全体概要

本セミナー「ネットワークとハードウェアの技術動向」は、2016年11月30日に開催されたMaruLabo（マルレク）の技術講演です。現代のIT技術を根底から規定している二つの巨大な力、すなわち「規模拡大と高速化」と「新しい領域の開拓」を軸として、ネットワークとハードウェアの最前線を体系的に俯瞰する試みです [p.1, p.2]。

本セミナーが提起する中心的な問いは、「何がこれほどまでにネットワークとハードウェアの革新をドライブしているのか」というものです。その答えとして資料が一貫して指摘するのは、モバイルを通じてインターネット／クラウドに接続する人々の急増、すなわち「ヒトのインターネット」の爆発的な拡大です [p.10]。2016年時点で携帯の普及率は世界平均99.7%に達し [p.12]、世界の家庭の52.3%がインターネットにアクセス可能となりました [p.13]。この「モバイル・エブリシング」とも呼ぶべき現象が、大陸間を結ぶ海底ケーブルの増強、データセンター内部のネットワーク再設計、そして5G通信の開発という、一連の技術革新の連鎖を引き起こしているのです [p.8, p.9]。

第二部では、こうしたモバイルとクラウドのインフラ的進化が、VR/ARという新しいユーザー体験と、ディープラーニングという新しい計算パラダイムに接続していく様子を描きます。特に興味深い洞察として資料が強調するのは、一見独立に見えるVR/ARの進化とディープラーニングの普及を、「大量データの高速処理をハードウェアが可能にした」という一つの原理が貫いているという点です。そしてその分野での勝者として、NVIDIAの名が明確に挙げられています [p.2]。

さらに量子コンピューターや新素材（トポロジー絶縁体、ワイル粒子）についても、現代のIT技術者の日常からは距離があるように見えながら、21世紀の全く新しいイノベーションの萌芽として紹介されています [p.3]。技術史における本セミナーの位置づけは、Moore則の終焉が現実のものとなりつつある転換期に、次のパラダイムを複数の層で同時に見渡すという、俯瞰的かつ実践的な知的地図の提供にあります [p.235]。

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講義のロードマップ

ここでは、セミナーの講演資料がどのようなパートから構成されているかを示します。また、それぞれのパートのポイントを紹介します。

■ Part I: 規模拡大と高速化

モバイルの爆発的普及を起点として、大陸間海底ケーブルの増強、光通信技術の革新（EDFA・PSA・PPLN）、5G移動通信の開発、そしてデータセンター内部のネットワーク再設計（Google Jupiter）とその先のSilicon Photonicsビジョンまで、「規模拡大と高速化」の連鎖を一本の論理として描き出します [p.6]。量をさばくための技術進化が、質的な変革を生み出すという逆説が本Partの核心です。

■ Part II-A: モバイルとVR/AR/MR

2016年はVR元年として各社製品が出揃い、Samsung・Oculus・HTC・Microsoft・Sony・Googleがそれぞれ異なるアプローチでVR/AR/MRデバイスを市場投入しました [p.128]。モバイルという新しいプラットフォームの上に、現実と仮想が融合する新たなユーザー体験の層が積み重なりつつあります。

■ Part II-B: 人工知能とハードウェア

1990年にSPARCstationで3日かかった手書き文字認識 [p.167] が、2012年には2枚のGTX 580 GPUで5〜6日の大規模画像分類へと進化し [p.174]、今やNVIDIAのDGX-1が170TFLOPSを単体で実現する [p.218]。ディープラーニングとGPUの共進化がいかに急速であったかを歴史的に提示しつつ、Google TPU・AMD FirePro・Intel Nervanaという新世代チップ開発競争と、クラウド上でのディープラーニングサービス提供開始を論じます。

■ Part II-C: 量子コンピューター

D-Wave・Google・Microsoft・日本（NTT/NII）の四極が異なるアプローチで量子計算の実用化を競っています。特に日本の量子ニューラルネットワーク（QNN）は光パラメトリック発振器（OPO）とFPGAによる量子測定フィードバックを組み合わせ、2000ノード・200万結合の組合せ最適化問題において従来アルゴリズム比約50倍の高速化を達成し、2016年10月のScienceに掲載されました [p.231, p.242, p.245, p.252]。

■ Part II-D: 新しい理論と新しいマテリアル

2016年ノーベル物理学賞「物質のトポロジカル相転移とトポロジカル相」を受賞対象として、トポロジー絶縁体・ワイル粒子・マヨラナ粒子という新概念が、未来の量子デバイスと新素材の基盤として準備されつつあることを解説します [p.269]。現代のIT技術者には遠く見えるこれらの動きが、21世紀の全く新しいイノベーションの萌芽である可能性を示します [p.3]。