天文学は計算科学であり、形態形成の科学でもあるんです。

銀河の進化にせまる

放送大学教授

杉本 大一郎 氏

すぎもと だいいちろう

937年京都府生れ。59年京都大学理学部物理学科卒業、64年同大学大学院理学研究課原子核理学専攻博士課程修了。67−69年、米国科学アカデミー、NASA研究員、83年西ドイツ・ゲッチンゲン大学Ｆ・ガウス名称教授。84年より東京大学教養学部教授、96年組織変えにより同大学大学院総合文化研究科教授に。今年3月に定年退官し現在に至る。
理学博士。主な著書に『宇宙地球科学』（共著、75年、東京大学出版会）、『宇宙の終焉』（78年、講談社）、『エントロピー入門』（85年、中央公論社）、『手作りスーパーコンピュータへの挑戦』（93年、講談社）、『専用計算機によるシミュレーション』（94年、編集、朝倉書店）などがある。
放送大学では「天体と宇宙の進化I、II」の主任講師を務めている。なお、同名の印刷教材（放送大学教育振興会）がある。

1997年6月号掲載

手づくりのスーパーコンピュータで星の集団の進化を計算

──ところで、先生の研究室では世界で最も速いコンピューターをつくられましたが、それはどんな研究のためにつくられたのでしょうか。

杉本　個々の星の進化というより、星がたくさん集まった星団の進化の研究です。星団の中心部では星同士が互いの引力で引き合って、星の密度がものすごく高くなる。そこでは星と星が互いの引力で衝突するくらいです。

星の集団にもいろいろあって、私たちのいる銀河や皆さんも知っているアンドロメダ星雲、先程話が出たマゼラン星雲など、宇宙にはそのような銀河が1,000億個あります。そういった銀河が比較的密集している銀河団では、銀河同士が衝突しその形を変えながら進化していると考えられています。それらの様子をシミュレーションするために超高速計算機をつくったんです。

このような計算は、市販されているスーパーコンピュータを使ったのでは計算が遅すぎて追い付かない。そこで、自分たちでつくるしかなかったわけです。テラ・フロップス・マシンといいますが、テラというのは10の12乗のことですから、1秒間に1兆回の演算ができます。

──開発費だけでもすごい費用じゃないですか。

杉本　割と安いほうです。1億6千万円ほどでつくったんですよ。

技術的な話になってしまいますが、例えばスーパーコンピューターだったらある特定の計算をやらせている時は、一部分しか機能が使われず、99％は遊んでいるわけです。だからお金も電気代もそれだけ無駄な部分に費やしてしまう。それじゃもったいないでしょう。それに予算にも限度がある。私どものコンピューターは「そのためだけ」に計算するようにＬＳＩから何から何まで特別に設計した専用計算機なので、全部が常時働いていますから無駄がないわけです。

──今一番先生が力を入れている研究はどういうものなんですか。

杉本　重力多体問題といって、引力で相互作用しているシステムで構造がつくられていくプロセス。例えば、銀河がぶつかったり、星団が縮んでいったり、また、星団と星団がそのうちに合体して一つになったらどんなことが起こるのか、そんな研究です。

もう一つはやはりコンピューターのことです。テラ・フロップス・マシンをつくって研究が進んだのですが、その間にエレクトロニクスも進んだ。今度はペタ・フロップス・マシンをつくったらどうか、と考えたんです。ペタというのはテラの1,000倍ですから1秒間に1,000兆回の演算ができる。

普通の人は私とは違って、計算機は汎用であるべしと言います。しかし汎用のペタ・フロップス・マシンをつくると製作費もさることながら、大電力を食うので発熱量もすごい。そのための発電所も必要になってくるでしょうね。

ですから、将来的なことを考えると、必ずしも汎用機でやるというのではなくて「インホモジニアス・マルチ・コンピュータ」といって、いろいろな種類の専用的な計算機をネットワークつなぎ、それぞれに得意なところをやらせる、ということになるでしょう。社会の産業構造もそのような分業と総合になっていますね。

何だか専門的な話になってしまって申し訳ありません。もちろん彗星や星雲の話もおもしろいのですが、天文学は計算科学であり、形態形成の科学でもあるわけです。星の進化もその一つとして捉え考えるようにしてきました。天の文学としての天文学らしくないと思われるかもしれませんが。

──私たちが「宇宙」や「星」のことを考えるとどうしても神秘的とかロマンティックなことを考えがちですが、今日のお話で、何か違うものが見えてきました。いろいろな捉え方、考え方があってそれらが影響しあって、いろんな謎が解明されていくんですね。

本日はどうもありがとうございました。