“AI社会の時計”をどう作るか データセンターにおける時刻同期技術の現在地

AI社会のインフラとして重要性を増すデータセンター。そのAIデータセンターで今、時刻同期技術の重要性が増してきている。「計算の同期」と「運用の同期」の2つ側面から、AIインフラと時刻の関係性を読み解く。

データセンターで、サーバー、スイッチ、アプリケーションがそれぞれ別の時間で動いていたらどうなるか。

何らかの障害が起きたとき、その原因究明と復旧が難しくなる。“何が先に起きたのか”が分からなくなるからだ。丸文 アントレプレナ事業本部 イーリスカンパニー 測位タイミング課 主任の尾形ケネス氏は、「多数のGPU、ネットワーク機器が異なる時間で動けば、障害発生時のイベント順序やログの正確性を把握できなくなる」と指摘する。

認証やリクエストの署名といったセキュリティの仕組みも、システム間で時刻が揃っていることを前提としている。アマゾン ウェブ サービス ジャパン(AWSジャパン)技術統括本部通信・メディア技術本部 通信第一ソリューション部 部長の川崎一青氏は、正確な時刻はシステムの正確な動作や運用の前提だと説明する。ただし、コンピューターの時計は少しずつずれていく。正確な時刻源と定期的に同期し、補正し続ける必要がある。

データセンターでも存在感増すPTP

時刻がずれると具体的に何が起きるのか。米エクイニクスと測定器メーカーのカルネックスソリューションズ(Calnex Solutions)が時刻同期学会「WSTS 2026」で興味深い実験結果を示した。AI推論パイプラインに対して意図的に同期のズレを注入し、システムの可観測性に与える影響を測定したのだ。

同期にズレが生じても、AIのトークン処理能力そのものは「完全に正常」だった。だが、ズレが一定のしきい値を超えると、システムログのタイムスタンプにおいて因果関係の矛盾─送信される前に受信されたことになる事象─が大量に発生し、因果関係ヘルススコアはデバッグに使えない水準まで急落したという(Calnexのブログ、2026年6月17日、Synchronizationin data centers: why timing is now an AI problem)。一見するとAIシステムは正常に稼働しているように見えるのに、何が起きたのかが追えなくなる。そんな壊れ方をするのだ。

ミリ秒のずれが可視化を壊す

この「見えなくなる」問題に、ネットワーク機器側から手立てを講じているのがシスコシステムズだ。

同社のデータセンター向けスイッチ「Nexusシリーズ」では、ファブリック内の各機器をPTP(Precision Time Protocol)で同期させ、パケットの入出力と通過経路に時刻を記録する。PTPは、ネットワーク上で1マイクロ秒未満からナノ秒単位の高精度な時刻同期を実現するプロトコルだ。GNSSや原子時計と同期するグランドマスターから時刻情報を配信し、途中のスイッチやルーターでパケットの遅延やジッターを補正しながら受け渡すことで、ミリ秒単位のNTP(Network Time Protocol)に比べて高い精度でネットワーク内の時刻情報を同期する。これにより、どのポートで遅延が発生し、どこでキューイングやドロップが起きたかを可視化できる。

ファブリック内の複数地点から集めたテレメトリーを1つのフローとして統合するには、各地点の時刻が揃っていることが前提になる。シスコ AI&Connectivity Solutions Engineerの野崎徹氏は、「ミリ秒級のずれが生じると、パケットを同一フローとして合成できなくなる。NTPでは足りず、PTPの精度が要る」と話す。AIインフラでの実用例はまだないものの、国内でも、同社製品を使う通信事業者やエンタープライズで、可視化を目的にPTPを使う顧客が存在するという。

同じ目的を、サーバー側から実現する動きもある。AWSは2025年6月、受信するネットワークパケット1つひとつに、64ビットのナノ秒単位のタイムスタンプをハードウェアで付与する機能に対応した。可視化の精度を高めることが目的だ。OSやアプリケーションに届く前の段階で付けるため、ソフトウェア処理による遅れが生じない。

もっとも、データセンター内のすべてをPTP対応にする必要はない。カルネックス製品を扱う丸文の尾形氏は、必要な精度はアプリケーションや業種によって異なると指摘する。「現状はNTPが主流。金融のように高精度が求められる領域でPTPが使われている。AIデータセンターであれば、全体はNTP、GPUクラスターのみPTPという併用構成がコスト削減につながる可能性がある」という。

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