Volume 01 ,No.1 Pages 18 - 21

1. はじめに
　高輝度光科学研究センター研究DX推進室/XFEL利用研究推進室 先端計測・解析技術グループと理化学研究所放射光科学研究センター（理研RSC）制御情報・データ創出基盤グループは、共同で先端計測・解析技術に関する開発、高度化および運用をおこなっている。これらは、X線検出器、ビームライン制御システム、データ解析基盤に大別できる。本稿では、これらの活動のうちSPring-8のデータ基盤の現状について紹介する。

2. SPring-8データセンター
SPring-8データセンター構想
　SPring-8では、日々国内外の研究者がさまざまな実験を行っており、貴重な実験データが大量に生み出されている。しかしながら、特に1試料あたりのデータが1TBを超える大容量データについては、データの転送や解析に時間がかかり、成果創出までの時間がかかっていた（解析律速）。加えてSPring-8では、理研RSCが開発した高感度で高速撮像が可能なX線画像検出器CITIUSの導入が進められている。それにより、今後生み出される実験データの量は以前の1,000倍以上になると想定される。この「解析律速」を解決することを主眼として2021年に「SPring-8データセンター構想」を提唱した。欧州・米国の大型放射光施設ではデータ基盤に大規模な投資を行っている。SPring-8 はCITIUS検出器の開発に成功したこともあり、欧米施設よりも10倍から100倍の大量のデータが得られることが確実である。したがって、単純な大規模化では対応できず、新しいアプローチが必須である。この理解に基づき「SPring-8データセンター構想」では、ビームライン近傍（Edge）でデータを圧縮すること、およびSPring-8外の「富岳」や国立情報学研究所などのデータ関連基盤とネットワークを介して接続した仮想的なデータ基盤を開発・整備することを特徴としている。ハードウェアの概略を図1に示す。
　これまでに構内基幹ネットワークの通信速度を100Gbps（ギガbps）へアップグレードした。データは確実に保存されるだけでは不十分で、その品質を実験中に確認する必要がある（データ品質評価，Data Quality Assessment）。データに問題があれば、直ちに実験条件を変更しなければならないからである。多くの大容量データ実験では並列計算を多用した解析がデータ品質評価のために必要になってきている。そこでクラスタ計算機システムをSPring-8内のデータセンターに整備した。さらに大規模な計算が必要な実験のために、「富岳」などのSPring-8外のスーパーコンピュータも利用できるようHPC（High Performance Computing）向けデータ管理・転送・解析環境Globus の導入検討を米国アルゴンヌ研究所および理研・計算科学研究センター（R-CCS）とともに実施している。
　日本では、文部科学省がデータ関連の研究開発の役割を整理しており、その中で国立情報学研究所はデータ管理サービスGakuNin RDM^[1][1] https://rdm.nii.ac.jp/を提供している。SPring-8データセンターはこのサービスと連携して利用できるように設計されており、2025年4月から試験運用を行っている^[2][2] https://dc-portal.spring8.or.jp/。このサービスが本格運用すれば将来的に、研究室のデータ、J-PARCおよびNanoTerasuのデータなどが一体的に管理できるほか、データが改ざんされていないことを証明することが可能となる。
　CITIUS検出器のうち最大のシステムは、2,020万画素、データ帯域10Tbps（テラbps ＝ 1,000Gbps）、データ量が1年で6エキサバイト（＝6,000,000テラバイト）と見込まれる。ネットワーク転送も保存も極めて困難な量である。10Tbpsのデータ処理を実現するために、理研計算科学研究センター（R-CCS）との共同研究により、データ圧縮技術の開発に取り組んでいる。

図1：SPring-8データセンター構想の概略図

図2：SPring-8データセンターの電算機室

3．SPring-8データセンターの活用事例
高分解能粉末回折装置（BL13XU第3ハッチ）
　BL13XUの第3ハッチにおける高分解能粉末回折実験では、装置の自動化が進み多数の少容量データが測定できることから、自動でDFSにアップロードできる仕組みを導入した。この自動アップロードサービスを他のビームラインにも展開していく予定である。

4．おわりに
　本稿では、「SPring-8データセンター構想」の概要とその進捗、提供中のデータ関連サービスについて紹介した。本稿がユーザーの皆様のご参考になれば幸いである。

5．謝辞
　本稿で紹介した活動は多くの皆様に支えられており、深く感謝申し上げます。特に理研RSCの本村幸治氏、中町将貴氏、平木俊幸氏（現在NII）、矢橋牧名氏、JASRIの河口彰吾氏、小林慎太郎氏、渡邊佳氏、上杉健太郎氏、星野真人氏、竹田裕介氏、西野玄記氏、杉本崇氏、中嶋享氏、国立情報学研究所の山地一禎氏、込山悠介氏、下山武司氏、平原孝明氏、亀田武氏、理研情報統合本部の實本英之氏、J-PARCの大友季哉氏、稲村泰弘氏、岡崎伸生氏、理研R-CCSの松岡聡氏、庄司文由氏、佐藤賢斗氏、佐野健太郎氏、東北大の齋藤真器名氏らには主要な貢献、重要な助言を頂きました。また実装・運用においてグローリーテクニカルソリューションズ株式会社、両備システムズ、日本技術センターの支援を頂いています。この場をお借りして感謝申し上げます。

参考文献
[1] https://rdm.nii.ac.jp/
[2] https://dc-portal.spring8.or.jp/
[3] https://dc-dfs.spring8.or.jp/
[4] https://dncom.spring8.or.jp/networkcnfg/beamlinenetwork/
[5] https://openondemand.org/
[6] https://jupyter.org/
[7] https://imagej.net/ij/
[8] https://docs.aws.amazon.com/s3/
[9] https://s3tools.org/s3cmd
[10] 上杉健太郎、星野真人: SPring-8/SACLA利用者情報　28 (2023) 331.
[11] M. Saito et al.: Phys. Rev. Lett. 132 (2024) 256901.
[12] http://xfel.riken.jp/topics/sacla_basic_development_2025.html

城地 保昌　JOTI Yasumasa
（公財）高輝度光科学研究センター
　　　　研究DX推進室 / XFEL利用研究推進室
　　　　先端計測・解析技術グループ
（国研）理化学研究所
　　　　 放射光科学研究センター
　　　　 制御情報・データ創出基盤グループ
〒679-5198　兵庫県佐用郡佐用町光都1-1-1
TEL : 050-3502-7383
e-mail : joti@spring8.or.jp

初井 宇記　HATSUI Takaki
（国研）理化学研究所
　　　　 放射光科学研究センター
　　　　 制御情報・データ創出基盤グループ
（公財）高輝度光科学研究センター
　　　　XFEL利用研究推進室
　　　　先端計測・解析技術グループ
〒679-5198　兵庫県佐用郡佐用町光都1-1-1
TEL : 050-3502-3235
e-mail : hatsui@spring8.or.jp