Supercomputing | 超級運算
是什麼?
俗稱的「超級電腦」或「超級運算」，實際上是資料中心等級的運算平台，可能是一台伺服器，或是由數台伺服器組成的運算叢集。超級電腦的運算效能遠超過個人電腦，速度是它的百萬倍以上，因為超級電腦採用最先進的處理器產品，能發揮「高效能運算」（HPC）等級的算力。超級電腦搭配的處理器，包含市面上最頂級的中央處理器（CPU），及擅長執行平行運算的圖形處理器（GPU），不同處理器之間透過異質運算發揮最大綜效，快速解決棘手的運算問題。
超級電腦的內部元件，可分為運算節點、儲存節點和網路節點，節點大多是由伺服器所組成。超級電腦也有可能導入新型溫控裝置，例如液體冷卻或浸沒式冷卻系統，釋放晶片最大算力，同時還能確保伺服器的穩定運作。
專精電腦科學和IT技術研發的業界專家，不懈於改良超級電腦的效能。衡量運算速度的單位稱為每秒浮點運算次數（FLOPS），而目前絕大多數的超級電腦已突破一千兆每秒浮點運算次數（petaFLOPS）的門檻，甚至接近一百萬兆每秒浮點運算次數（exaFLOPS）的「百萬兆級運算」境界。還有一種新發明，可能成為超級運算的重要推手，就是所謂的「量子電腦」，利用量子位元的特殊性質進一步加快超級電腦的運算速度。
超級電腦的內部元件，可分為運算節點、儲存節點和網路節點，節點大多是由伺服器所組成。超級電腦也有可能導入新型溫控裝置，例如液體冷卻或浸沒式冷卻系統，釋放晶片最大算力，同時還能確保伺服器的穩定運作。
專精電腦科學和IT技術研發的業界專家，不懈於改良超級電腦的效能。衡量運算速度的單位稱為每秒浮點運算次數（FLOPS），而目前絕大多數的超級電腦已突破一千兆每秒浮點運算次數（petaFLOPS）的門檻，甚至接近一百萬兆每秒浮點運算次數（exaFLOPS）的「百萬兆級運算」境界。還有一種新發明，可能成為超級運算的重要推手，就是所謂的「量子電腦」，利用量子位元的特殊性質進一步加快超級電腦的運算速度。
為何需要?
人類歷史的重大里程碑，包括人工智慧（AI）的發明和太空探索任務，都仰賴超級電腦的協助。在此列出最具代表性的幾個範例，可見超級運算對人類科技發展的深遠影響。
● 人工智慧：目前席捲全球的AI發明，尤其是能產出文字、圖片和影音內容的生成式AI，就是利用超級運算處理大數據資料庫，透過AI訓練「教導」AI辨識資訊，使其能在推論階段產出正確的輸出值。AI訓練使用的資料庫無比龐大，許多大型語言模型（LLM）資料庫參數量已經破兆。如果沒有超級電腦加持，可能要好多年才能訓練好AI模型，但是超級運算讓AI開發工作事半功倍，幾乎每天都有新的AI產品問世。
● 氣候變遷：全球暖化讓各地出現比以往更強烈的極端天氣現象，幸好超級電腦能幫助人類做好準備。日本早稻田大學導入由技嘉伺服器組成的運算叢集，模擬颱風或海嘯對沿岸地區的衝擊，叢集能同步模擬不同情境，產出具有高參考價值的模擬結果，提供相關單位用來準備防災措施。超級運算也有助於減少碳排放量，藉此減緩氣候變遷，例如西班牙跨學科物理和複雜系統研究所（IFISC）購買技嘉伺服器，企圖針對「航機誤點延滯擴散」問題提出解方，降低班機延誤導致的燃料浪費與空氣汙染。IFISC也參與歐盟資助的「VPP4ISLANDS計畫」，透過超級運算替真實世界建立數位分身，用來模擬再生能源的建構與推廣。
● 量子科學：超級電腦能協助人類探尋高能物理學的奧秘，歐洲核子研究組織（CERN）選用技嘉G482-Z51 G系列GPU協同運算伺服器，處理大型強子對撞機（LHC）進行次原子粒子實驗所產出的巨量數據。粒子對撞每秒產出高達40TB的原始數據串流，技嘉超算平台能協助科學家快速分析數據，擴展人類對量子原理的認識。
● 科研計畫：攸關再生能源、藥品研發、分子動力學和奈米科技的各種研究專案，都可利用超級運算達成目標。歐洲一間頂尖理工學院購入技嘉專為超級電腦設計的H系列高密度伺服器H262-Z63，協助全體師生鑽研工程科學、化學與應用生物、自然科學、建築土木及數學領域的研究。西班牙巴塞隆納大學採購二十六台技嘉伺服器建造名為「IQTC09」的運算叢集，開拓分子動力學、AI、立體分子結構設計等嶄新科研領域。西班牙胡安卡洛斯國王大學則使用八台技嘉伺服器建造叢集，投入細胞衰老研究，企圖為遺傳性心臟疾病等健康問題尋求解方。
● 太空探索：美國亞利桑那州的洛厄爾天文台，運用技嘉GPU協同運算伺服器分析恆星發出的「太空噪音」，尋找外太空適合人類居住的「第二顆地球」。德國航空太空中心（DLR）則結合技嘉H261-Z60伺服器和液體冷卻系統，推動火星衛星探測計畫等太空探索任務。
● 人工智慧：目前席捲全球的AI發明，尤其是能產出文字、圖片和影音內容的生成式AI，就是利用超級運算處理大數據資料庫，透過AI訓練「教導」AI辨識資訊，使其能在推論階段產出正確的輸出值。AI訓練使用的資料庫無比龐大，許多大型語言模型（LLM）資料庫參數量已經破兆。如果沒有超級電腦加持，可能要好多年才能訓練好AI模型，但是超級運算讓AI開發工作事半功倍，幾乎每天都有新的AI產品問世。
● 氣候變遷：全球暖化讓各地出現比以往更強烈的極端天氣現象，幸好超級電腦能幫助人類做好準備。日本早稻田大學導入由技嘉伺服器組成的運算叢集，模擬颱風或海嘯對沿岸地區的衝擊，叢集能同步模擬不同情境，產出具有高參考價值的模擬結果，提供相關單位用來準備防災措施。超級運算也有助於減少碳排放量，藉此減緩氣候變遷，例如西班牙跨學科物理和複雜系統研究所（IFISC）購買技嘉伺服器，企圖針對「航機誤點延滯擴散」問題提出解方，降低班機延誤導致的燃料浪費與空氣汙染。IFISC也參與歐盟資助的「VPP4ISLANDS計畫」，透過超級運算替真實世界建立數位分身，用來模擬再生能源的建構與推廣。
● 量子科學：超級電腦能協助人類探尋高能物理學的奧秘，歐洲核子研究組織（CERN）選用技嘉G482-Z51 G系列GPU協同運算伺服器，處理大型強子對撞機（LHC）進行次原子粒子實驗所產出的巨量數據。粒子對撞每秒產出高達40TB的原始數據串流，技嘉超算平台能協助科學家快速分析數據，擴展人類對量子原理的認識。
● 科研計畫：攸關再生能源、藥品研發、分子動力學和奈米科技的各種研究專案，都可利用超級運算達成目標。歐洲一間頂尖理工學院購入技嘉專為超級電腦設計的H系列高密度伺服器H262-Z63，協助全體師生鑽研工程科學、化學與應用生物、自然科學、建築土木及數學領域的研究。西班牙巴塞隆納大學採購二十六台技嘉伺服器建造名為「IQTC09」的運算叢集，開拓分子動力學、AI、立體分子結構設計等嶄新科研領域。西班牙胡安卡洛斯國王大學則使用八台技嘉伺服器建造叢集，投入細胞衰老研究，企圖為遺傳性心臟疾病等健康問題尋求解方。
● 太空探索：美國亞利桑那州的洛厄爾天文台，運用技嘉GPU協同運算伺服器分析恆星發出的「太空噪音」，尋找外太空適合人類居住的「第二顆地球」。德國航空太空中心（DLR）則結合技嘉H261-Z60伺服器和液體冷卻系統，推動火星衛星探測計畫等太空探索任務。
技嘉的特色
高性能伺服器與工作站領導品牌技嘉科技，能協助客戶導入超級運算平台，上述的成功案例就是最好的佐證。技嘉主要提供搭載先進處理器的伺服器解決方案，以及輔助伺服器運作的冷卻方案。
● 伺服器解決方案：超級運算的算力來源，就是先進的處理器產品。技嘉與上游處理器開發商密切合作，推出支援超微AMD、英特爾Intel和輝達NVIDIA等廠商所發表的最新晶片的伺服器產品，讓用戶能掌握領先業界的超算力。CPU產品方面，技嘉伺服器支援AMD EPYC™ 9004和4th Gen Intel® Xeon®可擴充處理器。GPU產品方面，技嘉伺服器則支援AMD Instinct™ MI300系列、NVIDIA HGX™ H100運算模組和NVIDIA L40S擴充卡等各種加速器。技嘉亦可根據客戶需求調整伺服器元件，為客人建造量身訂做的超級運算平台。
除了業界熟悉的CPU和GPU產品之外，還有一種結合兩種晶片功能的新型處理器問世，例如NVIDIA Grace Hopper™超級晶片和AMD Instinct™ MI300A資料中心等級APU，這些新產品皆可搭配技嘉伺服器使用。另外還有一種選擇，就是採用精簡指令集架構（RISC）設計的ARM晶片，單一處理器提供大量核心數，全球最強大的超級電腦之一──富岳，就是ARM架構的超級電腦。技嘉推出完整的ARM伺服器產品線，例如R283-P93搭載AmpereOne™ Family中央處理器，單一處理器內包含高達192顆核心，能輕鬆處理超級運算的工作負載。
根據用戶的運算需求和使用情境，客戶可選擇上述的H系列和G系列伺服器執行運算工作，或是挑選技嘉S系列儲存伺服器儲存數據，通用型的R系列機架式伺服器可執行運算、儲存和網路工作，E系列邊緣運算伺服器和W系列工作站規格產品則適合部署在空間較為受限的使用環境當中。
● 冷卻方案：隨著超級電腦的算力變得越來越強大，使用者必須想辦法幫晶片降溫，確保機台的穩定運作。設計良好的伺服器溫控裝置，不但能釋放處理器的最大效能，還有助於改善資料中心的電力使用效率（PUE），藉此達成節能減碳和永續經營目標。
技嘉不僅提供氣冷式伺服器產品，還有推出液體冷卻和浸沒式冷卻方案，例如技嘉A1P0-EA0，這是單相浸沒式液冷的一站式解決方案，結合技嘉伺服器、冷卻水槽和冷卻液等元件，有助於客戶快速架設綠色機房。技嘉旗下的伺服器產品，大多可導入直達晶片液冷（DLC）技術使用。成功案例包括日本電信巨擘KDDI，和法國一間地質科學研究公司，專門提供地球物理數據成像等各類型服務，應用在地球科學、石油及天然氣勘探產業。
● 伺服器解決方案：超級運算的算力來源，就是先進的處理器產品。技嘉與上游處理器開發商密切合作，推出支援超微AMD、英特爾Intel和輝達NVIDIA等廠商所發表的最新晶片的伺服器產品，讓用戶能掌握領先業界的超算力。CPU產品方面，技嘉伺服器支援AMD EPYC™ 9004和4th Gen Intel® Xeon®可擴充處理器。GPU產品方面，技嘉伺服器則支援AMD Instinct™ MI300系列、NVIDIA HGX™ H100運算模組和NVIDIA L40S擴充卡等各種加速器。技嘉亦可根據客戶需求調整伺服器元件，為客人建造量身訂做的超級運算平台。
除了業界熟悉的CPU和GPU產品之外，還有一種結合兩種晶片功能的新型處理器問世，例如NVIDIA Grace Hopper™超級晶片和AMD Instinct™ MI300A資料中心等級APU，這些新產品皆可搭配技嘉伺服器使用。另外還有一種選擇，就是採用精簡指令集架構（RISC）設計的ARM晶片，單一處理器提供大量核心數，全球最強大的超級電腦之一──富岳，就是ARM架構的超級電腦。技嘉推出完整的ARM伺服器產品線，例如R283-P93搭載AmpereOne™ Family中央處理器，單一處理器內包含高達192顆核心，能輕鬆處理超級運算的工作負載。
根據用戶的運算需求和使用情境，客戶可選擇上述的H系列和G系列伺服器執行運算工作，或是挑選技嘉S系列儲存伺服器儲存數據，通用型的R系列機架式伺服器可執行運算、儲存和網路工作，E系列邊緣運算伺服器和W系列工作站規格產品則適合部署在空間較為受限的使用環境當中。
● 冷卻方案：隨著超級電腦的算力變得越來越強大，使用者必須想辦法幫晶片降溫，確保機台的穩定運作。設計良好的伺服器溫控裝置，不但能釋放處理器的最大效能，還有助於改善資料中心的電力使用效率（PUE），藉此達成節能減碳和永續經營目標。
技嘉不僅提供氣冷式伺服器產品，還有推出液體冷卻和浸沒式冷卻方案，例如技嘉A1P0-EA0，這是單相浸沒式液冷的一站式解決方案，結合技嘉伺服器、冷卻水槽和冷卻液等元件，有助於客戶快速架設綠色機房。技嘉旗下的伺服器產品，大多可導入直達晶片液冷（DLC）技術使用。成功案例包括日本電信巨擘KDDI，和法國一間地質科學研究公司，專門提供地球物理數據成像等各類型服務，應用在地球科學、石油及天然氣勘探產業。
