AI・HPCの「電力と性能の交換」を利用者が選べるようにする ― 消費電力を実行ごとに報告する仕組みも作る・NSF助成 約135万ドル（オハイオ州立大）

1「最速」でなく「選べる」を目標にする

これまでの研究は、与えられた電力の枠のなかで最大の性能を出すことを目指してきた。この事業が置き換えようとしているのは、その前提である。性能をわずかに落とすことを許せば、消費エネルギーはどれだけ減らせるのか。速さを最大化するのではなく、速さとエネルギーの交換比率を利用者が選べるようにすることを目標にしている。

計算資源の制約が電力そのものになりつつある状況で、何を最適化の対象にするかが変わってきていることの表れといえる。

2使った電力が見えないという問題

挙げられている3つの要件のうち2つ目は、アプリケーションの実行ごとにエネルギー消費を利用者へ報告することである。裏を返せば、いまは自分の計算がどれだけ電力を使ったのか、利用者に返っていないということになる。見えないものは減らせない。速さは実行時間として誰にでも分かるが、電力は測って伝える仕組みがなければ意識されない。

3つ目の要件が、交換のモードを利用者が指定できる使いやすい仕組みとされているのも、選択肢を実際に使える形にしなければ意味がないという判断である。

3通信ライブラリという場所

手を入れる対象はMPIライブラリと通信ランタイムである。大規模計算では、計算そのものより、多数のノードのあいだでデータをやり取りする部分が電力と時間を使う。記録が挙げている具体的な設計対象には、転送プロトコル、実行中の圧縮、非連続な転送、負荷の偏りへの対応が並ぶ。

アプリケーションを書き換えるのではなく、その下で動く共通の層を変えることで、多くの計算に一度に効かせる形になっている。2026年8月31日時点で当サイトが保持するNSF助成120件は67種類のプログラムに分かれており、この事業が属するSoftware Institutes は研究用ソフトウェアの基盤を対象とする枠組みにあたる。

4三つの要件が一続きになっている

この事業が挙げる要件は三つで、それぞれ別々の改良ではなく、順に依存しています。交換の余地を作り、使った量を見せ、選べるようにする——どれか一つを欠くと、残りが使われません。

1. 1交換の余地を作る性能をわずかに落とすことを許せばエネルギーがどれだけ減るのか、その比率を設計で扱えるようにする
2. 2使った電力を見せるアプリケーションの実行ごとに消費エネルギーを利用者へ報告する。見えないものは減らせない
3. 3利用者が選べるようにする交換のモードを指定できる使いやすい仕組みを用意し、選択肢を実際に使える形にする

手を入れる対象がMPIライブラリと通信ランタイムであることも、この設計に合っています。大規模計算では、計算そのものよりノード間のやり取りが電力と時間を使うからです。アプリケーションを書き換えず、その下の共通の層を変えることで、多くの計算に一度に効かせる形になっています。