登峰造極：加速運算技術推動全球最快超級電腦

NVIDIA (輝達) 宣布推出全球最強超級電腦 Summit 。說它是史上最強科學工具也好，運算新典範也行，無論如何它就是跟「慢」八竿子打不著關係，這部在橡樹嶺國家實驗室亮相的超級電腦 Summit ，運算速度超乎你想像，無論任何研究數據都能迅速端到你眼前。


這部龐大機器搭載27,648顆 Volta GPU ，運算效能超過 3 exaop ，一個 exaop 代表每秒執行 10 億乘以 10 億次的運算，這樣的速度足足比五年前美國最快超級電腦 Titan 快了 100 倍。這部新登基的運算霸主 95% 的運算效能來自 GPU 。


這部為美國能源部打造的新系統是設計用來解決當前最艱鉅的挑戰，將加速全球頂尖科學家的研究工作，包括高能物理、材料開發、醫療等領域，以 200 petaflops 的運算效能執行各種高精度科學模擬。


NVIDIA 創辦人暨執行長黃仁勳在 Summit 的發表會上表示：「Summit的確擁有超快的運算速度，但它的意義不僅僅是卓越而已， Summit 是偉大的科學設備，將吸引全球最頂尖的科學家。」


它可說是一部科學的時光機器。


橡樹嶺國家實驗室團隊在近 10 年前就意識到新型態運算的需求。

以往把一個電晶體疊到另一個電晶體之上的舊思維，已經無法提供他們要求的效率，於是他們在 2012 年率先大膽組建 Titan ，這部當時全球最快超級電腦在每個節點都配置一顆 GPU ，如此顛覆創新的勇氣獲得回報，如今有超過550種HPC應用都運用 GPU 加快運算，當中最廣泛使用的前 15 種應用全都採用GPU加速技術。

他們的創新成果重新塑造了超級運算的形態。


撰寫運算史的下一章

Summit 是運算史上的全新篇章，不僅僅是橡樹嶺國家實驗室，而是所有運算都要靠 Summit 開路。我們的研究團隊和美國能源部合作超過 11 年，聯袂研究各種先進技術，包括 Volta GPU 及 NVLink高速互聯技術，這些都是 Summit 最核心的科技。

如今的 Summit 不光為每個節點配置一顆 GPU，而是加碼到 6 顆 Tensor Core GPU 張量運算核心，達到的模擬效能足足是 Titan 的 10 倍。


如同當年 Titan 啟發世界加快模擬運算， Summit 也將啟發全球科學家運用 AI 配合電腦模擬進行科學探索。此外， Summit 背後的技術也已拓展到眾多科學家的工作領域，從 PC 、伺服器、工作站，一路到雲端運算系統。


黃仁勳表示：「 Summit 是全新品種的運算設備，是全球最大的 AI 超級電腦，有學習能力的機器，Summit 的軟體有能力寫出人類寫不出來的超傑出軟體。」


帶動AI與高效能運算的發展

雖說 Summit 的基因和專為 AI 打造的新世代系統有共同之處，但兩者的運算速度完全不在同一層次。研究人員能運用名為半精度或 FP16 的簡化運算模式，讓 Summit 的效能提高約 15 倍，攀升到 exascale 的水準，意即每秒運算超過一百萬兆次，如此速度著實驚人。

如果每次運算代表一粒細沙，以這樣的速度，一秒鐘就能填滿350座休士頓巨蛋體育館。


Summit 能為科學做出貢獻

Summit 的速度將讓當代科學家完成許多神奇成就。現在，橡樹嶺國家實驗室儼然成為尖端科學的遊樂場，眾多科學家聚集在此、急於運用這部神器追求完美的研究成果，因此 Summit 的行程排到滿檔，靠 Summit 加速的研究計畫包括:

• 癌症研究：美國能源部與美國國家癌症研究所正合作執行一項名為「癌症分散式學習環境」 (CANcer Distributed Learning Environment; CANDLE) 的專案，目標是開發出各種工具，對現有醫療資料自動進行擷取、分析及整理，並藉此揭露各種疾病因素之間的隱藏關係，如基因、生物標誌以及環境等因素。
  

• 聚變能源：聚變能源以太陽能為來源，長久以來一直被視為是不會枯竭的潔淨能源。 Summit 將能模擬一部聚變能源反應爐的模型，並利用磁力圍控的電漿，藉此加速商業運轉發展。
  

• 疾病與成癮：研究人員將運用 AI 找出各種人體蛋白質與細胞系統其功能與演化的模式，這些模式將協助我們更瞭解阿滋海默症、心臟病或成癮症狀，以及作為新藥開發之參考。
  

人類未來的一大步

運用超大規模的機器學習與深度學習技巧，科學家將能透過 Summit 獲得許多重大突破，進而促進經濟、改善醫療，並協助提供無限能源。

這將有助於拯救我們的星球，這也是為什麼我們需要快上加快的超級電腦，我們已竭盡全力完成這項偉大的運算挑戰—打造全球第一部exascale加速超級電腦，好讓全球各地的科學家與研究者繼續全速衝刺。


黃仁勳說：「我想大大恭喜橡樹嶺國家實驗室的朋友與同事們，自此，我們將能攀上下一個高峰。」


全球最快超級電腦的五項優勢

• 200 petaflops — Summit 只需 1 秒，就能完成地球上每人每秒 1 次運算、 1 年期間加總的運算量總和。
• 3 exaops 的 AI 運算— Summit花1秒完成的運算量，如果讓地球全人類每人每秒完成1次運算、一共需要 15 年才能算完。
• 在一項早期測試中，一個基因研究團隊花 1 小時解決的問題，在 PC 上卻得耗費30年。
• 機櫃空間佔地 5,600 平方英呎，大小將近 2 個網球場
• Summit 的總重量接近一部商務客機
  

進一步了解Summit。


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關於NVIDIA (輝達)

NVIDIA (輝達)自1999年發明GPU起，成功促進PC電競市場的成長並重新定義現代電腦顯示卡產品，掀起電腦平行運算革命。近年來GPU深度學習也促發被視為下一個運算時代的人工智慧，透過GPU以類人腦方式運作於電腦、機器人與自駕車等，來感知並解讀真實世界。

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