180萬美元的任務!無人機隊潛入南極冰層,挖掘氣候變遷第一手數據
180萬美元的任務!無人機隊潛入南極冰層,挖掘氣候變遷第一手數據
2018.01.02 | 機器人

在南極洲,一支由七台水下無人機組成的機隊,將要在本月底潛入南極洲冰層下長達一年的時間,如果水下無人機隊能夠順利在嚴酷的環境中存活下來,蒐集回來的數據將有助於科學家進一步了解,未來南極大陸的冰層融化的速度,以及到什麼樣的程度會影響全球海平面高度。

七艘無人機組隊,找出冰川融化與海平面上升關聯

為了解決氣候科學最大的疑惑,過去以贊助風險極高研究著名的微軟共同創辦人保羅·艾倫(Paul Allen),贊助西雅圖華盛頓大學研發的水下無人機,預計潛入跨越50平方英里的南極海冰棚下長達一年的時間,近距離蒐集冰棚融化的第一手數據。

七台水下無人機組成的機隊預計在2018年一月底出發,這些探測機隊價值高達50萬美元。過去對於南極與格陵蘭冰層的觀測資料,科學家一直掌握不足,因此對於21世紀末海平面上升的高度仍然有極大的不確定性,「我們對於冰川系統的變化性仍然不是那麼理解,更不用說它們如何對應像海洋溫度變暖這樣的巨大外部壓力。」冰川學家Knut Christianson說。

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七台水下無人機組成的機隊預計在2018年一月底出發,這些探測機隊價值高達50萬美元。
圖/ Washington University

南極冰層下的世界一直以來都充滿神秘,隨著地殼的變動以及融化冰水不斷沖刷、切割,巨大的冰棚下充滿大小不一的洞穴和峽谷,冰水跟溫暖的海水在水下世界匯集,隨著海平面上升,了解地球的課題變得更加迫切,七台搭載最新科技的水下無人機將肩負使命,找出海平面上升和南極冰川融化之間的關係。

水下無人機搭配衛星,掌握更廣泛科學數據

華盛頓大學研發的水下無人機,最初是以開闊水域探勘、觀察目的所設計,讓高價科技設備進入充滿未知的南極冰層中的風險極大,「有可能這些機器人不會回來。」華盛頓大學海洋學家Jason Gobat說。

因此華盛頓大學的研發團隊沒有獲得聯邦研究資金的支持,微軟共同創辦人保羅·艾倫出資180萬美元贊助這項研究。過去40年,南極派恩島(Pine Island)冰棚的融冰速度加快了75%,如果融冰速度持續加快,將會淹沒地球上的每個海濱城市。

這次出任務的水下無人機機隊,共由三艘海船、七台有自主動力的無人機、四艘漂浮浮舟組成,透過浮舟的浮力來控制深淺、無人機的機翼來在水中滑行,再搭配冰棚附近的三個聲納浮標進行三角測量,在南極洲上方的一顆衛星也能接收指令,回傳蒐集到的數據,將機器人直接放入水中,可以更準確的蒐集到溫度、壓力、水中化學物質等資料。

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水下無人機機隊,共由三艘海船、七台有自主動力的無人機、四艘漂浮浮舟組成。
圖/ Washington University

過去科技還沒有這麼發達時,科學家都是透過在南極冰棚上鑽一個小洞,再把儀器從這個小洞送下冰棚執行小規模、短期的任務,缺點是這些數據蒐集的不夠廣泛,且只能在小範圍執行。

雖然這趟任務看似對高價、珍貴的儀器來說風險極高,但若能因此讓科學家更準確地預測未來南極冰層的變化,讓人類提早做出因應,就能展現科技美好的一面。

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以晶片的一瓦算力開啟AI新架構!耐能智慧從邊緣到核心,打造臺灣主權算力新典範
以晶片的一瓦算力開啟AI新架構!耐能智慧從邊緣到核心,打造臺灣主權算力新典範

當全球聚光燈都匯集在那動輒使用上萬顆圖形處理器(Graphics Processing Unit, GPU)、耗能堪比核電廠的資料中心時,另一場關乎AI永續發展的運算革命正悄悄發生。這場革命的核心,是如何以更低能耗、更高效率的方式支撐下一世代的人工智慧。而耐能智慧(Kneron)正是這場轉變的推動者之一。

早在2015年,當多數企業仍沉浸在雲端運算帶來的紅利時,耐能智慧創辦人暨執行長劉峻誠便選擇了「邊緣運算」之路的賽道,投入AI系統單晶片(System-on-Chip, SoC)與神經網路處理器(Neural Processing Unit, NPU)的開發。「如果 GPU 是需要龐大設備才能運行的錄影帶,中央處理器(Central Processing Unit, CPU)是性能平庸的 影音光碟(Video Compact Disc, VCD),那麼 NPU 就是能在輕薄裝置中高效運算的 MP3。」劉峻誠用一個簡單的譬喻如此描述著,這不只是晶片製程的改進,而是從架構層重新定義AI運算的方式。

十年磨一劍,如今耐能智慧的NPU晶片已成功進入物聯網、安防、車用與伺服器等不同領域。從智慧水表、穿戴裝置到車用語音系統,乃至企業伺服器與工業應用,都能在有限功耗下執行即時AI運算。合作夥伴從國內上市櫃企業到歐美等地的國際大型企業,都能看見耐能智慧身影,「我們從GPU、CPU進不去的地方出發,讓晶片像樂高積木一樣,從只需一顆晶片的穿戴式裝置,到需要多顆晶片的伺服器,都能使用我們的晶片。」劉峻誠說。

面對算力與能源雙重瓶頸,耐能智慧以新架構迎戰生成式AI時代

面對終端AI應用面臨的「資料流衝突」瓶頸,耐能智慧創辦人暨執行長劉峻誠指出,新世代AI運算不再只屬於
面對終端AI應用面臨的「資料流衝突」瓶頸,耐能智慧創辦人暨執行長劉峻誠指出,新世代AI運算不再只屬於雲端,必須開發能兼容多模態資料並在低功耗環境下運行的自主架構。
圖/ 數位時代

「語言模型和影像模型的資料處理方式完全不同,」劉峻誠解釋到,語言模型要短時間內處理大量資料,但影像模型則需要長時間、連續的低流量傳輸。而傳統AI架構無法同時兼容這兩種特性,這造成了終端AI應用面臨「資料流衝突」的瓶頸。也正是在這樣的挑戰下,成為耐能智慧下一階段的技術突破口。生成式AI不再只屬於雲端,運算正快速轉移至終端,從智慧家庭到醫療、車用、製造現場,都迫切需要能在低功耗環境下即時運行的AI系統。

但更大的壓力來自能源現實與國家安全。劉峻誠表示,GPU架構的能耗與散熱需求驚人,一個大型AI資料中心每年電費可高達60億美元,碳排放量更是巨獸等級。「如果繼續用GPU支撐生成式AI,將會對淨零碳排的目標帶來嚴重衝擊。」劉峻誠坦言並進一步指出,臺灣雖是全球GPU製造重鎮,但本地可用算力有限。「我們製造了全世界近8成的GPU,卻沒有自己的算力,」他語帶無奈,「如果國家級AI應用仍須仰賴境外基礎設施,國家的核心技術與自主權將受制於人,不利於在AI時代掌握主導地位。」

因應這場可能產生的算力主權的危機,耐能智慧決定以「多模態資料流衝突」與「低碳永續算力」這兩項挑戰為目標,開發新世代AI晶片架構。為加速這場技術革命並將臺灣的自主架構推向國際,耐能智慧投入全新晶片KL1140的開發,並成功得到由經濟部產業發展署推動的「驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫」(以下簡稱晶創IC補助計畫)的支持。該計畫在國科會協調與經濟部及相關部會共同合作所提出「晶片驅動臺灣產業創新方案」的框架下,以實質政策補助鼓勵業者布局AI、高效能運算或新興應用等高值化領域的關鍵技術,提升臺灣IC設計產業的國際競爭力與韌性。

從晶片創新到主權AI,晶創IC補助計畫助攻耐能跨入新戰場

耐能智慧透過經濟部「晶創 IC 補助計畫」加速開發的 AI 晶片 KL1140,其效能與能耗表現均顯
耐能智慧透過經濟部「晶創 IC 補助計畫」加速開發的 AI 晶片 KL1140,其效能與能耗表現均顯著提升。
圖/ 數位時代

「KL1140最大的突破在於多模態資料處理架構的創新。」劉峻誠直言其中關鍵。在晶創IC補助計畫的挹注下,耐能智慧得以加速開發新一代晶片,這不僅是十年研發累積的成果,更是政策資源與技術創新的結合,象徵著臺灣在AI架構自主化道路上的重要里程碑。

這項架構革新,使KL1140在效能與能效上都達到顯著飛躍。相較於前一代產品,效能提升6至8倍、能耗比提升10倍、體積縮小至四分之一;以往需10瓦才能運行的任務,現在僅需1瓦即可完成。「你看GPU要加風扇、要水冷,而我們不用,」他笑著說,而這就是低功耗的力量。

這樣的設計,使KL1140成為真正能落地的AI晶片,既可部署於穿戴、車用與工業場域,也能堆疊成伺服器模組,實現了靈活的異構運算(Heterogeneous Computing)基礎建設。透過晶創IC補助計畫的協助,耐能智慧不僅強化晶片設計,更能整合模組、子系統與軟體生態,打造可供企業與政府使用的在地AI解決方案,邁向「AI基礎建設提供者」的新定位。劉峻誠也透露,目前KL1140晶片已開始導入國際主權AI專案,協助能源與環境條件嚴苛的地區,利用該晶片低功耗與高算力的特性,順利發展AI自主。

「我們不是在打造更大的GPU,而是在打造更聰明的AI,」劉峻誠強調。「主權AI的關鍵不只是算力自主,更是能源自主。」他認為,晶創IC補助計畫的核心價值在於讓臺灣的IC設計業者能從單一產品開發,邁向整體系統構建,具備定義新架構、主導新標準的能力。KL1140晶片的問世,不僅讓耐能智慧從邊緣運算邁入AI 核心基礎建設的新格局,更代表臺灣在全球生成式AI時代中,擁有以低功耗、高自主性技術參與未來競局的關鍵實力。

從製造到定義,臺灣AI自主的新起點

在生成式AI帶動的新一輪技術競賽中,算力的分配將決定未來世界的科技秩序。劉峻誠認為,臺灣若要在這場變局中保持主導權,必須擁有能自我定義的架構與技術。「我們不只是為企業造晶片,而是在為國家建算力。」他說。從十年前堅持走上邊緣運算的冷門之路,到今日以KL1140晶片開啟主權AI的新典範,耐能智慧的發展軌跡正體現了臺灣IC設計產業的潛力與決心。未來,耐能智慧將持續推動更高能效、更高彈性的AI架構,讓臺灣不僅能製造世界的晶片,更能定義世界的智慧。

|企業小檔案|
- 企業名稱:耐能智慧
- 創辦人:劉峻誠
- 核心技術:專注邊緣AI SoC專用處理器研發
- 資本額:新台幣6億7520萬元

|驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫簡介|
由國科會協調經濟部及相關部會共同合作,所提出「晶片驅動臺灣產業創新方案」,目標在於藉由半導體與生成式AI的結合,帶動各行各業的創新應用,並強化臺灣半導體產業的全球競爭力與韌性。在此政策框架下,經濟部產業發展署執行「驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫」,以實質政策補助,於113年鼓勵國內業者往 AI、高效能運算、車用或新興應用等高值化領域之「16奈米以下先進製程」或「具國際高度信任之優勢、特殊領域」布局,以避開中國大陸在成熟製程的低價競爭,並提升我國IC設計產業價值與國際競爭力。

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