AI運算不靠它不行 超級電腦多厲害、台灣布局一次看

(中央社記者張璦台北2024年6月10日電)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,究竟有
多超級、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
可說是非常了不起了。

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。

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COVID-19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。

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、韓國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;明年則規劃提升至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。
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