觀點｜超級電腦要能支援更多產業應用

去年，不少超級電腦採用GPU來提高運算能力，例如在去年底搶下超級電腦排名冠軍的中國天河一號A，就是採用了7,168顆GPU來達到2.507 PFlops的運算效能。但是，今年擠下天河一號A而搶下冠軍的日本「京」超級電腦，卻沒有使用GPU來提高運算效能，而是由800多臺採用低耗電處理器的伺服器組合而成，臺灣御風者超級電腦的伺服器也是採用一般的處理器。

國家高速網路與計算中心主任江國寧表示：「GPU適合在某些特殊運算上，如影像的展現，但在科學與工程的計算上要用GPU來提高超級電腦的運算效能，目前還無法全面做到」。他解釋，雖然運用GPU容易打造出在標準測試下擁有高運算力的超級電腦，能提高在Top500的排名，但目前仍有多數的商用軟體還未支援GPU，若要在使用GPU的超級電腦上執行，使用者就必須自行開發平行運算的程式，才能發揮超級電腦超多核心的運算效能。

但是，要開發出平行運算的程式並不是一件容易的事，程式必須能將一件工作拆解成不同的小任務，例如拆解成1萬個小任務，再分派給不同的運算核心來處理，而且每一個小任務的工作量要相當，才不會發生有些小任務花太長的時間而造成整體的延遲。江國寧表示，開發平行運算的程式難度很高，而且有些運算題目無法拆解，就無法平行處理。

平行運算另一個挑戰是，將每個部分的任務拆解，分配給不同的運算核心處理之後，還要建立一套溝通機制，就像是將一件衣服的袖子和主體交給兩個不同的人剪裁，需事先規畫了中間邊界的銜接方式，才能順利完成這件衣服。

再加上有能力開發平行運算程式的人才很少，江國寧估計，臺灣擅長開發平行運算程式的不到50人，而且大多在國網中心任職。若要使用GPU打造的超級電腦，開發人員還須學習像是CUDA的開發框架，才能善用GPU的運算力。

江國寧表示，在考量實際使用需求的情況下，倒不如使用多數商用軟體能支援的一般處理器，如此可以滿足更多不同的使用需求，這也是御風者採用一般處理器建置的原因。

另一方面，國網中心也添購了各種專用的軟體，例如設計工具、汽車撞擊分析、模流分析等軟體，尤其是工程領域的企業，往往有時只是在設計產品階段才需使用到相關軟體，就可以向國網中心租賃這些昂貴的設計分析工具，不用自行採購。

不過，江國寧觀察，臺灣超級電腦大多運用在科學研究上，但就今年6月最新公布的全球500大超級電腦排行榜的資料來看，這些電腦有57％的運算量是使用在產業界的應用，尤其像是金融分析、經濟趨勢分析等，相較之下，臺灣產業界卻很少利用超級電腦來進行模擬或設計。

江國寧以汽車設計為例，汽車公司經過多次電腦模擬出最佳設計後，才會進行實際的碰撞實驗來修正理論模式和實際上的落差，在累積了足夠的修正參數後，後續就能直接在電腦上大量模擬虛擬碰撞實驗，加快研發產品的速度。「要讓車子更精良、更安全，非靠大量運算能力來進行電腦模擬不可，否則就無法進行實驗。這是工業界提升競爭力的必要工具。」未來，江國寧打算購買產業界需要的設計軟體，讓更多企業善用國網中心的超級電腦提高研發能力。

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