算盡天下事─創意思考X高速運算

 
2016/05/03 國家實驗研究院國家高速網路與計算中心
 
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2016年3月,谷歌(Google)人工智慧系統AlphaGo與韓國棋王的對奕吸引全球目光,比賽結果讓世人對電腦的強大運算能力驚呼連連。法國新聞社(L'Agence France-Presse, AFP)以「Game over!」為這場世紀對決下註腳,一時之間,人機智力高下的論戰沸沸揚揚。然而,人腦和電腦各有所長,彼此之間不應只有競爭關係,兩者相輔相成所產生的能量,可望激盪精采火花,帶領人類探觸更多奇妙的境地。

隨著科技發展的日新月異,電腦、行動載具的普及,以及新媒體的興起,電子郵件、即時訊息、視訊會議、網路社群、線上購物等,已成為許多人日常生活的一環,其所涉及的資料匯聚、運算、儲存和應用等技術也更加蓬勃發展。在瞬息萬變的時代,速度往往是決勝關鍵,為了因應各領域層出不窮的需求,許多先進國家的政府或大型企業無不積極研發具高效能運算能力的超級電腦,以增進全球競爭力。

我國在1991年即已成立「國家高速電腦中心」,2003年改隸國家實驗研究院,並更名為國家高速網路與計算中心(國網中心),擁有全台灣唯一共用大型計算平台及學術研究網路設施,提供國內各界高效能計算、網路、儲存、大資料分析及科學工程模擬等雲端整合服務,強力奧援相關產業發展,扮演著國內雲端技術先導角色。該中心服務面向相當多元,其中,「算圖農場」建置運算平台,供創作者計算模擬出生動的3D人物、特效與場景;飛行導覽系統可展示環境的變化,提供更完整的災防資訊;大客車車體結構整車翻覆分析可模擬交通工具翻覆車體變形的過程,以作為精進車體安全設計的參考;3D醫療影像處理軟體則能協助研究人員進行精密的生醫影像分析。有了高速電腦,人腦的創意思考和邏輯思維彷彿長了翅膀,不論在文創娛樂、環境防災、交通環境和科學探索等方面,都能開展更寬廣的應用空間。

文創娛樂
電影〈阿凡達〉中,納美人乘著飛龍翱翔峽谷的畫面是否令您心神嚮往?〈少年PI的奇幻漂流〉裡,巨鯨一躍而起的場景是否讓您驚嘆不已?這些逼真的電腦動畫需要大量的高速運算才能完成,然而,昂貴的硬體設備,往往讓許多懷抱動畫夢想的人望之卻步。國網中心以其自行研發建置的雲端運算平台主機,結合高速頻寬傳輸、巨量儲存空間、以及科學模擬技術,於2011年打造全台第一座「算圖農場」。創作者只要透過網路就可以使用超級電腦繪製動畫,不須自己花大錢建置算圖工作站,或耗費時間等待計算結果。

為鼓勵國內各界善用「算圖農場」,同時發掘與培育跨科技與藝術領域的優秀人才,國網中心自2012年起,每年均舉辦「HPC功夫─國網3D動畫全國大賽」,激勵青年學生從事3D動畫創作,學習如何應用叢集計算繪製動畫。本展特精選歷屆得獎作品,帶您進入奇幻的影像世界,一探台灣年輕世代的豐沛創意和無限潛能。

環境防災
影響環境變化的因素錯綜複雜,必須仰賴超級電腦才能分析龐大的資訊量。國網中心利用福爾摩沙衛星二號所拍攝的衛星影像,結合內政部數值地形模型(Digital Terrain Model, DTM),建立全台數位3D模型,可觀察石門水庫在豐水期和乾旱期的蓄水量變化。而「御風者」超級電腦則能模擬45天的降雨狀況,透過統計分析,可使雨量預測更加準確,有利災害的預警。此外,超級電腦也能運算模擬地表向外發出的長波輻射(outgoing long wave radiation, OLR),藉以預測雲層變化及雲量的多寡。
   
交通環境
大客車是國內主要的大眾交通工具之一,安全性極為重要。然而,過去的車體多是憑藉經驗來設計,如其結構強度不足,一旦翻覆,變形的車體容易造成乘客傷亡。國網中心使用超級電腦模擬分析出車體在各種翻覆情況下的變形結果,相關資料可供業者作為設計大客車的參考。除了大客車之外,國網中心也採用普遍度最高的碰撞測試標準(New Car Assessment Program, NCAP),以超級電腦模擬分析小客車在高速行駛時,正面撞上牆壁的過程。設計人員可藉此了解車體結構遭受碰撞後的變化,及其可能對人造成的傷害程度,藉此評估車體的設計或改良方向。

科學探索
國網中心研發的MiiL醫療影像處理軟體(Medical Image Illustrator),可針對不同影像的特性與觀測目的,提供多樣的影像處理及3D即時呈現功能。研究人員運用這套軟體處理老鼠3D影像,將骨頭部分從身體中拆解出來,進行結構分析,運用骨密分析演算理論,可清楚觀察骨質密度的分布狀況。此外,該中心也與清華大學腦科學研究中心合作,共同建立獨步全球的「果蠅大腦神經元影像資料庫」,有助於科學家了解果蠅腦神經訊息傳遞迴路,進而更精準解讀人類大腦的奧祕。

展示圖文(含圖/影像來源)
文創娛樂
環境防災
交通環境
科學探索

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 監製:科技部
 策展:國家實驗研究院國家高速網路與計算中心
 視覺設計:東臺傳播股份有限公司
 
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