等研究所のピート・ハッ
ト教授が、MITのある人物を紹介してくれたと。余談ですが、ピート・ハット
教授は、GRAPEの現場のリーダーである牧野淳一郎さんがお気に入りだったそ
うですが、それもあって日本びいきだそうです。そりゃ、牧野さんみたいに天
才的に頭がいいと、世界中から天才、神童が集まるプリンストンでも、こいつ
は見所があると目をかけられますよねえ。
 さて、その紹介してもらった人物というのが、なんと、あのSchemeのサスマ
ン教授なんです。知らなかったけど、サスマンさんは、1985年にデジタル・オ
ルリーという専用計算機を発表しているんですね。
 えっ、サスマンを知らない?
 ここで、何度も紹介している魔術師本、SICPのサスマンですよ。ガイ・ステ
ィール・ジュニアとSchemeを作り、Schemeチップまで作った、あのサスマンで
すよ。
 SICPは、
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/0262510871/showshotcorne-22/
Harold Abelson, Gerald Jay Sussman, Julie Sussman著「Structure and
Interpretation of Computer Programs」
のこと。
 SICPの翻訳は、
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/489471163X/showshotcorne-22/
Harold Abelson, Gerald Jay Sussman, Julie Sussman著、和田英一訳「計算
機プログラムの構造と解釈」
です。
 詳しいことは、ウェブとブログにつけている検索窓に「SICP」と入れて、検
索してください。やってみたら、
http://iiyu.asablo.jp/blog/2006/06/11/401548
魔術師本(SICP)、ガウディ本(CTMCP)。どっちを先に読むべきか
http://iiyu.asablo.jp/blog/2006/04/20/334280
標題: ちょっと気になる本の続きと、SICPのことも再論
が上位に出ましたが。

 次の本は、
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4535607346/showshotcorne-22/
富阪幸治, 花輪知幸, 牧野淳一郎編「シミュレーション天文学 (シリーズ現代
の天文学 第 14巻)」

 この本自体は、このあと、別途紹介したい。ここでは、GRAPEに関するとこ
ろだけ。
 この第13章専用計算機によるシミュレーションに、GRAPEが出てくる。当然、
牧野さんが書いている。
 内容は各自読んでもらうとして(^^))、最後にある専用計算機の将来という
部分が、個人的にはなるへそと思いました。
 最初のGRAPEは、20万円でスーパーコンピュータを作ったと話題になったが、
その後、専用である苦しさも出てきます。高集積度のLSIを設計・製造しない
といけないから開発コストがうなぎ上りになってきたんです。汎用であれば大
量製造・販売でコストを回収できるかもしれないが、専用だからなかなか難し
いと。先に述べた専用マシンの苦しい世界がGRAPEを襲っているわけ。
 それで、GRAPEもGRAPE-DRでプログラム可能にして、適用範囲を広げようと
しているのですが、牧野さんは今後考えられる2つのアプローチを紹介してい
ます。
 1つは、FPGAを駆使すること。きっと、先にちょろっと書いたPROGRAPEがこ
のアプローチなんでしょうね。
 これは、まあ、想像の範囲でしたが、次のアプローチには、ちょっとびっく
り。
 パソコンに搭載され、大量生産・大量販売で安くなっているGPU(画像処理チ
ップのこと)を利用するというのです。GPUは元々は、専用プロセッサだけど、
数年前から、プログラマブル・シェーダーが搭載されて、プログラム可能にな
ってきています。GRAPE-DRのアプローチと似ているそうで、GPUを応用しよう
というのね。いろんなこと、考えますねえ。

 さてさて、最後。
 昨年のいつだったか。またまたテレビのチャンネルを回した(もうチャンネ
ルを回すテレビは売ってないけど)、放送大学の特別講義?で、杉本、牧野の
両先生がご登場。途中からだったが、どうやら、シミュレーション天文学の講
義らしい。
 食い入るように観て、かつ、拝聴して、MDGRAPEの実物やらそれによるタン
パク質の挙動のシミュレーション画像やらを観た。なんか、タンパク質は、プ
ルプルプルプルプルプルプルプルプルプルプルプルプルプルプルプル、もう、
ええってば、はいはい、とにかくプルプルプルプル震えていたよ。
 そして、番組の最後。杉本先生は、すごいことをおっしゃった。こんな話。
 GRAPEによって、銀河の挙動や太陽系の生成などはシミュレートできるよう
になった。これはマクロの世界。MDGRAPEによって、分子レベルの挙動をシミ
ュレートできるようになった。これはミクロの世界。
 しかーーーーーーし、我々が目指しているのは、そんなチンケなもんじゃな
い。\(^O^)/
 ミクロは、素粒子レベルでシミュレートし、さらに原子、分子、タンパク質
などとどんどんシミュレートし、さらに生命もシミュレートし、人間の脳も体
もシミュレートし、さらにさらに人間社会もシミュレートし、地球を物質も生
命も人間社会も丸ごとシミュレートし、さらに太陽系、銀河、銀河団、超銀河
団、そしてそして、宇宙、そのものをシミュレートしたい。\(^O^)/
 そのためには、やることはいっぱいある。\(^O^)/
 少しでも多くの若い人が、この分野に飛び込んできてほしい。\(^O^)/

 おれは、「出たぁ、杉本節!\(^O^)/」などと、思わず、吼えてしまった
が、なんか、こういう途方もない話って、夢があっていいですよね。

 ところで、杉本先生が宇宙全部のシミュレーションの意欲を燃やす一方で、
すでに宇宙のシミュレーションは実行されているんだという話もあります。\(^O^)/
 この前、
http://iiyu.asablo.jp/blog/2008/02/07/2607997
Java版Prologリンク集、Prolog、オントロジーなどのチュートリアル集
http://iiyu.asablo.jp/blog/2008/01/19/2568444
これって常識?
で言及した
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4152088729/showshotcorne-22/
セス・ロイド著, 水谷淳訳「宇宙をプログラムする宇宙―いかにして「計算す
る宇宙」は複雑な世界を創ったか?」
によれば、すでに我々の宇宙は宇宙規模の量子コンピュータでシミュレートさ
れた結果だそうです。\(^O^)/
 これまた、ものすごい話でしょ。

 最後の最後。おれ、学生時代、シミュレーションをシュミレーションと書い
て、先生から注意されたことがある。以来、書くときには気をつけて、シミュ
レーションを書くようにしているが、話すときは、つい、タガがはずれて、シ
ュミレーションと言っちゃうのよね。^^;

コメント

_ chiqashi ― 2008年02月14日 11時30分51秒

「手作りスーパーコンピュータへの挑戦」を高校生のときに読みました。そのときの記憶ではたしか「ハートフル」ではなくて「ハーフフル(とハーフエンプティ)」だった気がします。

_ 村上雅英 ― 2008年02月14日 12時56分44秒

GPUはまだ倍精度には対応できていないため、科学技術計算への適用は、今すぐというわけには行かなさそうです。とは言え、NVIDIAは、2008年には第10世代で倍精度に対応する、というロードマップを発表しており、製品開発が順調に進めば、今年はGPUコンピューティングの大きな変化点となるかもしれません。
グラフィックスの国際カンファレンスであるSIGGRAPHなどでは、数年前から、GPUを使用してリアルタイムの流体解析(CFD)を行なうデモが展示されていたようです。パイプ中の水の流れを計算して、パイプの形状を変更すると、流速ベクトルの表示などがリアルタイムで反映されるのだとか。
着目する人が少ない分野ですが(私も、専門外の人間なのですが)、面白くなってきたなぁと感じています。

_ 中村(show) ― 2008年02月15日 00時39分09秒

chiqashiさん、ありがとうございます。
ほんと、朝4時から書いていたから、寝てたのかな。
ハートフルな人間だからでしょうか。\(^O^)/
直しました。

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標題: 多世界解釈、

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Real World Haskell―実戦で学ぶ関

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トレイシー・キダー「超マシン誕生

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 タイトル長くなりすぎたなあ。まあ、よい。

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