コンピュータサイエンスにおいて、分散コンピューティング（英語: Distributed Computing 、分散コンピューティングとも訳される）とは、複数のコンピュータが連携して共通の問題を解決する手法のことである。コンピューター ネットワークを強力なコンピューターのように見せ、複雑な課題を解決するための大規模なリソースを提供します。この研究分野は主に分散システムがどのように計算を実行するかを研究します。分散システムは、ネットワークを介して相互に接続されたコンピュータのグループによって形成され、メッセージの送信、通信、動作の調整を行うシステムです。コンポーネントは相互に作用して共通の目標を達成します。大量の計算を必要とする工学データを細かく分割し、複数のコンピュータで別々に計算し、計算結果をアップロードした後、その結果を統合してデータの結論を導き出す科学。
分散コンピューティングの利点
分散システムには、単一システムのコンピューティングに比べて多くの利点があります。いくつかの例を次に示します。
- スケーラビリティ:分散システムはワークロードやニーズに応じて進化し、必要に応じて新しいノード、つまりより多くのコンピューティング デバイスを分散コンピューティング ネットワークに追加できます。
- 可用性：分散コンピューティング システムは、コンピュータの 1 台が故障したからといってクラッシュすることはありません。この設計は、個々のコンピューターに障害が発生した場合でも動作を継続できるため、耐障害性を示しています。
- 一貫性：分散システム内のコンピュータは情報を共有し、コンピュータ間でデータを複製しますが、システムはすべての異なるコンピュータ間のデータの一貫性を自動的に管理します。したがって、データの一貫性に影響を与えることなく、フォールト トレランスの利点を享受できます。
- 透明度:分散コンピューティング システムは、ユーザーと物理デバイスを論理的に分離します。個々のマシンのセットアップや構成について心配することなく、あたかも 1 台のコンピューターであるかのようにシステムを操作できます。システムをスムーズに実行するために、さまざまなハードウェア、ミドルウェア、ソフトウェア、オペレーティング システムを連携させることができます。
- 効率：分散システムは、基盤となるハードウェアのリソースを最適に使用することで、より高速なパフォーマンスを提供します。その結果、容量の急増や高価なハードウェアの活用不足によるシステム障害を心配することなく、あらゆるワークロードを管理できます。
分散コンピューティングの使用シナリオ
分散コンピューティングは今日では非常に一般的です。モバイル アプリケーションと Web アプリケーションはすべて分散コンピューティングであり、複数のマシンがバックエンドで連携してアプリケーションに正しい情報を提供します。分散システムは垂直方向に拡張できるため、より複雑な課題に対処できます。以下に、分散コンピューティングの使用シナリオをいくつか示します。
1. ヘルスケアとライフサイエンス
ヘルスケアとライフ サイエンスでは、分散コンピューティングを使用して、複雑なライフ サイエンス データをモデル化し、シミュレーションします。画像解析、医薬品研究、遺伝子構造解析はすべて分散システムによって高速化されます。以下にいくつかの例を示します。
- 分子モデルを 3 次元で視覚化することで、構造に基づいた医薬品設計を加速します。
- がん、嚢胞性線維症、アルツハイマー病の早期検出のためのゲノムデータの処理時間を短縮します。
- MRI、X 線、CT スキャンなどの大量の複雑な画像を処理することで、医師が患者を診断できるようにするインテリジェント システムを開発します。
2. 工学的研究
エンジニアは、分散システム上で複雑な物理学や力学の概念をシミュレートできます。彼らはこの研究を利用して製品設計を改善し、複雑な構造を構築し、より高速な車両を設計します。以下にいくつかの例を示します。
- 数値流体力学は液体の挙動を研究し、これらの概念を航空機の設計やレースに実装します。
- コンピュータ支援エンジニアリングでは、新しい工場エンジニアリング、エレクトロニクス、消費者製品をテストするために、大量の計算を必要とするシミュレーション ツールが必要です。
3. 金融サービス
金融サービス企業は、分散システムを使用して高速経済シミュレーションを実行し、ポートフォリオのリスクを評価し、市場の動きを予測し、財務上の意思決定をサポートします。分散システムの力を利用して次のことを行う Web アプリケーションを作成できます。
- 低コストでパーソナライズされた保険料を提供
- 分散データベースを使用して、大規模な金融取引を安全にサポートします。
- ユーザーを認証し、詐欺から顧客を保護する
4. エネルギーと環境
エネルギー企業は、業務を改善し、持続可能で気候に優しいソリューションに移行するために、大量のデータを分析する必要があります。彼らは分散システムを使用して、センサーやその他のスマート デバイスの広大なネットワークからの大量のデータ ストリームを分析します。彼らが実行する可能性のあるいくつかのタスクを次に示します。
- 発電所の構造設計のための地震データのストリーミングと統合
- 予防的なリスク管理のためのリアルタイム井戸モニタリング