超級電腦是什麼 關鍵解析一次看

THE MERIT TIMES
字級
收藏文章
3251觀看次
台灣杉二號超級電腦。圖/取自國家高速網路與計算中心官網

【中央社台北訊】輝達執行長黃仁勳、超微董事長暨總裁蘇姿丰等科技業巨頭來台灣參加台北國際電腦展(COMPUTEX),炒熱人工智慧(AI)話題。事實上,AI要落地應用,必須仰賴「超級電腦」(Supercomputer)的龐大算力與速度。

連黃仁勳都建議台灣投資建置的超級電腦,究竟可帶來哪些貢獻、台灣最新布局為何?3大關鍵解析一次看。

何謂超級電腦?

超級電腦由許多計算節點組成,每個節點都有自己的處理器、記憶體和儲存空間,將多個計算節點組裝串接,就可構建出高效率、高性能的運算平台,並能執行一般個人電腦(PC)或桌機無法處理的龐大、複雜計算問題。

視覺上,超級電腦體積非常龐大、甚至可占地一整面網球場,組裝起來的機櫃可比人還要高。

國家高速網路與計算中心主任張朝亮說明,國際間以「浮點運算」(FLOPS,Floating-point operations per second)作為超級電腦速度單位,以1個petaFLOPS來說,等於每秒可進行10的15次方、即1千兆次浮點運算。

反觀個人電腦,如果能達到每秒10的9次方,就可說是非常了不起。

當今世界上最強的超級電腦,是美國能源部橡樹嶺國家實驗室(ORNL)的Frontier,搭載超微(AMD)處理器,運算速度達exaFLOPS等級,1個exaFLOPS等於每秒可進行10的18次方、即100京次的浮點運算,據最新統計,Frontier已具備1.206 exaFLOPS算力。

超級電腦Frontier。圖/取自美國能源部橡樹嶺國家實驗室官網

進一步檢視超級電腦2大主要組成,即圖形處理器(GPU)和中央處理器(CPU)。

張朝亮表示,20、30年前一般電腦都是用CPU進行運算,GPU起初則是用來處理影像,實際上,要做到準確3D效果、影像拉近拉遠,背後牽涉非常複雜的數學運算。

後來,設計GPU起家的輝達也發現,GPU不只能處理影像, 若用在計算,可變成「CPU的加速器」,也造就近10年開始,以GPU為計算核心引擎的超級電腦相繼誕生。

然而,並非所有的計算,都可以用GPU取代CPU,張朝亮說,以CPU為主的超級電腦,是應用在物理、化學、數學、大氣科學、工程、生命科學等領域的泛用運算。

ChatGPT等大型語言模型(LLM)訓練以及其他AI相關運算,則是用GPU為主的超級電腦,會快速非常多。

也就是說,GPU是發展AI的必要條件,當一代代的GPU效能愈發強大,就可加速推進AI落地應用的時程。

超級電腦有何貢獻?

張朝亮指出,超級電腦能做到的事情非常廣泛,比較民生的面向包含用於提升氣象預報準確度,以及長期的氣候測報分析,讓可能受影響的地區得以周全因應。

在新冠疫情期間,國際間運用超級電腦計算模擬一個人咳嗽產生的流場、飛沫擴散路徑及影響範圍,以此訂定安全社交距離。

同時,加速新型藥物、疫苗開發,病理影像分析、精準診斷,甚至晶片、新材料開發,都可借助超級電腦的威力。

舉例來說,國網中心的台灣杉二號(TAIWANIA 2)超級電腦,每秒能進行高達176萬張的AI影像訓練,可大幅縮短標記腫瘤位置、疾病檢測與病原鑑定等應用所需要的時間,從幾天縮減到數小時。

張朝亮表示,美國國家航空暨太空總署(NASA)許多航太計畫的運算,也仰仗超級電腦讓其如虎添翼,包括繞地球或繞月飛行軌道、火箭設計、載具返回地球的落點預測、太陽研究等。

輝達DGX GH200超級電腦。圖/取自輝達官網

台灣超級電腦布局?

張朝亮指出,在算力即國力的時代,美國、歐洲、日本、南韓等主要先進國家或地區正在不斷擴大投資算力,買進高效能處理器,台灣必須跟上這股趨勢、甚至超前部署,才有機會趕上國內產學研界對AI、算力的龐大需求。

目前國內最厲害的超級電腦,是輝達(NVIDIA)建置的Taipei-1,擁有22.3 petaFLOPS算力,在全球超級電腦前500強榜單中,位列第38名;Taipei-1部分高速運算資源,免費提供國內研發使用。

台灣杉二號則具備9 petaFLOPS算力,張朝亮表示,2018年建置時,台灣杉二號排名居世界第20名,但近年隨AI蓬勃發展,世界各國政府與廠商相繼投入超級電腦布局,導致台灣杉二號在國際間顯得相對弱勢。

不過,張朝亮指出,2023年為訓練台灣繁體中文「可信任人工智慧對話引擎」(TAIDE),國網中心已買進輝達72片較先進的H100 GPU,今年也啟動升級算力專案,GPU為主的超級電腦到年底將擁有16 petaFLOPS算力;明年則規畫提升至100到120 petaFLOPS,最終規模端視核定經費而定。

至於國網中心以CPU為主的超級電腦,張朝亮說明,包含2021年開始服務的台灣杉三號(TAIWANIA 3),算力為2.3 petaFLOPS,以及預計今年6月底、7月初上線的創進號(Forerunner-1),算力則為3.53 petaFLOPS。

台灣居世界前500大的超級電腦,除Taipei-1、台灣杉二號、台灣杉三號、創進號,還包含交通部中央氣象署攜手富士通建構的2個系統。

加人間福報LINE好友

相關文章

Related articles

熱門文章

Most read
看更多 看更多
追蹤我們 訂閱《人間福報》