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這次有台積電、安謀大力加持!「地表最快超級電腦」日本富岳重奪第一寶座

2020-08-12
作者: 孫蓉萍

▲超級電腦「富岳」讓日本在暌違 8年半之後,重返世界第一。(圖/CFP)

武漢肺炎疫情在日本尚未緩解,京都大學教授奧野恭史7月3日宣布,已利用全球運算速度最快的超級電腦「富岳」,從約2000種藥物中,找出數10種可望成為武漢肺炎治療藥的物質。

象徵富士山的富岳,由日本國立研究開發法人理化學研究所(理研)和富士通公司,2014年起聯合開發,官民共投資1300億日圓,今年6月剛被國際超級電腦大會(ISC)評選為全球效率最高的超級電腦,總運算效率為每秒41.5京(萬兆)次,遙遙領先第2名美國Summit的14.8京次。(延伸閱讀:百分百本土自製超級電腦 國家隊台灣杉二號,翻轉AI產業實力

因應疫情 富岳提前上工

上一次日本的超級電腦拿下第一,已經是8年半之前。ISC每年評選超級電腦兩次,理研的超級電腦「京」,以每秒運算約一京次的成績,在2011年6月和11月都拿下世界第一。

但這項投入1100億日圓的計畫,在2012年6月被美國追上,而且之後就是美國和中國兩強的天下,日本今年才終於靠富岳再度揚眉吐氣。「富岳」原訂2021年才開始正式使用,為因應疫情需求,提前到今年4月上線,很快就在京都大學的研究中展現了成效。如果使用「京」,需要花1年實驗的新藥開發,使用富岳只要幾天就能完成。

事實上,富岳不只運算速度第一,另外模擬運算、AI性能、大數據處理性能3項評比,也都拿下第1。不過,理研計算科學研究中心所長松岡聰說:「這部機器不是以拿下第1為目的,而是希望在各種應用都能創造最高性能。」

《鑽石Online》指出,富岳有今天的成績,要歸功於開發團隊不再拘泥於「日本製」。當年「京」拿下世界第1,不過它自製的中央處理器(CPU)設計特殊,很難驅動一般軟體,推廣不易,松岡聰也承認:「它不是商業成功的機器。」

基於這樣的反思,理研在設計富岳時,大膽改變方針,決定要打造一個相容性高的超級電腦,於是採用了英國安謀(ARM)公司設計的技術架構。日本軟體銀行集團2016年收購安謀,提供半導體設計圖給客戶,已經在全世界建構了巨大的生態系,2019年採用安謀技術的半導體出貨量達到228億顆,占半導體總出貨量的34%;尤其在手機等行動裝置方面,半導體的市占率高達90%。(延伸閱讀:軟銀急售Arm,為何只有NVIDIA出價?

不再堅持日製 台積電助拳

《鑽石Online》報導,「京」的富士通製CPU採用SPARC(可擴充處理器架構),但SPARC的市占率小,在程式開發工具等方面處於劣勢。最後富岳的開發團隊仍決定採用安謀的技術,關鍵原因是,安謀的軟體開發環境等生態系完整。這次富岳能這麼快速在疫情時派上用場,也要歸功於它的相容性高。

另一方面,為富岳製造CPU的則是台灣的台積電,使用的是7奈米製程技術。回顧當年,「京」的CPU由富士通的三重工廠(現已賣給台灣聯電)生產,從設計到製造全部是日本製。如今日本已經沒有最先進的半導體廠,正因為安謀和台積電聯手,富岳的CPU「A64FX」才能兼顧省電和高性能。儘管富岳的計算性能大幅提升,耗電量只要「京」的3倍左右。(延伸閱讀:英特爾考慮委外製造晶片,美國半導體時代結束?台積電火拚英特爾 一場天王的跨界交鋒

各國競相開發超級電腦,因為隨每秒計算次數增加,精準度也跟著提升,除了醫藥方面,還可望應用在AI學習、開發化學新材料、預測地震或海嘯等大型災害帶來的衝擊等。正如疫情時即時發揮作用一樣,富岳未來可望解決許多先前難解的社會問題。

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