智慧製造2019.05.07

巨量資料時代的運算處理

飛飛

物聯網 雲端服務 創新

每次天文觀則成果總會帶來全球一片驚呼聲,而在這些突破性成果的背後,更代表著一次次科技成功躍進。不只是商業化應用,從天文觀測、氣象預測、藥品開發直到人體探索,現今科技的腳步都無法跳過資料處理而前進;或者更確切地說,如今資料處理的發展已成了關乎各個領域發展的其一核心關鍵。

物聯網已開展序幕的當下,巨量資料處理愈發浮現檯面。然而,針對巨量資料處理的運算處理早已於 1960 年代即開始發展。  Supercomputer 超級電腦即是專為處理巨量資料的特殊電腦。我們一般的電腦,即便是時下的多核心處理器,基本上仍是以序列運算處理,即一次一個運算任務。Supercomputer 則結合多元運算處理單元,將單一任務分配給眾多運算處理單元,因此得以高效率運算巨量資料。截止 2018 年底,世界上最高效能的超級電腦總共結合了 40,960 組處理模組;個別模組均配置了 260 個核心處理器,也就是超過千萬個核心處理器可同時處理運算。當然,運用多重運算處理亦涉及如何高度順暢協作。隨著網際網路日趨精進發展,目前也發展出可連結地處各方核心處理器的協作運作機制。

以此協作機制超過一定數量時,同時代表物理極限隨時可能顯現,譬如:電力、體積等。因此巨量資料的運算處理,也可能因此受限。Quantum computer 量子電腦是目前超越最基礎電腦 0 與 1 二元概念的新型態電腦。其每個零維度都可同時為 0 或 1 兩種形貌,並隨時隨地都可以不同比例變換於 0 與 1 之間的無數樣態,從而其運算效能也就等同幾乎達 2 的 n 次方倍數於一般二元電腦世界;然而,正由於其隨時隨地可能變化的無數樣態,因此量子電腦尚無法如同超級電腦般用於可控制的運算過程,而更適用於以一套規則運算巨量(亂數)資料的模擬預測,例如:天文現象、天氣預測或是人體 DNA 演化等。再者,目前的量子技術仍具諸多如溫度等環境限制,同時量子電腦的可能應用也還侷限於金字塔端領域,如國防、學術研究等。不過,光是剛達到 2 的 50 次方之值的時下最頂尖量子技術,已是恰巧能超越目前全球最高效能超級電腦的運算能力,所以未來量子電腦處理巨量資料的超極限效能擴展,已是萬眾矚目,也或許指日可待。


從巨量的角度而言,萬物聯網並非創新。事實上,宇宙萬物都是相應相生。巨量資料處理只是打破我們人體感官極限,透過運算連結資料,從解構至建構,試圖更深度理解事物運理,突破自古以來的僅止現象觀察所獲。如果說 Supercomputer 是持續以物理方法突破量的極限,Quantum computer 就是以概念創新突破運算形態。曾經 0 與 1 是起點,而如今 0 與 1 之間是無限個未來,解構與建構並非對立,而可以是互為相生。黑洞初登場之後,是否未來量子電腦將帶我們看進黑洞裡? 5G 通訊商用化之後,萬物聯網將帶我們走入星際生活?且讓我們繼續看下去。

延伸討論

智慧製造

關於感測器的兩三事

飛飛
感測收集的資料囊括類比、數位兩種訊號輸出。一般自然界的連續波都屬於類比訊號,包括:風速、太陽幅射、光強度、聲波、電波等;由於數位時代電子儀錶的蓬勃發展,許多感測器均已能轉化類比訊號為數位訊號,方便數位資料處理。隨著科學研發成果進展愈發豐碩,人類對環境中的基本物質愈發瞭解,透過物理特性(如:聲波回傳測距、幅射能反應為熱感指標等)、化學變化(如:特殊物質遇特定氣體產生濃氣味或色變的氣體偵測等)等感測指標也已愈發多元又精密,還能以不同感測數據交叉比對,滿足高精準度要求的感測結果。
智慧製造

感測器怎麼裝?

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時間不回頭,感測回報的數據也沒有重來的機會。精準度當然是毫無疑問的考量。然而,感測器的裝設還牽涉成本,這其中除了裝置的初始成本,還必須考量維護成本、耗能成本等。因此,感測器的裝設看似簡單概念,實行起來倒像是裝置藝術了。這話怎麼說呢?
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晶片所面對的 5G 物聯網新需求

飛飛
晶片的設計與製造,始終都是效能、耗能與體積三角點之間的完美平衡。過往,資料處理具備像是電腦、行動裝置等獨立專用裝置,無非強調運算速率提升、記憶體存取速度加快等規格優越性,如今資料處理體系走出專用裝置,結合種種用途各異的電子物件,還有供新型雲端體系所承載巨量資料流處理的共享伺服器新興市場,再加上迎接 5G 所帶來全新通訊技術與規格的通訊功能,晶片產品進入了另一階段的新技術考量及挑戰。