超級電腦結合人工智慧 提升天文科學研究效率

探索太空之外,觀測地球也是科學家重要的任務,由歐洲太空總署ESA主導的哥白尼計畫,就是觀測地球的海洋、土壤、氣候等環境變化,這時候只要靠著超級電腦配合人工智慧,不但可減輕研究人員的負擔,也大大提升研究的效率。

由歐洲太空總署ESA主導的哥白尼計畫,是以命名為哨兵的系列衛星,從地球軌道觀測地球的土地、海洋、植物覆蓋與大氣層等各種變化,從2014年升空的哨兵1A、到去年11月的哨兵6A,目前已經有10枚衛星在地球軌道上運轉。

其中的哨兵3號分為AB兩枚衛星,負責監控地球的海平面變化、海水水質、海洋氣候與森林野火偵測、地表植物覆蓋的變化等等,是地表天然資源管理相當重要的資料來源。但每天湧入數量龐大的資料,要精確又快速地解讀,勢必要動用人工智慧AI。

英國自然環境研究會議研究員史提芬高爾特說明,「我們看到水的顏色變綠(有害綠藻),透過不同影像的視覺比對解讀,以人工智慧大幅超越傳統人力所及,使我們能在幾秒內處理幾千個影像,而不像以往1張圖就要20分鐘。」

英國政府所屬的自然環境研究會議NERC,在西南部的普利茅斯設有海洋科學實驗室,處理哨兵3號衛星影像用的超級電腦就位於此地。研究人員指出,超級電腦能快速處理影像的關鍵,在於運算能力高強的圖形處理器GPU。

較早期的個人或筆記型電腦,都以中央處理器CPU掌管所有的運算功能,包括圖形處理在內,造成CPU負擔沉重,一旦影像解析度變高,處理過程就無法順利進行。因此目前的電腦幾乎都把圖形處理工作獨立出來,由專門的GPU負責。許多在電腦上播放的高解析度影片或是電玩遊戲,畫面能夠如此順暢,就是GPU的功勞。一般的個人電腦,GPU最多不過數百個到數千個核心,而用來處理衛星影像的超級電腦,GPU的核心超過20萬個,是個人電腦的100多到200倍,運算能力自然大躍進。

英國自然環境研究會議研究員史提芬高爾特表示,「我們期望藉著AI讓分析得以自動化,使每一個影像都能以比之前高的解析度呈現,藉此觀察(特定的)小範圍區域,有AI就能全面觀察(整個地球)。」
 
這個超級電腦的全名為「地球觀測用巨量圖形處理集群」,英文縮寫念起來像是馬喬這個人名。美聯社的報導指出,馬喬不只在衛星影像處理的領域建功,過去一年來的新型冠狀病毒疫情期間,也靠著運算能力遠超過CPU的圖形處理器,協助醫療單位進行病毒與防疫的研究。
 

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