超級電腦是什麼？AI運算為何不靠它不行？台灣布局一次看

發表於 2024-06-10 10:20 作者： 區塊鏈情報速遞pro

（中央社記者張璦台北10日電）輝達執行長黃仁勳、超微董事長暨總裁蘇姿豐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、甚至可佔地一整面網球場，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。（編輯：潘羿菁、楊蘭軒）1130610

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