國網中心主任張朝亮：以HPC強化大數據　協助科技創新、產業升級

圖說：新任國網中心主任張朝亮希望強調數據的重要性，因為數據將是未來技術發展與創新的重大關鍵。

2022/05/10 - DIGITIMES 林昭儀／專訪  (文章來源：本文擷取自DIGITIMES。)

高速運算技術在先進國家獲得重視，廣泛應用在科技創新、商業大數據運算以及航太領域等方面。台灣的財團法人國家實驗研究院國家高速網路與計算中心也以高速網路基礎建設和運算能力提供學界與產業重要的高速運算資源。新任國網中心主任由美國太空總署蘭利研究計算中心計算航空科學部門資深研究員張朝亮於4月回國擔任。DIGITIMES專訪張朝亮，了解他將如何運用NASA的經驗來帶領國網中心以及他對高速運算技術未來發展的展望。

問：主任原先是學機械工程，後來卻走上航太流體力學與工程軟體設計的專業，當初是什麼機緣做這樣的跨領域發展？又為何決定放下美國的一切回台灣服務？

我在台灣成長，從年輕時就一直希望能有機會回來貢獻心力，可是卻一輩子都在幫美國人做事，剛好有這個機會，因此就抓住了。如果再等幾年退休後再回來，我已經老了，可能已經沒有體力做任何事。It’s now or never!　

我讀台大機械系三年級時修習流體力學這門課，教授推薦我們看麻省理工學院教授A. H. Shapiro所寫的流體力學科普著作，我對此書為之著迷，發現流體力學其實是數學與物理完美的結合，可以用數學模型完整的解釋很多問題，讓我覺得簡直就是上天賜下給人類的禮物，是我喜愛流體力學的原因。

至於為什麼我會走上軟體領域，其實我成長的時代，電腦並不發達，也沒有修過任何軟體設計的課，但在研究所時接觸到福傳(Fortran)程式語言，產生了濃厚的興趣，借了一本書，設計了一個猜四個數字的程式。一個簡單的程式竟然花一個月才測試完成，結果每個都是對的，讓我非常興奮。念研究所時，開始接觸計算的程式語言，就更認真地去學，也很有成就感，因此找到了真正的興趣。這兩樣學問結合在一起，就變成了所謂的計算流體力學。這就是我後來到美國念博士，並且到美國太空總署就業，主要做的項目。

問：高速網路與計算中心的願景是在「成為國際級高速計算中心，促成科學發現與技術創新」；過去聚焦在環境與災防、生物醫學、科學與工程、數位文創等雲端應用領域，進行深度學習、人工智慧等前瞻創新應用技術與服務研發上。您覺得它在擔任賦能者的角色上還有哪些可以發揮的新領域和空間？未來您會在國網中心推進那些工作？您對它的期許與願景是？

感謝過去幾任主任領導下，國網中心在基礎建設服務(IaaS)、平台服務(Paas)或是支援行政院科技政策，都有顯著的成果。在數位轉型、AI應用、或是資訊安全等方面，過去幾年都有卓越的貢獻。從做為國家級實驗室的角度來看，我們希望扮演HPC及AI技術賦能者的角色，我們除了提供IaaS到PaaS以外，也不斷加強網路措施並引進大數據分析的工具。

在硬體領域方面，我們從2017年開始建造了台灣杉(Taiwania)1~3號超級電腦，而叢集(cluster)不僅有CPU也有GPU 。我要強調這三部機器的速度有一段時間全都是全球排名前500大，這也彰顯了台灣的科技實力。國網過去配合政府施政，在環境災防、生物醫學、科學工程等領域提供平台服務，提供了學研界非常寶貴的高速運算研究資源，甚至包括人文的數位文創，這對高速運算來說是很特別的一點。

在高速網路上，台灣有幾個很大的網路，國網中心想辦法把它們串連起來，把瓶頸解決了，讓各個網路之間可以更順暢連線。行政院的前瞻計畫包括建立5G網路，以及海底電纜與5G的聯網中心，串聯從南到北的光纖高速網路。這提供了一個替代的數據傳輸選擇，可以再往南連結東南亞、南亞等，希望吸引跨國企業和國際組織在台灣設立數據中心。這都是我們可以擔任賦能者的場域。

科技部的6大方向，包括產業數位轉型、精準醫療、5G/6G網路、資訊安全、網路基礎建設等，除此之外，我們也有研究加密科技，以及如何將物聯網及區塊鏈應用到台灣個別的產業中，也到各地去推廣並協助業者導入這些技術。國際企業如微軟(Microsoft)和Google等雲端服務蓬勃發展，國網中心也租用50%的台灣杉2號量能給私有企業經營，服務產業界。這也等於是一種與民間企業合作的新成功典範，在世界各地都不太容易找到類似的例子。

發展數據實力

未來我希望強調數據的重要性，因為數據將是我們未來技術發展與創新的重大關鍵。可從幾個面向來看：首先是如何蒐集數據，例如民生物聯網會用感測器蒐集數據，以及如何運用生物醫學方面的數據等。其次是如何產生數據，事實上很多應用的數據產生，是要靠模擬運算。因此，HPC與建模和大數據分析是密不可分的，這將會是我們未來想發展的重點之一。

拿到數據後，如何確保數據的安全？因此需要資訊安全以及大規模的數據伺服器和高速網路來提供資料鏈的完整服務系統，這都是我們未來努力的方向。

第三，人工智慧模型發展迄今已經相對成熟，許多演算法變化已經不大，但數據品質就成了勝負的關鍵。大數量、一致和完善的數據，就更能訓練出最好的模型。我們希望朝這方向努力，以最有效率的方式取得數據、加工數據、保護數據、將訓練出來的模型擴大應用範圍(scale up)。下一個世紀，可能就是數據的時代，數據將是兵家必爭的領域。

在研發上面，我們除了希望繼續扮演好賦能者的角色外，還希望當好enhancer。過去我們引進了很多人工智慧知識與工具給不同的產業，也證明能夠幫助他們，未來希望強化他們現有的模型。甚至某些產業從來沒想過可以產生數據，我們來幫助他們做到這點，並進而藉由人工智慧模型的應用，提升其生產力。

先前我們和業界的一些成功案例是由業界把他們的需求提出來，以委託計畫方式進行。未來也想延伸與產業的合作，創造更多stakeholder，例如我們發現工程製造上面引進高速運算的地方很少，即便有也僅限於商用軟體。希望可以透過高速運算模擬來協助他們有更深的應用。

我們和學術界與新創也有合作，因為在大數據、AI、高速運算方面，我們能提供IaaS、PaaS和SaaS方面的技術與整合機制，而他們有更特定的專長，一起互補為產業解題。

還有很多業者沒想過可以用HPC設計產品和解決問題，也沒想過資料的運用需要從問對問題開始。台灣從零件到整合為一個完整的解決方案需要一個典範轉移，而國網中心能在當中扮演重要角色。

此外，行政院剛宣布了量子國家隊的組成，從行政院科技部、中研院到各大學的研究單位，都參與其中，包含了硬體的研發，低溫環境技術的突破，再加上軟體。但即便有了硬體、量子位元可以發揮作用，還是需要另一個超級電腦來解讀數據，因此國網也將扮演角色。我們也運用量子電腦運算的概念發展加密技術，未來在量子電腦上也希望能做出很大貢獻。

問：近期低軌衛星成為資通訊產業注目焦點，被視為未來的新成長契機，您也曾在NASA任職多年，可否分享一下，NASA如何運用超級電腦和高速運算在推進航太領域的基礎研究和應用？國網中心又將如何協助產業善用其資源進行科技創新？

美國運用超級電腦、高速運算再加上AI與大數據分析應用在所有的領域上，不只是航太。大家在電視上看到新聞報導說NASA越野探險車到火星地表上去，這個火星探險是如何完成的？首先，在設計火箭的時候，就已經需要超級電腦來讓它提升表現，減少震動，降低載體負荷的影響；發射火箭，經過長時間飛行，到了火星以後，突破那裏的大氣層，然後降落在火星上，這整個的過程都需要超級電腦的運算。

在細部設計之前就已經需要計算分析，設計之後，發現細部問題，就用更精密解析的模擬器來解決。火箭升空後，裡面有個推進器控制方向，那個也是需要計算與模擬，來確保火箭的航向與整體安全。進入大氣層後問題也很大，火箭要降落在火星，需要打開降落傘，才能安全降落，這又是和地球不一樣的概念，因為火星的大氣層成分與地球不同，其成分主要是CO2，可是我們不可能先到那裡做實驗，所以還是用電腦來預測和設計。因此，我們可以說，整個航太產業的發展和HPC模擬運算息息相關，而美國科技為何可以領先世界？它的長處就在善於應用超級電腦運算科技在創新上面，美國這樣的能力是世界第一。

台灣的產業需要改變一些想法，在美國，根本不需要跟產業去推銷我們能用高速運算模擬幫助他們做什麼，因為那已經是一種共識。比如有人可能會覺得，為什麼需要投入那麼多資金創新？大部分業者僅滿足於做零件，而沒有想做出機器或是整套解決方案的雄心壯志。如果要做到整合起來的解決方案或機器，就需要系統整合，並且需要進行模擬。這也是數位轉型所必經的過程。

此外，我們對於如何運用數位分身(digital twin)來解決複雜問題也有一些初步的想法，希望可以藉由跨部會合作，對此做出貢獻。

DIGITIMES 原文網址： https://www.digitimes.com.tw/tech/dt/n/shwnws.asp?cnlid=9&id=0000634269_11L1DV7A7RH9QW8U4NYG1

張朝亮主任簡介：臺灣大學機械工程學系學士、碩士，美國賓州州立大學機械工程博士。美國航太總署蘭利研究中心擔任資深研究員至今。他也是美國航空太空學會的副會士。專長為計算流體力學和高效能平行計算，主要研究層流紊流轉換及時空守恆法，能準確預測高速且複雜的各種流體特性與流場行為，尤其在極音速流動及紊流等高難度航太應用領域，在國內外的高速計算相關領域中享有盛名。他開發的設計/工程軟體不僅在NASA使用，也被美國工業界、國家實驗室和學術界廣泛使用。