スーパーコンピューターとは？用途や身近な活用事例もやさしく解説

スーパーコンピューター（Supercomputer）とは、非常に高い計算能力を持つコンピューターのことです。略して「スパコン」とも呼ばれます。

私たちが普段使っているPCやスマートフォンとは比べものにならないほど大量の計算を、超高速かつ同時に処理できるのが特徴です。科学研究や気象予測、医療、AI開発など、さまざまな最先端分野で活用されています。

スパコンの計算能力はどれくらい？

スーパーコンピューターの性能は、「FLOPS（フロップス）」という単位で表されます。これは1秒間に何回の浮動小数点演算（実数計算）ができるかを示すものです。

たとえば、日本のスパコン「富岳（ふがく）」は、約44京回（けいかい）／秒の計算能力を持ちます。これは、1人の人間が1秒に1回計算したとして、全人類（約80億人）が100万年以上かけてやっと終わるような量の計算を、わずか1秒でこなしてしまうほどの性能です。

スパコンは、単に「速いコンピューター」というだけでなく、人間の力ではとても解けない問題や、現実では再現が難しい状況をシミュレーションするために使われています。以下に、代表的な用途を紹介します。

日本では、台風や地震、大雨などの自然災害が多発します。スパコンを使えば、地球規模の気象データや地殻変動の情報をもとに、高精度なシミュレーションを実行することが可能です。

「数日後にどの地域で大雨が降るか」「地震の揺れがどのくらい広がるか」といった予測にスパコンは欠かせません。

新しい薬を作るには、ウイルスやタンパク質の構造、薬の分子との相互作用などを膨大にシミュレーションする必要があります。

これは非常に時間がかかりますが、スパコンを使えば数か月かかる作業を数日や数時間に短縮できます。

日本の「富岳」も、新型コロナウイルスの飛沫拡散やワクチン候補の分析に活用され、大きな成果を挙げました。

宇宙の成り立ちやビッグバンの再現、ブラックホールの形成など、人間には観測が難しい現象も、スーパーコンピューターで仮想的に再現することができます。

また、気候変動の将来シナリオを何十年も先まで予測するシミュレーションにも活用されており、地球環境問題の研究にとっても不可欠な存在です。

たとえば自動車メーカーでは、クラッシュシミュレーション（衝突安全テスト）や空力性能の解析などにスパコンを活用。これにより、安全性を高めつつ設計の効率化が実現できます。

また、新しい素材や構造材料の原子レベルでの挙動もシミュレーションでき、実験を重ねる前に仮想空間で性能を検証できるのが大きな強みです。

一見すると「スパコンは研究者だけの道具」と思われがちですが、先ほどの用途からわかるように、実は私たちの日常にも密接に関係しています。

また、近年ではスパコンを使ったAI開発・機械学習の高速化にも注目が集まっています。たとえば、ChatGPTのような生成AIの学習にも、GoogleやNVIDIAなどが運営する大規模な計算機群（スーパーコンピューター級の演算資源）が使われています。

「富岳（ふがく）」は、理化学研究所と富士通が共同開発した日本のスーパーコンピューターです。2020年には世界ランキングで「世界最速のスパコン」として名を馳せました（TOP500ランキングなどで1位を獲得）。

特筆すべきは、単に速度だけでなく、下記のような面でも高く評価されている点です。つまり、「ただ速いだけでなく、人の役に立つスパコン」として設計されているのです。

スパコンの性能は、年に2回発表される「TOP500ランキング」によって数値的に比較されます。私もいつも、日本勢の活躍を楽しみにして見ています。

このランキングは「LINPACKベンチマーク」という標準の計算処理速度（FLOPS）を基に順位付けされており、国や企業の技術力・投資の指標ともなっています。

国/地域	スパコンの例	特徴
アメリカ	El Capitan（エル・キャピタン） Frontier（フロンティア） Aurora（オーロラ）	ローレンス・リバモア国立研究所やオークリッジ国立研究所などが運用。エクサスケール（ExaFLOPS）超えを達成。AI・原子力・軍事研究にも活用。
中国	OceanLight（海光） Tianhe-3（天河三号）	国内開発のプロセッサを用いた独自系スパコン。軍事・量子シミュレーション・気象予測など国家機密系に特化。
日本	富岳（ふがく）	実用アプリケーション性能と社会貢献を重視。脱炭素や創薬、災害予測などに応用。
欧州	JUPITER（ドイツ） HPC6（イタリア） LUMI（フィンランド）	EU全体でスパコン基盤を整備中。脱中国・脱米依存が背景。