石油・ガスの上流部門における探査チームにとって、地震探査イメージングは高価値な掘削の意思決定を直接左右する重要な要素です。地球科学者が地震データをより迅速に解釈し、より多くの貯留層シナリオを評価し、より高精度な地下予測を生成できるようになれば、油井の配置決定をより確実に行うことができます。優れた地震探査イメージング、高速化された解釈、そして向上したモデリング能力は、資本効率を改善し、不確実性を低減すると同時に、より安全で生産性の高い油田開発を支援します。
bpは、ハイパフォーマンス・コンピューティング（HPC）を活用してビジネスに大きな成果を上げてきた長い歴史を持つ大手総合エネルギー企業です。同社にとっての課題は、現在のインフラが機能しているかどうかではなく、適切な高度コンピューティング・インフラを導入することで、チームがどれほど遠くへ、どれほど速く到達できるかという点にありました。
その答えを見出すため、bpはPenguin SolutionsおよびNVIDIAと協力し、テキサス州ヒューストンにおいて、地震探査処理を主目的とした現代のエネルギーワークロード向けのGPU対応HPC環境の設計と構築に取り組みました。
このシステムは、NVIDIA Blackwell GPU、Penguin SMART Memory 3840 DIMM、そしてパフォーマンス、効率性、拡張性を追求して設計された液冷インフラを組み合わせたものです。また、Penguin Solutionsがオンサイトでの導入および統合サポートを提供します。
その結果、bpが高度なアルゴリズムを実行し、より大規模なデータセットを処理し、事業全体で新たな機会を創出できるよう設計された、未来を見据えたコンピューティング・プラットフォームが誕生しました。bpの従来のCPUベースのプラットフォームと比較して、地震探査イメージングのワークフローを80倍以上高速化するよう設計されたこのシステムは、物理的忠実度、数値精度、スループットが生産量や貯留量の予測に直結する高度な貯留層シミュレーションも可能にします。
なぜGPUアクセラレーションHPCによる近代化が必要なのか？
今日の運用環境では、より厳格な安全基準や環境要件が求められており、コンピューティング・インフラには新たな負荷がかかっています。さらに、石油・ガス事業者はより複雑な貯留層に対応しなければならず、上流から下流に至るまでの業務において、データに基づいた迅速な意思決定への期待が高まっています。
bpにとって、GPU対応HPCの近代化は、信頼性、安全性、そして長期的な競争力という同社の優先事項にインフラ能力を適合させるための戦略的投資でした。
従来のハードウェアの刷新は既存の容量を改善するだけですが、成長プログラムはチームが評価、モデリング、実行できる範囲を拡大します。GPUアクセラレーション・アーキテクチャは、ソリューションまでの時間を短縮し、モデルの忠実度を高め、地震波伝播、貯留層シミュレーション、数値流体力学、高度な分析といったシナリオを、運用上適切な時間枠内でより多く実行可能にします。
アーキテクチャ設計前の成功の定義
最初のラックが設計される前、Penguin Solutionsはbpと協力し、ビジネスの観点から成功を定義しました。bpが求める3つの成果が、その後のあらゆるアーキテクチャの選択とトレードオフを導く意思決定の枠組みとなりました。
- 業界をリードするイノベーション： CPUベースのインフラでは実現不可能だった地震探査技術、貯留層シミュレーションモデル、分析ワークフローを可能にするアプローチが必要でした。これにより、bpの地球科学およびエンジニアリングチームが達成できることを拡大し、効果的に管理できるワークフローの範囲を広げるためのコンピューティング・パワーを提供します。
- ピークパフォーマンス： また、高度な分析におけるボトルネックを解消し、迅速な意思決定を可能にするとともに、スループットとソリューションまでの時間を向上させることで、モデルやビジネスの複雑化にHPCリソースが追随できる環境を構築する必要がありました。
- 卓越した運用： 最終的にbpが求めていたのは、より高速でリッチな分析をバリューチェーン全体に展開し、より安全な運用、より効率的な上流・下流資産、そしてより生産性の高いチームを実現することでした。その成功は、単なる利用率だけでなく、ビジネス全体にわたる測定可能な運用インパクトによって定義されます。
戦略を要件に変換する
地震波伝播のワークロードは、インフラに大きな負荷をかけます。例えば、地下画像の精度は、シミュレーションが複雑な地質構造における波の挙動をどれだけ正確に捉えられるかに依存します。利用可能なコンピューティング・パワーは、チームが処理できる詳細さ、反復の速さ、そして高品質な画像を生成する効率性に影響を与えます。
「Penguin SolutionsのHPCに関する専門知識とNVIDIAのGPUテクノロジーを組み合わせることで、私たちは地震探査イメージングにおいて最も高度な物理学の一部を活用できるようになりました」 bpのイメージングテクノロジー担当バイスプレジデントであるRichard Corfield氏は、このように述べています。 「ますます高度化するアルゴリズムを大規模に実行できるようになったことで、洞察をより迅速に得て、運用パフォーマンスを向上させ、データからより大きな価値を引き出せるようになっています。これは、テクノロジーの革新がどのように直接ビジネスの成果につながるかを示す明確な例です」
油層シミュレーションは、計算負荷をさらに高める要素です。油層シミュレーターは、地下の岩石層をデジタルで再現したもので、圧力や運転条件の変化に伴い、石油、水、ガスが地下でどのように流れるかを予測します。これらのシミュレーションでは数値精度が極めて重要であり、そのため、これらやその他のアプリケーションにおいて倍精度（FP64）が重要視されています。また、bpのアーキテクチャがNVIDIA HGX™ B200プラットフォームのFP64性能から恩恵を受けている理由もそこにあります。
bpにとっての近代化とは、計算能力、ソリューションまでの時間、精度、そしてビジネス価値の適切なバランスを見つけることでした。計算能力を高めればより優れた科学的成果が得られる可能性がありますが、同時に、相互に関連する複数の設計領域において、厳格なコストパラメータ内で運用効率とスケーラブルな成長を達成する必要がありました。
計算、メモリ、I/Oのバランス
GPU密度は、メモリ帯域幅、ストレージパフォーマンス、およびI/Oスループットと慎重に調整する必要がありました。メモリ、ネットワーク、ストレージが追いつかなければ、高密度なGPUクラスターは新たなボトルネックを生み出す可能性があります。Penguin Solutionsは、ノードあたり8基のNVIDIA Blackwell GPUを搭載し、2基のx86 CPUとPenguinのSMART Memory 3840 DIMMsを組み合わせることで、地震探査イメージング、油層シミュレーション、計算流体力学のワークロード全体で、計算、メモリ、データ移動がシームレスに連携するバランスの取れた環境をbpが構築できるよう支援しました。
データ移動とストレージアーキテクチャ
地震探査データセットは非常に巨大になる可能性があり、データの移動はコスト、パフォーマンス、ワークフローの効率に影響を与える可能性があります。拡張設計では、データの発生源、チームによる処理方法、保持するデータ量、そしてストレージとネットワークがどのようにGPUにデータを供給し続けられるかを考慮する必要がありました。
Penguin Solutionsは、bpがストレージとデータ移動の要件を評価し、現在のワークフローと将来の成長の両方をサポートできる環境を構築できるよう支援しました。
スケーラビリティと選択肢
bpは今後も計算需要が増加し続けると予測しているため、Penguin Solutionsは、GPU世代やベンダーエコシステムをまたいださらなる拡張性、スケーラビリティ、相互運用性を計画できるよう支援し、ベンダーロックインのリスクを低減し、HPCセンターの将来の成長を支える体制を整えました。
液冷
このクラスのHPCワークロードにおけるGPU密度には、高度な冷却戦略が必要です。bpは液冷に対応した施設を準備し、Penguin Solutionsが設計と実装のサポートを提供しました。このアプローチは、パフォーマンスの保護とエネルギー効率の向上に寄与し、長期的なインフラの信頼性を支えています。
エコシステム：bp、NVIDIA、そしてPenguin Solutionsによる成功の方程式
このプロジェクトには、bp、NVIDIA、Penguin Solutions間の緊密な連携が必要でした。
地震探査イメージングがすべての掘削井の基礎となるbpにとって、ハイパフォーマンスコンピューティングの強化と最適化によってもたらされる加速は、掘削品質、埋蔵量の回収、資本効率に直接的な影響を与えます。同じ基盤は、精度が求められる油層シミュレーションも強化し、地下の理解をより信頼性が高く効率的なエネルギー供給へとつなげる役割を果たしています。
構築されたインフラは、単に運用するだけでなく、管理できるように設計されています。それはモジュール式でアクセスしやすく、実装全体を通じてPenguinのチームによってサポートされています。Penguin Solutionsのユニットによる2026年の大幅な拡張により、地震探査イメージング、AI主導の分析、気象モデリング、デジタル岩石シミュレーション、油層シミュレーションのためのHPC能力はほぼ倍増する予定です。
NVIDIAはGPUチップの供給に加え、スタック全体での加速を推進する上で重要な役割を果たしました。NVIDIA HGX B200をベースに構築された新しいプラットフォームは、NVIDIA Quantum InfiniBandで接続されたBlackwell GPUを統合しており、bpに分散型地震データ処理、油層シミュレーション、人工知能（AI）ワークフローのための低遅延ファブリックを提供します。
NVIDIAはbpと協力し、GPUアクセラレーションに向けた主要コードの最適化と、NVIDIA CUDA-X™ライブラリのワークロードへの組み込みを行いました。これには、FFTベースの音響・弾性波伝播のためのNVIDIA cuFFT、波面圧縮のためのBitcompを搭載したNVIDIA nvCOMP、GPUDirect Storage対応の波面ストレージのためのNVIDIA cuFile APIが含まれます。
bpにとって、Penguin Solutionsとの協業を決めた理由は、その専門性にありました。エネルギー分野のHPCは、一般的なエンタープライズ向けコンピューティングインフラとは異なります。地震波伝播や貯留層シミュレーションにおけるワークロードプロファイル、データ量、パフォーマンス要件には、一般的なシステムインテグレーターでは対応しきれない設計判断が求められます。Penguinは、検証済みのリファレンスアーキテクチャと、大規模なAI、HPC、および エネルギー分野特有のインフラ導入における直接的な経験を活かし、早期からプロジェクトに参画しました。。
Penguinの設計・構築プロセスには、導入前の事前統合と、実際のワークロード条件下での大規模な検証が含まれています。地震探査イメージングワークフローで期待される高速化は、数ヶ月にわたる調整を経て徐々に実現されるようなものではありません。それは、稼働開始前に適切にサイジングされ、検証されたアーキテクチャから得られる必然的な成果です。地震探査イメージングの高速化は、より高度な地下構造モデルの作成と、より的確な掘削位置の決定を可能にします。
「プロジェクトを通じて際立っていたのは、私たちの要件をパフォーマンスと運用の両目標を満たすソリューションへと変換するPenguinの能力でした」 と、bpでHPC担当プリンシパルヘッドを務めるElizabeth L'Heureux氏は述べています。 「モジュール式のノード設計により、インフラの保守性が向上しました。おかげで、環境の管理やサポートが容易になり、時間の経過とともに変化するニーズに合わせて進化させることが可能になりました」
bpの今後の展望
bpの現在の導入環境は、成長のためのプラットフォームです。プロジェクトが設計・構築フェーズから運用・管理フェーズへと移行する中で、今後は継続的な最適化、地震探査および貯留層シミュレーションのパフォーマンスの微調整、そして増大する計算要件に合わせた環境の進化に焦点が当てられます。このスケーラブルな構成により、bpは将来のAIイニシアチブに着手し、石油・ガス業界全体でAIの導入が加速する中、拡大する運用需要に応える体制を整えています。
