運算速度快到超乎想像的超級電腦，多採用高效率的網路拓樸系統「胖樹拓樸結構」。成大工科系黃吉川教授團隊，近期研究出具有更高效率的網路拓樸系統，命名為平等拓樸（Equality Topology），團隊以模擬的方式與目前的三層胖樹拓樸結構做效能分析比較，在相同規模設備下，平等拓樸網路計算速度快25%以上，如果規模設備大於三層胖樹，甚至達到E（10的18次方次/秒）等級計算力，此計算效能仍維持在相同的水準，而這是其他拓樸做不到的地方。突破性的研究成果在2018年IEEE電腦、消費電子與控制國際研討會（2018 The Fourth IEEE International Symposium on Computer, Consumer and Control；IS3C2018）200多篇論文中脫穎而出，榮獲最佳論文獎。

曾擔任成大超級電腦中心主任的黃吉川表示，超級電腦能讓原本需要長時間才能完成的設計運算、解決的事情，在較短時間內即可大功告成，國防，氣象、能源、半導體、量子電腦設計都有超級電腦可大力發揮之處，許多大國也都積極發展超級電腦。研發團隊為了研究出比胖樹拓樸結構更好的技術，6年來不在任何期刊發表論文，就怕技術外流，一路走來為了爭取經費費盡心思，研發過程中也不斷遭遇瓶頸與壓力。此外為推廣科技重要性，不斷到國安局丶中科院丶國發會丶國網中心及國內各伺服器大廠演講。但因實機驗證經費龐大，且國內產學研單位並不清楚超級電腦的核心技術。故此學術創業的心路歷程非常辛苦，如寒天飲冰水，點滴在心頭。

平等拓樸相關技術已向台灣、美國、中國、日本、歐盟、韓國等提出專利申請，也積極尋求以平等拓樸來建置次世代超級電腦的實機驗證。黃吉川信心十足的指出，若能驗證成功將是撼動全世界的大事，可望取代現有超級電腦的胖樹拓樸結構，建構出世界第一具1E等級計算能力的超級電腦。

黃吉川強調，有超級電腦才能設計出高性能戰機、潛艦，如果只有軍事工業，不一定能發展出超級電腦事業（如俄羅斯、歐盟）。多年來他率團隊致力於超級電腦的設計與研發也培訓相關人才，2016年帶學生組Tflops團隊參加國網中心「台灣學生叢集電腦競賽」一舉奪冠，2018年學生組Tensorflow隊伍，也在新加坡APAC HPC-AI比賽贏得第二名。

團隊成員也指出，最新全球超級電腦TOP500排名中，前4名分別是美國Summit、美國Sierra、中國神威太湖、中國天河二號，都是採用胖樹拓樸結構建置的，而美、日、中等國家也都在積極開發可達到１個E等級計算能力的超級電腦。但依目前三層胖樹拓樸結構來說，可串接的總體伺服器數量是有限的，要達到1E的計算能力幾乎不可能。目前團隊已經利用平等拓樸，順利完成1E的拓樸設計及計算，結果顯示效能可優於其他拓樸，相關成果目前在撰寫中, 預計投稿於SC19 （https://sc19.supercomputing.org/）。此外，該團隊所研發出的平等拓樸，其效能也優於二層胖樹所建構出的系統（目前市場上普遍使用，其市佔率約佔90%）。相關成果已預備於明年3月在美國舊金山舉行的國際研討會（Future of Information and Communication Conference; http://saiconference.com/FICC）中公開發表。

據了解，全球的科學家對次世代1E等級超級電腦均寄予厚望，美國雖已有科學家用在分析上千次的地震數據後，繪製一份從地殼到內核的地圖，以期了解地震、火山、天然氣或油層的庫存。或建立更高精準度的雲層模型，以進一步知悉全球對各地區氣候變化帶來的衝擊，也有科學家去模擬恆星核融合過程等。這些重大科研項目都需要更強大的超級電腦才能更加快速完成。此外，超級電腦也將可應用於政府提出的5+2產業創新計畫，以及其他高科技產業中，做為台灣下世代設技研發產業成長的核心驅動力，並開創新興的軟體服務產業。（撰文／孟慶慈　圖片／黃吉川提供）