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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保育類食蟹獴回來了! 晶睿通訊「安全地圖」賦能南投種瓜溪重開機
保育類食蟹獴回來了! 晶睿通訊「安全地圖」賦能南投種瓜溪重開機
晶睿通訊
晶睿通訊安防解決方案成功捕捉到保育類動物食蟹獴在種瓜溪旁覓食的珍貴影像。
圖/ 晶睿通訊

「當許多地區為防洪而大肆築牆時,我們反其道而行,用減法思維打造全台第一個還野於溪,承洪韌性更佳的生態廊道。」中興大學生命科學系許秋容與Peter Chesson教授,娓娓道來這個位於南投縣國姓鄉種瓜溪的溪望故事,在拆除長近兩百公尺、高四公尺的防洪牆後,逐漸恢復原有生態樣貌。晶睿通訊舉辦第五屆「安全地圖」永續活動,聚焦守護生物多樣性,攜手中興大學社會責任(University Social Responsibility, USR) 「環境韌性與永續」團隊,發起「復育種瓜溪 生態安全地圖」任務,在種瓜溪為動植物構築家園,並導入安防解決方案監測生態,成功捕捉到保育類動物食蟹獴覓食的珍貴影像,期盼更多生物到此定居,讓安全成為人與自然共生的連結。

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中興大學許秋容教授推動復野工程,讓種瓜溪從水泥建設掙脫,復育生態。
圖/ 晶睿通訊

「還地於溪」 復育種瓜溪的願景

2004年受颱風侵襲後,種瓜溪為防洪而築高牆、設固床工,但也形成阻隔和破壞生態系。多年來,護牆出現裂隙、基腳淘空和固床工鋼筋外露,反成安全隱憂。2018 年,許秋容與Peter 教授入住溪畔農舍,倡議用減法思維,以拆牆「還地於溪」方式兼顧防洪與保育,經過努力奔走,最終2023年促成台灣首宗由居民發起的溪流復育工程。目前由中興大學許教授等人所組成的USR團隊持續進行生態監測研究與棲地維護,晶睿通訊則透過「安全地圖」活動,投入技術與人力,共同守護這條重生的溪流。

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晶睿通訊為種瓜溪導入安防解決方案,守護動植物與棲地生態。
圖/ 晶睿通訊

以行動實踐關懷 安防科技讓人與自然共好

晶睿通訊總經理廖禎祺表示:「公司以『關懷』作為品牌催化劑,在2010年智利礦災時,我們的攝影機深入礦坑,記錄受困礦工的生命跡象,將畫面傳給救援團隊,為這場奇蹟營救盡一份心力。在澳洲維多利亞公園,我們運用 AI 解決方案,觀測菲利普港灣的海豹棲地,掌握漁線、繩索等潛在威脅。這次『安全地圖』活動,晶睿通訊攜手中興大學USR團隊,將關懷、守護社會安全的初心,轉化為對溪流生態系與野生動植物保育的投入,讓科技成為人與自然共好的基礎設施。」

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晶睿通訊同仁齊力打造生態池,現迎來澤蛙、蜻蜓、划蝽等動物入住。
圖/ 晶睿通訊

築起安全棲息的家園 讓自然重回生機

在中興大學 USR 團隊引導下,晶睿通訊安防小隊觀察種瓜溪水生昆蟲、原生植物,理解溪流復育拆除水泥護岸前、後對生物的影響。隨後以分組形式,一邊打造小型生態池,並以竹筒為艾氏樹蛙搭建新家;一邊則是整地並清除外來入侵種包括含羞草、香澤蘭和象草等,栽種葦草蘭、野牡丹、金銀花、紫珠、臺灣山桂花和月橘等台灣原生植物,以穩定水土和復育濱溪植被。

連續5年參與「安全地圖」活動的工程師Ben表示:「能親手參與復育工作、為自然盡一份力,是身為晶睿人的驕傲。」首度參加的影像設計師Abbie說:「加入『安全地圖』活動,我看見安防科技能為永續帶來更多正向影響,期待未來將這些現場經驗融入設計工作,讓影像更具溫度與說服力。」

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晶睿通訊邀請DATAYOO悠由數據加入活動,提供種瓜溪生態研究的數據基礎。
圖/ 晶睿通訊

晶睿通訊與DATAYOO悠由數據合作 大數據掌握溪流復育

晶睿通訊發言人暨企業品牌永續室處長謝邦彥指出:「『安全地圖』活動從鄰里社區、教養院、學校、歷史聚落,到種瓜溪,累積上百人次的公司員工一起健檢各場域、提出安全解決方案。透過這些實踐,我們將「安全」的定義從單純守護人,延伸至守護動植物與棲地,看見了安全的多元面向。未來,我們將持續號召產業跨界合作,以安防專業為基石,更廣泛地擴大社會影響力,創造更具包容性的安全價值與樣貌。」

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晶睿通訊員工落實永續行動,與許秋容教授(前排右1)和Peter教授(前排右5)一起合作。
圖/ 晶睿通訊

今年晶睿通訊也邀請以AI大數據推動精準農業的合作夥伴DATAYOO悠由數據,加入行動,透過其FarmiSpace PRO監測服務,使用AI作物監測系統,透過衛星光譜資料運算出的各項作物指數進行分析,提供中興大學USR團隊進行種瓜溪生態研究的數據基礎、以科學化方式掌握自然復育方向,讓科技成為助力。

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晶睿通訊員工分組種植台灣原生植物,以及清除外來入侵種。
圖/ 晶睿通訊

此次棲地復育行動已有初步成效,晶睿通訊員工打造的生態池,很快地吸引澤蛙、蜻蜓、划蝽和龍蝨等生物入住。許秋容教授表示:「企業主動提案,並願意帶著公司同事親身參與,是實踐復育行動最具力量的表現。透過晶睿通訊的安防專業與志工投入,以及AI解決方案帶來長期生態監測,讓我們加速復原種瓜溪的生態系,讓更多人看見人與自然的共好。」

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晶睿通訊員工協助復育種瓜溪,已收穫初步成果。
圖/ 晶睿通訊

【關於晶睿通訊VIVOTEK】

晶睿通訊在2000年於台灣成立,2011年在台灣證交所上市(股票代號:3454),陸續與全球夥伴建立策略聯盟,成功攜手逾100個國家、超過200家授權經銷商合作,且於美國、日本、荷蘭、印度、墨西哥等地設有子公司或辦公室。晶睿通訊擁有20多年經驗,以深耕影像及音訊的領先技術能力而廣受市場認可,聚焦台灣研發、生產、製造基礎,致力發展IP攝影機、影像管理軟體、雲端安防服務,更將人工智能、邊緣運算等廣泛應用於服務內容。2017年,加入全球電源管理解決方案領導品牌台達集團,成為樓宇自動化業務安全與智能的核心事業之一。自從2021年進行品牌銳變後,朝向更安全、更智慧、更永續的品牌前進,更於今年發起「MAKE TOMORROW EASIER, TODAY!」宣傳活動,期望深植品牌口號「We Get The Picture」,致力成為全球最值得信賴的安防品牌。更多信息,請見官網 https://www.vivotek.com/

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【關於中興大學USR團隊】

中興大學USR團隊「環境韌性與永續——生態復育森川里共榮」成立於2024年,是延續由成員所發起臺灣第一次的溪流復育 (南投國姓的種瓜溪),以培養人才、支持偏鄉、生態復育及推廣啟發為目標 ; 對應SDGs 6、11和15。連續3年外來種移除吳郭魚從75%降至0和持續增加的生物多樣性顯示「溪流復野 (River Rewilding) 」的價值和生態系的韌性、年度到訪超過1300人次及公司企業參與的加入在在顯現溪流復育的強大生命力和看見未來的「溪望」。更多訊息請見團隊粉專https://reurl.cc/zKZjAQ

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【關於DATAYOO悠由數據】

DATAYOO 悠由數據是一家專注於智慧農業創新的AI數據分析公司,以「用AI賦能農業」為使命。公司擁有超過六項全球專利,能精準運算各類土地相關資訊,協助農企業與政府在作物精準操作、水分管理、作物辨識與產量預測等方面提升效率與決策品質。旗艦產品FarmiSpace是一款AI衛星作物監測系統,不需安裝感測器就可立即透過太空衛星和作物演算法,了解作物生長狀態,協助農企業快速精準判斷施作決策,提升產量和收益。更多資訊請見官網https://datayoo.com.tw/

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