NTT COMWARE Corporate Magazine Vol. 01 02 07 60 とは『 TERA（てら）』には 2 つの意味があります。1 つは、数量単位で「兆＝10の12 乗」。これはギガビットの次の大容量伝送処理能力のことです。もう1 つは、「地球・大地」（ラテン語）。環境にやさしい企業活動を続けたい、という意味を込めています。明日につながる基礎知識フリーミアム特集ノーマリーオフコンピューティングでPCに革命が起きる社長対談［9］お客さまの熱意に全力で応え、共にナンバーワンになるために Dimension Data 最高経営責任者ブレット・ドーソン氏 NTTコムウェア代表取締役社長海野忍 11 15 COMWARE'S EYE ビッグデータを活用したCRMソリューションでマーケットイン型のビジネスモデルを支援未来技術予報 vol.2 社会インフラの遠隔監視・保守基盤技術ホームネットワーク技術の知見を社会インフラ監視・保守技術に活用する 17 特集ニッポン・ロングセラー考ノーマリーオフコンピューティングで PCに革命が起きるテプラ電子文具の草分け、四半世紀で800万台の実績明日につながる基礎知識詳しくは… コムジン検索 http://www.nttcom.co.jp/comzine/ フリーミアム Freemium フリーミアム（freemium）は、フリー（free：無料）とプレミアム（premium：割り増し）を合わせた造語だ。基本的なサービスを無料で提供する一方、より高機能あるいは特別な追加サービスは有料で提供することによって収益を上げるビジネスモデルを指す。成功例としては、基本料金は無料だがゲームを行う上で有利となる特殊アイテムに課金する各種ソーシャルゲーム、利用・登録は無料だが、有料サービスとして人気レシピランキングなどを用意している料理レシピ投稿サイト「COOKPAD（クックパッド）」などが挙げられるだろう。興味深いのは、ネットを利用したフリーミアムの波がリアル社会にも押し寄せていることだ。株式会社リクルートライフスタイルじゃらんリサーチセンターはフリーミアムビジネスとしてスキーエリア再活性化プロジェクト、「雪マジ！19」を展開。 19歳なら指定スキー場のリフト券代が無料となるサービスに、2013年度は15万人が会員登録した。2014年2∼5月には、21歳なら都内100店舗以上の飲食店でビールが一杯無料になる「ビアマジ！21」を実施した。どちらの企画も、無料サービスをきっかけに、周辺での消費活動が活性化されることを目指している。 1 コンピューターなどの情報機器は、動作する際に多くの電力を消費する。その電力消費をゼロに近づけられたら、エネルギー問題の解決や低炭素社会が実現できる。コンピューターシステムの内部で、今まさに稼働している部分以外の電源を積極的に切る技術である「ノーマリーオフコンピューティング」は、情報機器の電力消費を抑える切り札になる。その実現には、新しい素子の開発と、コンピューターシステムの最適化という両方の側面からの研究成果が求められている。特集ノーマリーオフコンピューティングでPCに革命が起きる「ノーマリーオフコンピューティングでPCに革命が起きる」処理性能向上と電力消費低減通常のコンピューターノーマリーオフコンピューター 1 （高速） 10 100 は、電源が必要だからだ。電源を切っら計算し、情報を記憶している。万が一クラウドコンピューティングを支えるデータセンターのコンピューターの SRAM STT-MRAM DRAM MRAM FeRAM ReRAM PCM 従来型不揮発性メモリー 10万フラッシュ HDD すべてが常に電源オン使っている部分だけ電源オン（ほかはオフ） 100万（低速）メモリー容量 1MB （小容量）演算やメモリーの読み書きに使っている部分 1GB 不揮発性メモリー 1TB （大容量）揮発性メモリー高速な DRAM（ダイナミック RAM）やみ・読み出しの遅さや、書き換え可能 DRAM や SRAM のように電力を使わするならば、10秒以下の停止でアイてしまうとすべてを忘れてしまうのが SRAM（スタティック RAM）が使われな回数の少なさを克服しながら、低ず、フラッシュメモリーよりも読み出ドリングストップをすると、かえってコンピューターの性質である。これをてきた。しかし、これらはいずれも電消費電力化を実現できる素子である。し・書き込みが高速だ。これらの次世燃費が悪くなる。コンピューターシス源を切ると情報が消えてしまう揮発性新素子の代表的なものの1つである代型不揮発性メモリーをコンピューテムでも、揮発性メモリーと不揮発性「揮発性」と呼ぶ。電源が切れれば、その瞬間に世界中で一方、電源を切っても情報を保持しメモリーだ。電源を切るためには、不「STT-MRAM（Spin Transfer Torque ターシステムに活用すると、「使ってメモリーを、どのように組み合わせてさまざまな情報サービスが途絶える。ていられる性質を「不揮発性」と呼び、揮発性のオフチップメモリーにデータ Magnetoresistive RAM）」は、磁化のいない場所の電気を消す」という節電使うかというシステム全体の検討が、東日本大震災を経験した日本はもち記憶媒体に用いられている。古くはテを移動しなければならない。向きの違いを使ってデータを記憶するの基本を体現したコンピューターを作低消費電力化の鍵を握る。高速な不揮ろん、増え続けるコンピューターの電ープやフロッピーディスク、多くのコこれでは、こまめにコンピューター MRAM の一種だ。従来型の MRAM は、ることができる。オンチップメモリー発性メモリーの開発とともに、この両力消費を抑えることはグローバルな課ンピューターが利用しているハードデの電源を切ることはできない。計算し記憶に電力を使わない半面、磁化の反として不揮発性メモリーを採用できれ者がそろって初めて性能やコストも含題だ。電力消費を抑えられれば、電気ィスク、スマートフォンやデジタルカていない部分やアクセスしていない部転のため専用配線などが必要で素子がば、コンピューターの心臓部で使ってめた最適化が実現する。料金の節約になるほか、発電の際に排メラの情報を記録しておくメモリーカ分の電源を切って、低消費電力化をし大きくなってしまっていた。大容量化いない部分の電源を切っても、記憶は例えばデータベースの処理では、現出される二酸化炭素を減少させることードなどは、不揮発性の記憶媒体だ。ようとすると、その都度、不揮発性メに向かない MRAM の欠点をカバーす保持されるからだ。在は遅いハードディスクから情報を読にもなる。ノーマリーオフコンピューティングモリーにデータを退避させることになるものとして、電子のスピンを使ってそうした中、コンピューターは常は、こうした不揮発性の記憶媒体の使る。これは時間的なロスが大きく、不磁化の向きを反転させる STT-MRAM に電力を消費するものという既成概用で実現しそうだが、コンピューター揮発性メモリーへ情報を書き換える電が開発されている。念を打ち破る「ノーマリーオフコンピは大量の情報を高速で処理する必要が力消費もばかにならない。遷移金属酸化物という物質を用い、ところが、次世代型の不揮発性メモ幅に向上するだろう。これまでコンピューティング」という手法が注目されあるので、ただ置き換えるだけでは要電気抵抗の変化を利用する「ReRAM リーを使うだけでノーマリーオフコンューターは、オンチップメモリーとオている。計算や記憶したデータの読み件を満たさない。（Resistive RAM）」も注目されている。ピューティングが実現するかというフチップメモリーを分けて構成してい書きに電力を使うものの、それ以外のコンピューターシステムは、実際に鍵となる金属酸化物薄膜は、安価で安と、それほど話は簡単ではない。たが、オンチップメモリーだけで演算ときは電力を使わない。通常は電源を計算をする論理回路と、情報を保持す現在、次世代型となる新しい不揮発定した素材の開発が進み、量産にこぎコンピューターシステムを構成するから記憶までをまかなえるようになるオフにするという意味の「ノーマリーるメモリーを組み合わせることによっ性メモリー素子の開発競争が進んでい着けるところまで到達した。このほか揮発性メモリーと不揮発性メモリーのからだ。オフ」という新しいコンピューティンて構成されている。論理回路と同じ高る。従来の不揮発性メモリーの代表でにも誘電体の性質を使った「FeRAM 関係は、自動車エンジンのアイドリンノーマリーオフコンピューティンググ手法である。密度集積回路（LSI）の上に搭載したメあるフラッシュメモリーの、1000倍（Ferroelectric RAM）」、物質の相変グストップに似ている。記憶の保持には、不揮発性メモリーを最適化して活モリーを「オンチップメモリー」と呼以上の高速な書き込み・読み出しが可化の状態を利用する「P C M（P h a s e 電力が必要な揮発性メモリーは、エン用することともいえる。コンピュータび、さまざまな計算をする際に情報を能な素子も出始めている。 Change Memory）」など、次世代型ジンが少量のガソリンを消費しているーの処理性能向上と、大幅な電力消費蓄える。一方、論理回路を搭載したこれらの新しい素子は、電荷を蓄えの不揮発性メモリーの開発、実用化はアイドリング状態にたとえられる。低減を同時に実現し、従来型アーキテしかし、ノーマリーオフコンピュー LSI 以外で記憶をつかさどるのが、「オて情報を記憶するフラッシュメモリー着々と進んでいる。アイドリング1秒分のガソリン消費クチャーの常識を大きく変える。近いティングの実現は簡単ではない。コンフチップメモリー」である。とは異なる方法で情報を蓄える。フラいずれの素子も情報の記憶に物量に対して、アイドリングストップか将来、コンピューターに大きな革命をピューターが利用している記憶素子にこれまで、オンチップメモリーにはッシュメモリーの弱点である書き込質の性質の変化を用いているため、らの再始動が10倍のガソリンを消費もたらすものとなるだろう。電源を切ると情報が消えてしまう揮発性メモリー 3 次世代型不揮発性メモリー 1000 電源がオンの部分コンピューターは電力を消費しなが不揮発性メモリーの高速化がノーマリーオフコンピューティング実現の1つの要素アクセススピード︵ナノ秒︶不揮発性メモリーの最適化がもたらす使わない部分の電源をオフにして省電力化するノーマリーオフコンピューティング記憶に電力を必要としない不揮発性素子の開発が後押し不揮発性素子への置き換えではなくシステムとしての最適化が必要み出す必要があるが、大容量の不揮発性メモリーがオンチップメモリーにあれば、高速な読み出しで処理性能は大 4 特集ノーマリーオフコンピューティングでPCに革命が起きる Interview 揮発性メモリーと不揮発性メモリーの損益分岐点からムダを省くコンピューターの最適解を求める情報のアクセス頻度が多い場合は、不揮発性メモリー「A」と「B」をまとめて実行し、その結果を受けた処理「C」の書き込み・読み出しに要する消費電力が積み重なり、から「E」は、処理「E」のタイミングにまとめて実行するよ揮発性メモリーを使う場合よりもトータルの消費電力がうにアルゴリズムを変更します。こうすることで、処理「A」多くなります。逆に情報のアクセス頻度が低くなると消「B」と処理「C」「D」「E」の間に大きな間欠動作の時間が生費電力が不要で、情報を記憶できる不揮発性メモリーのまれ、不揮発性メモリーを使う損益分岐点を超えることがーマリーオフコンピューティングは、実現すればンは、高精細な動画を再生できる高い性能を備えていま特性が生かされ、トータルの消費電力が少なくなります。できます。現代社会の問題を解決に導く革新的な技術だ。低すが、使っていないときはできるだけ休止させて電池のこの損益分岐点を時間粒度として評価するのです。コンピューターの歴史の中で、速さと大容量化はずっ消費電力のコンピューターを作るための素子開発やシス消耗を抑えています。ノーマリーオフコンピューティン利用する素子、実際に演算する情報の種類により、損と追求されてきましたが、エネルギーをなるべく使わなテム開発は、大学や企業で精力的に研究が進められていグでは、同じように使っていない部分の電源を切って、益分岐点は大きく変わります。しかし、時間粒度を評価いようにするという視点は、優先度があまり高くありまる。東京大学大学院情報理工学系研究科システム情報学コンピューターの消費電力を抑えることが目標です。軸にすることで、消費電力を減らすための方向性が素子せんでした。速くて大容量で省エネという素子は基本的専攻の中村宏教授は、ノーマリーオフコンピューティンノーマリーオフコンピューティングの適用範囲はとても側の立場からも、コンピューティング側の立場からもすに存在しませんが、最新のコンピューターにはこれらのグの第一人者として研究に携わっている。中村教授にノ広いです。非常に大量の電力を消費するスーパーコンピュっきり見え、ノーマリーオフコンピューティング実現に三拍子がそろった性能が要求されているのです。そうしーマリーオフコンピューティングの実現までの課題と、ーターやデータセンターから、消費電力は少なくても膨必要な研究が具体化できるようになりました。た中で、「素子」と「コンピューティング」を別々に研究し研究の要点を尋ねた。大な数に上る各種のセンサーなどにまで適用できます。ノ現在、私は独立行政法人新エネルギー・産業技術総ていた環境から、時間粒度をモノサシとして「素子」と「コ利用する素子の損益分岐点を見据えて演算処理のアルゴリズムを調整するンピューティング」の両分野が共同で研究できる環境が中村ノーマリーオフコンピューティングの基本的な考合開発機構（NEDO）のノーマリーオフコンピューティンえ方は、少しでもコンピューターの電源を切って消費すグ基盤技術開発のプロジェクトリーダーを務めています。具体的には、どのような研究が行われているのだろう現に大きな力を与えていると考えています。る電力を抑えようというものです。最近のスマートフォこのプロジェクトでは、素子開発とコンピューティングか。さらに対象としている分野、実用化のターゲットは NEDO のノーマリーオフコンピューティング基盤技術開発という異分野の研究者が、共同でノーマリーオフコンピ見えてきているのか。時間粒度を軸にすることで、消費プロジェクトでは、産学協同で研究を進めています。時間ューティングの実現に力を注いでいます。素子を開発す電力を抑えられる処理方法の例を尋ねた。粒度の概念を使って汎用的なノーマリーオフコンピューテ整ったことが、ノーマリーオフコンピューティングの実るだけでも、コンピューティングを追求するだけでもダィング技術の確立へ向かうと共に、携帯情報端末、スマーメなのです。ノーマリーオフコンピューティング実現の中村結論から言うと、コンピューターが間欠（かんけトシティー、ヘルスケアといった応用分野で競争力のあるノために、双方から分かりやすい評価軸を設定して研究をつ）動作する情報処理の間隔を、損益分岐点となる時間ーマリーオフコンピューティングの実現も目指しています。進めている段階です。粒度よりも大きくできれば、消費電力が下げられます。「何がムダか」をよく考えることが、ノーマリーオフコンソフトウエアやハードウエアのアルゴリズムを工夫して、ピューティングの実現には必要なことだと考えています。不揮発性メモリーの効果を十分に発揮できるコンピュ不揮発性メモリーへのアクセス間隔を長くするように調すでに、消費電力を10分の1程度まで抑える仕組みは実際ーターを作るための、素子とコンピューティングをつな整するわけです。に作成できています。とはいえ、実際のコンピューターシぐ評価軸とはどのようなものだろうか。例えば、連続する5つの処理があったとします。処理「A」ステムに組み込んで実用化されるまでには、まだ数年以上から処理「E」までが続いていたら、メモリーに頻繁にアクの時間がかかるでしょう。限られたリソースの中で、最大セスすることになり、不揮発性メモリーを使う損益分岐点限に技術の恩恵を受けられる豊かな社会をつくるため、ノよりも時間粒度が小さいことになります。そこで、処理ーマリーオフコンピューティングの研究を続けていきます。「時間粒度」という概念を持ち込み消費するエネルギーを最少に中村コンピューターは、常にすべての情報にアクセスしているわけではありません。非常に頻繁にアクセスする情報がある一方で、たまにしかアクセスしない情報もノーマリーオフコンピューティング実現のための最適化制御の一例あります。中村宏（なかむら・ひろし）氏東京大学大学院情報理工学系研究科教授超低消費電力 VLSI システム、省電力インタラクティブコンピューティングなど、高性能・高信頼・低消費電力計算シスセス頻度が低いほど消費電力を減らせるということです。テムの研究を行う。2011年にスタートした NEDO の「ノーここで、コンピューティング側と素子側をつなぐキーマリーオフコンピューティング基盤技術開発」のプロジェクトリーダーを務める 5 モリーは、アクセスの速度が遅く、さらにアクセス時に電力消費が大きいという特性があります。つまり、アクアクセスを制御して損益分岐点以上の「オフ」の時間を作るアクセスが均等間隔で損益分岐点を下回らず常時オン素子側から見ると、記憶に電力を伴わない不揮発性メ損益分岐点 ON 不揮発性メモリー OFF ON 電源はオンのまま（左図） ③ アルゴリズムを改良し、処理のタイミングを変更する。処理「B」と「C」不揮発性メモリー間のメモリーアクセスのない時間がワードが見えてきました。アクセス頻度です。これを、私たちは「時間粒度」というパラメーターに設定しました。 ② メモリーアクセスのない時間が損益分岐点を上回らないとメモリーの損益分岐点 ON ① 連続する処理「A」から「E」がある損益分岐点より大きくなったので、処理Ａ処理Ｂ処理Ｃ処理Ｄ処理Ｅ処理Ａ処理Ｂ処理Ｃ処理Ｄ処理Ｅこの間は電源オフにできる（右図） 6