デジタル未来社会を支える
光ディスアグリゲーテッドコンピューティング

次世代ICTインフラへの要件

6G時代。5Gで進んだデジタル化がさらに多くの分野で進行し、距離や時間の制約を超えた、極めてリッチなユーザ体験が実現される社会が到来するでしょう。そこでは、人や様々なモノがネットワークにつながり、大量のデータに基づいて革新的なサービスが提供されます。

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こうした世界を実現していくために、ICTインフラにはどのような要件が求められるでしょうか。

高性能

AIの急速な進化やDXの進展によって、高度かつ様々な性能要件を持つサービスが誕生すると予測されます。こうしたサービスでは、膨大なデータのやり取りがリアルタイムに求められ、これまでよりも高速で低遅延の通信を実現できる、高性能なICTインフラが必要となります。

低消費電力

2030年代に向けて、通信量は加速度的に増加していきます。これによって、情報通信関連の消費電力は爆発的に増大していくことが見込まれます*。環境負荷を低減していくためには、ICTインフラの低消費電力化が求められます。

富士通は、これらの要件を満たす新たなICTインフラとして、光ディスアグリゲーテッドコンピューティングを提案しています。

* 国立研究開発法人科学技術振興機構(2019)「情報化社会の進展がエネルギー消費に与える影響（Vol.1）」

光ディスアグリゲーテッドコンピューティングの特長と効果

光ディスアグリゲーテッドコンピューティングは、従来のコンピューティング技術にはない3つの特長により、効率的なリソース配備・運用を可能にするコンピューティングプラットフォームです。

①リソースの柔軟な組み替え
複数サーバのCPUやメモリ、アクセラレータ等のハードウェアリソースをリソースプールとしてまとめて管理し、負荷に応じてリソース単位でリアルタイムかつ動的に論理サーバを構築します。従来構成では、サーバ単位でリソースの追加が必要でしたが、光ディスアグリゲーテッドコンピューティングではより柔軟なコンピューティング能力を提供することができます。

②アクセラレータ間の直接通信・処理
データの処理に際し、CPUへの依存を下げ、処理に応じた最適なアクセラレータ間で直接データをやり取りします。従来のコンピューティングはCPUセントリック、すなわち、あらゆる処理に対してCPUを介在させるため、CPUがボトルネックとなり、電力性能の低下や、遅延が発生しやすくなるという課題がありました。アクセラレータ間の直接通信により、効率的な処理を実現できます。

③光電融合技術の活用
リソース間、チップ間の接続、処理は、電気ではなく光によって行います。高速性、電力効率に優れた光技術を活用することで、電気的な接続を行う従来コンピューティングと比して、消費電力を削減するとともに、計算速度の低下を防ぐことができます。

光ディスアグリゲーテッドコンピューティングを活用することで、高い処理能力と低消費電力を両立することが可能となります。

・高性能
負荷に合わせて必要なだけリソースを集中させることで性能を担保するとともに、CPUでの処理を削減することで遅延や遅延揺らぎを抑制することができます。また、高速処理に優れた光電融合技術を組み合わせることで、通信を大容量、低遅延化します。これにより、ICTインフラ全体を高性能化することができます。

・低消費電力
電力効率に優れた光電融合の活用、性能要件に合わせた最小限のリソース構成、及び電力消費のボトルネックとなるCPUを処理に介在させないことにより、ICTインフラの低消費電力を実現します。

活用が期待されるユースケース

光ディスアグリゲーテッドコンピューティングは次のような特性を持つサービス領域にて、その効果を最大限発揮します。
①大量のデータ処理が必要
②処理内容が多様で、様々なアクセラレータの活用が望ましい
③処理負荷のダイナミックレンジが大きい
④遅延要求が厳しい

こうした特性を持つサービスとしては、大量データを処理する画像解析AIや、リアルタイムで高負荷の処理を行うレンダリングを活用するサービスが考えられます。例えば、街の人々を見守り、街の安全を守るSmart Securityが挙げられます。このサービスは、大量のカメラ映像を使用したリアルタイム処理が求められることから、①大量データ処理が必要であり、④遅延要求が厳しいと言えます。また、昼夜間での人口差に基づいて、②処理内容が多様かつ、③負荷処理のダイナミックレンジが大きいサービス領域になります。光ディスアグリゲーテッドコンピューティングを活用することで、状況に応じて最適なアクセラレータ（FPGA/GPU）を必要なだけ割り当てを行うことにより、見守り・検知機能を担保しつつ、低消費電力を実現することが可能となります。

光ディスアグリゲーテッドコンピューティングの展望

光ディスアグリゲーテッドコンピューティングの適用範囲は、単一のサーバやデータセンター等の局所的な領域に留まりません。その適用範囲はICTインフラ全域に拡大し、広範囲にわたるリソースの最適配備が実現していきます。
将来的には、APN*等の高度な光技術を活用し、地理的に分散した複数のデータセンターへの適用も見込まれます。すなわち、都市間を跨いだリソースの融通をも可能とし、大規模なスケールで、高性能、低消費電力のICTインフラが実現されていくことになります。その際、適用範囲の拡大に伴い、光ディスアグリゲーテッドコンピューティングを特長づける3つの技術についても段階的に進化し、この展望の実現を支えます。

実現と普及に向けた富士通の取り組み

研究開発

富士通の強みである、光技術とコンピューティング技術を活用し、光ディスアグリゲーテッドコンピューティングの3つの特長を実現する技術について研究開発を行っています。
また 日本電信電話株式会社と戦略的業務提携を結び、共同で光ディスアグリゲーテッドコンピューティングを含めた新しいICTインフラに関する研究開発を推進しています。

プレスリリース、NTTと富士通、「持続可能な未来型デジタル社会の実現」に向けた戦略的業務提携に合意

具体的には、処理に応じたアクセラレータ活用を実現するコントローラ技術や、アクセラレータ間直接通信・接続技術、および光電融合デバイスの活用を可能とする技術の研究開発に取り組んでいます。

コミュニティ活動

光ディスアグリゲーテッドコンピューティングのような革新的な技術の実現・普及には、幅広いパートナーとのグローバルかつオープンな連携と、それによるイノベーションが不可欠と考えています。富士通は、IOWN Global Forum*などのグローバルな各種コミュニティ活動に参画し、光ディスアグリゲーテッドコンピューティングの実現・普及を進めます。

IOWN Global Forumでの富士通の取り組み

* The IOWN GLOBAL FORUM mark and IOWN GLOBAL FORUM & Design logo are trademarks of Innovative Optical and Wireless Network Global Forum, Inc. in the United States and other countries.