迎接下世代摩爾定律,「每瓦效能」成新典範!
迎接下世代摩爾定律,「每瓦效能」成新典範!

摩爾定律(Moore’s Law)長期以來一直是半導體產業的發展路徑圖。一開始被視為是一種預測(晶片上的電晶體數量大約每兩年會翻一倍,而相對成本會下降),後來它成為產業演進的藍圖與自我應驗的預言,舉例來說過去一個12平方毫米大小的處理器只能容納的下大約2,250個電晶體,進步到現在每平方毫米隨隨便便就能塞進超過1億個電晶體。

隨著每代的電腦與行動裝置功能變得越來越強大、外型設計更流線,這一路的進展改寫了用戶體驗、推進了更銳利的數位影像、高傳真遊戲,以及越來越精準的語音及影像辨識。不過,當摩爾定律已經接近尾聲,那接下來的發展呢?

科技發展對氣候變遷的衝擊

摩爾定律構想提出時,運算技術才剛萌芽。儘管科學家Eunice Foote Newton早在1856年就首次提出溫室效應,我們人類才剛開始探討自身影響氣候變遷的可能性,部份原因是用來進行相關計算的電腦才剛剛開始問市。

過去幾乎沒人留意到氣候與電腦消耗的能源彼此間有任何相關性,主要原因是電腦雖然是個吃電怪獸,但在1990以前,個人電腦的數量跟現在比起來還是少的可憐。

把時間從1856年快轉到21世紀的現在,連網已變成基本需求,從醫療資訊到採購食品雜貨的幾乎所有東西都可以在網路上進行。網際網路就是「機會」的代名詞:資訊在網際網路上進行共享、學習也透過網路進行、徵人廣告也在網路刊登。基本上,不上網,就沒機會。

Arm
圖/ Arm

多數人都理解數位落差以及數位落差帶來的影響,但全球仍有37億人無法完整使用數位科技。縮短數位落差是道德上必須履行的責任,但也為科技界帶來新的難題:該如何減輕加上這37億名全新數位使用者帶來的環境衝擊、讓所有人隨時隨地都能連網,又不會災難性地加速氣候變遷?

很明顯地,我們不能只專注於運算力的提升。從同樣的晶片搾出更多的效能仍是重要的考量,但每瓦效能才是新王道。但除了瓦數本身,還有能源-長期下來被消耗的電力。

「每瓦效能」與「總消耗電力」這兩者都很重要。例如,資料中心除了把每一台伺服器的功耗控制得宜之外,還必須把整體營運的能源消耗降到最低。行動裝置除了受到電池容量的限制,其瞬時功率則受到整機的散熱設計所限制。

又例如,由太陽能電池驅動的感測器,雖然可以使用大量天然的能源,但是擠出來的電力非常有限。我們設計產品的目標,是在電力、能源與熱量這些挑戰下,擠出每瓦更高的效能,才能夠將全球電子裝置的能源消耗降到最低。

庫梅定律:運算效率的研究

史丹佛大學教授強納森‧庫梅(Jonathan Koomey)於2010年創造了「庫梅定律」(Koomey’s Law)這個名詞,它說明每焦爾耗能的運算次數趨勢。這個數字在1945年到2000年之間,每18個月會加倍(相當於每10年多100倍),之後則會慢下來;2000年以後大約每2.6年才會加倍(相當於每10年成長16倍)。

庫梅定律被普遍用來衡量運算所需的電力:從一開始的峰值效率,到最近的日常使用效率。即便根據摩爾定律,裝置的運算能力提升了,它還是得符合對應的功率曲線。

隨著晶片的工作電壓無法再以同等的速度跟電晶體的尺寸一起往下降;這意味設計人員必須努力追求能源效率,因為電壓降低不再是製成微縮理所當然的附帶結果。

這點也反映在工廠的優先順序上。如果要降低整體的功耗,必須要堅決地專注在能源效率:我們現在比過去任何時候,更應該專注在降低運算的碳排放。

研華科技
圖/ Shutterstock

每瓦效能(Performance per Watt):新的典範

你可能沒有意識到,每天全球有將近70%的人口使用基於Arm技術的3C裝置,因此我們有責任協助整個生態系統,以更節能、更能有效減少碳排的方式,共同因應氣候變遷問題。Arm CEO Simon Segars 在今年COMPUTEX的主題演講中,就曾提到「脫碳運算」(Decarbonizing Compute)的觀念。多餘的碳排肇因無效的運算,而隨著網際網路與雲端服務的興起,運算本身就已耗用相當能源。全球資料中心的工作負載可能在未來十年成長十倍以上,降低能耗不能只靠物理性的方法,運算本身就必須得節能,雲端運算需要不同的思維。

摩爾定律與庫梅定律並不是自然的定律,而是對科技發展方向的觀察結果,而我們可以利用它們來觀察未來可能會如何發展。如果依據庫梅定律推斷,就會預期裝置會持續變得更節能省電,而處理器由於功耗極低,甚至還會從所處的環境採集自然能源。

越來越多人把軟體優化到只需要超低功耗處理器。像是TinyML就是把機器學習(ML)工作負載優化到可以只用上幾毫瓦的電力,就能夠運行。

隨著我們開始縮短數位落差、與數十億個科技新用戶分享連網的效益,這種對效率永不停歇的專注將更為重要。如果要避免災難性的氣候變遷,光是保持穩定的功耗與能源統計數字是不夠的;我們必須努力確保這些數字主動降低與減少能源消耗,並在所有運算發生的地方減少碳排放。每瓦效能必須成為新的典範,並引導產品的發展時程,以便從越來越低的功耗限制下擷取更多的效能。

科技是環境問題的解決方案,也是使其惡化的原因。我們要努力的,是讓正面的貢獻必須大於負面的影響,這點對於地球的未來極為關鍵。讓每瓦效能極大化是其中一環,同時也要窮盡我們所有系統中所有可以緊縮功耗的地方,並以更高的效率運算出等效結果。此外,也要觀察系統的運作情況,並以更好的運算能力讓系統的整體系統更有效率。

我們從新聞上看到極端氣候造成的災難並非遠在天邊,現在科技界努力的每一步都能避免氣候惡化。Arm做為運算科技的領導廠商,正處在一個獨特地位可以降低運算對環境帶來的衝擊,讓科技站在歷史正確的一方,成為氣候解決方案與更為永續未來的一環

責任編輯:傅珮晴、陳建鈞

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從300萬創業學費到無抗養殖平台:洺鈞畜產如何借力桃園,讓一隻雞成為畜牧轉型的起點?
從300萬創業學費到無抗養殖平台:洺鈞畜產如何借力桃園,讓一隻雞成為畜牧轉型的起點?

抗生素曾是現代畜牧業控制疾病的重要工具,但當抗藥性(AMR)成為全球公共衛生議題,如何兼顧動物健康與養殖效率,同時降低對抗生素的依賴,也成為畜牧產業的轉型課題。作為桃園市政府青年事務局成立「桃園天際線加速器」的進駐團隊,洺鈞畜產科技正試圖從桃園提出解方,而這個問題,執行長楊舒翔已經思考近十年。

畜牧系出身、研究所專攻微生物免疫與動物疫苗的楊舒翔,走進畜牧現場後發現,面對疾病風險,部分養殖戶仍會在好發疾病的時間點提前投藥。「微生物的成長速度,比我們研發對抗它的武器來得更快。」與其不斷追著細菌開發新的抗生素,他開始思考:能不能從飼養源頭降低動物對抗生素的依賴?

技術做得出來,農民為什麼要用?300萬元換來的創業一課

於是,楊舒翔他投入全程無抗生素養殖(No Antibiotics Ever,NAE),以薑黃、魚腥草等天然藥用植物開發草本配方,搭配飼養管理,協助雞隻維持健康,降低疾病發生後必須使用抗生素的機會。據團隊統計,目前已累積飼養超過200萬隻無抗雞,並透過SGS檢驗雞肝,確認相關抗生素及動物用藥未檢出。

洺鈞畜產研發全程無抗生素養殖(No Antibiotics Ever,NAE),以薑黃、魚腥草等天然藥用植物開發草本配方。
圖/ 洺鈞畜產提供

有技術,不代表生意做得起來。2017年楊舒翔第一次創業,開發草本飼料添加產品,再把技術賣給養殖戶。但對農民而言,改變熟悉的飼養方法不只增加管理成本,也代表必須承擔未知風險。「農民最在意的就是,換了新的方式會不會變麻煩?用了之後,我能不能多賺一點?」

第一次創業最終在2018年底收場,燒掉超過300萬元,卻也讓楊舒翔看懂:無抗養殖要成為產業,不只技術有效,更要讓參與其中的人有利可圖。2020年重新出發,在一位廣告業前輩建議下,他決定不再只賣技術,而是自己跳下來整合供應鏈。這一次,洺鈞畜產開始收購無抗雞隻、串接加工與通路,建立自有品牌「職人雞」;同時依農民、飼料廠與餐飲通路需求,提供添加產品、契作等服務。「技術再好,也要能真正走進現有的商業體系,才有辦法把生意做起來。」團隊也從「賣技術」,轉向可以依市場需求重新組合服務的無抗養殖平台。

不只讓雞不用抗生素,更要讓農民願意不用

商業模式改變後,楊舒翔說服農民的方法也變得簡單。「今天市場一隻雞收100元,我110元跟你收,你要不要跟我做?」透過較高的收購價格,降低農民轉換飼養方式的風險。依團隊統計,合作農民收入平均增加約10%至15%,市場收益再投入產品與養殖技術研發,形成「NAE價值飛輪」。洺鈞畜產也陸續將無抗養殖延伸至生鮮雞肉、滴雞精、常溫滷蛋白等商品,把原本位於養殖端的技術帶進消費市場。

然而,當技術與市場愈做愈廣,第二次創業也出現新的問題:有限資源該押在哪裡?研發如何持續?下一個市場又在哪裡?這一次,楊舒翔開始善用桃園市政府不同計畫與基地,依企業成長需求,補上研發、經營、市場與國際化能力。

從研發、永續到出海,楊舒翔借力桃園「資源拼圖」

楊舒翔很清楚不同資源能解決什麼問題。需要研發驗證時,團隊透過桃園市SBIR等資源持續研究;當多年累積的成果不知道如何向市場說明時,桃園市政府提供的永續培訓與業師輔導則協助團隊盤點過往成果、建立影響力報告,把無抗養殖帶來的農民收益與環境效益,轉譯成企業與市場能理解的永續價值。

產品與服務愈做愈多後,Meet 桃園+的企業業師、前全聯實業股份有限公司副董事長謝健南也協助團隊重新檢視資源配置。他提醒楊舒翔應該要做減法,把有限資源集中在核心業務。「他是真的走過商業的人,才會直接給出很商業、很具體的建議。」對曾花300萬元理解「技術不等於生意」的他而言,這類實戰經驗也降低了第二次創業的試錯成本。

桃園的國際加速資源,則改變楊舒翔對市場邊界的想像。過去他認為畜牧技術的機會可能僅限台灣或亞洲;接觸海外創業者、投資人與產業市場後,他開始確認,降低畜牧業對抗生素的依賴並非台灣獨有的問題,也讓下一階段目標從台灣市場,走向輸出添加產品、養殖SOP與技術服務。近期由桃園輔導的群眾募資計畫,則補上直接面對消費市場的最後一哩,協助團隊把近十年的技術、供應鏈與品牌故事,轉譯成消費者聽得懂的市場語言。取得桃園市政府提供的資源後,團隊也主動追加預算與自身人脈,進一步放大效益。

「所有的資源都在這,你要試著自己去拿,而不是被動等政府來救你。」對楊舒翔而言,桃園提供的是企業成長的支點,「當政府給你資源的時候,你自己也要把事情做好,才有可能借力使力,把自己拱上去。」

從桃園走出去,把無抗養殖變成可以輸出的系統

楊舒翔的下一步是將添加產品、養殖SOP、技術輔導與供應鏈經驗進一步模組化。未來進入不同國家時,不一定複製「職人雞」品牌,而是依當地產業需求,輸出添加產品、養殖技術、顧問服務,甚至整套無抗養殖系統。「當你把這些東西模組化、拆開來之後,就可以直接複製到世界各地。」

從燒掉300萬元才理解「技術不等於生意」,到整合農民、通路與消費市場,再善用桃園不同創業資源補足成長能力,洺鈞畜產第二次創業建立的,已不只是一隻不用抗生素飼養的雞,而是一套讓農民願意做、市場願意買,也有機會向海外複製的無抗養殖商業模式。

洺鈞畜產挖貝募資計劃:https://wabay.tw/projects/drchicken?context=referral_from_marketing&locale=zh-TW&ref=b3edb9d200

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