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國網中心 簡介

江國寧 主任

財團法人國家實驗研究院 國家高速網路與計算中心

2011/3/17

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一、國網中心概況

二、基礎設施與核心技術

三、跨領域整合研發與應用

四、未來發展方向

簡報大綱

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一、國網中心概況

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隸屬於國家實驗研究院

颱 風 洪 水 研 究 籌 備 處

陳文華院長

李羅權董事長

海 洋 科 技 研 究 中 心

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國家高速網路與計算中心

全名 國家高速網路與計算中心（簡稱國網中心）

成立沿革 民國80年成立，原名「國家高速電腦中心」，隸屬國科會；民國92年轉制財團法人，隸屬於國家實驗研究院

年度預算 約新台幣8億（90％預算來自國科會）

總人力 224人(51%研發、22%工程人員；15%博士、50%碩士)

營業項目 高速計算及學術研網之設施建置、

服務與研發

地點

竹科(高速計算維運中心, 82年啟用)

中科(格網維運中心, 97年啟用)

南科(網路維運中心, 94年啟用)

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組織架構

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組織分工

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高速計算：以新竹為據點，主要功能為高速計算與儲存，兼具國網中心之行政機能

前瞻系統：以台中為據點，主要功能為格網中心，同時是國網中心高速計算、儲存及網路之備援中樞

先進網路：以台南為據點，主要功能為網路中心，兼具高速計算及儲存之備援功能

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高速計算

研究網路

前瞻資訊

我國高速計算科學與技術研究發展之唯一開放式國家級共

同設施 (Since 民國80年 ,行政院核定）

推動我國參與下一代高速研究網路連線計畫（Since民國87年 , 行政院核定）

配合政府推動「挑戰2008國發-亞太中樞計畫」（Since民國92年, 行政院核定）

台灣高品質學術研究網路計畫（TWAREN）

台灣知識格網計畫（KING）

建立國家級高速計算中心，集中計算資源，發揮資源共享之效益

設置目的

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將設施/服務與使用者需求密切連結，提供使用者整體解決方案，促成科學新發現

與學研界共同研發，創造技術突破，對台灣社會經濟產生貢獻

為國家建立優質高速計算與網路資訊基礎設施，提升國家科技發展所需之基礎能力

引入前瞻技術，開發加值系統，培育相關領域之人才

成為國際級高速計算中心，促成科學發現與技術創新

促進/研發角色Enabling Role

基礎/服務角色Fundamental Role

任務與定位

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建置與維運高速計算及先進網路基礎設施，提供優質

服務及專業諮詢，滿足產學研各界研發之基本需求

建立應用前瞻技術，深化專業技能，開創具社經效

益之技術加值服務。

與具潛力之專家學者合作，提供完整解決方案，

促成其重大科學發現。

結合國內外研發團隊，協同研發突破科技，拓展

國際聲譽與地位。

厚植高速計算與先進網路專業人才，充實國力。

引領新興國家提升人力素質，成為國際技術典範

及技術輸出國家。

服務

研發

育才

發展目標與策略

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擁有國內唯一共用之大型計算平台及開放之網路設施。

為國內唯一提供計算、網路、儲存整合服務之國家級實

驗室。

具跨領域專長，高度整合資訊、工程與科學領域。

三大科學園區設立服務據點，支援國家高科技政策發展

，具三地互相備援之優勢，兼具科技整合與貼近地區性

需求。

中心獨特性

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二、基礎設施與核心技術

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高速計算主機

分散式平行電腦系統

計算總能量 31 TFlops，最大主機26 TFlops，國內最大且入全球超級電腦排行榜最多次單位

每年>700計畫使用，支援專用計畫> 30件，系統使用率已呈滿載；並提供適合各領域高速計算所需的套裝軟體與資料庫達40個。

舉辦高速計算共用平台校園巡迴會與用戶研討會，增進用戶需求瞭解與互動，以提升服務。

開發異質主機串連技術，有效串連成大主機，擴大計算能量及服務面 IBM Cluster 1350

HP Superdome II 88 Cores/1T memory

HP XC6000

Cluster 384 CPUs/

2.0 Tflop/s

HP Superdome 128 CPUs/ 642.9 Gflop/s

IBM P690 A

96 CPUs/ 415

Gflop/s

IBM P690

256 CPUs/

737 Gflop/s IBM P595

418 Gflop/s

高速計算主機-國內唯一共用之大型計算平台

提出「高速計算共用研究平台建置計畫」，推動高速計算平台為「第八次全國科技會議」決議及「國家科技政策」措施。

26.6 TF (Rmax)

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自組叢集電腦

Formosa1 Cluster – 92年

國內首座自建正式對外服務之大型電腦叢集系統

，曾排名世界TOP500第135名(92年11月)，整體

效能：理論值1,680 GF，效能達成率 57.9%

Formosa2 HPC Cluster – 94年

國內首座自建之服務用的64位元大型電腦叢集

系統，首座採用64位元雙核心架構與InfiniBand

高速寬頻網路架構對外服務的叢集電腦，整體效

能：理論值1.654 TF，效能達成率: 73%

未來擬自建下一代叢集電腦Formosa 3 採雲端計算技術(Cloud Computing)

採用虛擬化技術(Virtualization)

支援節能運算(Green Computing)

Formosa1

Formosa2

國網中心負責中介軟體開發與系統效能調校

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三地儲存備援

儲存設施： 硬碟500 TB/磁帶1.2 PB

支援學研界使用,總計包含中研院、各國立大學及政府機構共18個合作計畫。

國網中心在所屬的新竹、台中、台南三地分別建置磁帶與磁碟儲存設施，透過中心維運的TWAREN骨幹網路，將三地由SAN儲存架構所串接的儲存系統，連成一個具有異地備援的資料儲存網。

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資料儲存設備：國家級三地儲存備援服務

新竹

台中

台南

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軟體與資料庫

提供適合各領域高速計算所需的套裝軟體與資料庫達到40個，使用主機的用戶皆可申請透過網路連線使用這些套裝軟體或資料庫，98年套裝軟體使用量占所有主機總使用量的29%，其他使用者則為自行開發軟體進行研究。

Type Software

工具軟體與程式庫

1. Math. Tools: Matlab

2. Math. Library: IMSL

工程類應用軟體

1. Mechanism: MSC Adams

2. Semiconductor: TCAD

3. Solid mechanics: ABAQUS, ANSYS, LS-DYNA, MSC.Marc, MSC.Nastran

4. pre-&post-processor, CAD: ANSYS ICEMCFD, FIELDVIEW, MSC. Patran, Tecplot

5. CFD: ANSYS CFX, CFD-ACE+, Fluent

6. MEMS: CoventorWare, IntelliSuite

7. Electro-magnetics: Ansoft, MAGIC

科學軟體與資料庫

1. Life Science: GCG, IMARIS

2. Chemistry, physics and bioscience applications: ADF, Amira, Discovery Studio, Gauss View 5.0, Materials Studio, Schrodinger package, Sybyl 8.0, Pandat 8.1

3. Chemistry database: CSD, DiscoveryGate 16

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國家學研網路

維運國內骨幹頻寬20 Gbps，國際線路頻寬5 Gbps，提供學研界具SLA動態線路配置服務

TWAREN / TANet 骨幹網路全年平均可用率99.991%，年度客戶滿意度達96.14%

研究網路連線單位 89個(~50萬人)， 學術網路 骨幹連線單位4062個(~450萬人)

與全球35個研網(IPv4)、24個研網(IPv6)介接，提高特定網路速度

提供多元網路加值服務，含DNS異地備援、Proxy、FTP、GSLB、VPLS VPN、SSL VPN)等

＊TWAREN骨幹網路為一混合式網路平台(含光/VPN/IP網路)，並同時供台灣研網、TANet及計畫性光網路使用，維運管理複雜性高

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資訊安全技術

建置誘捕網路與惡意程式資料庫

建置高密度誘捕系統，偵搜超過三千種惡意程式

建置台灣區惡意程式資料庫，並連結國際資安

組織建立交流通報平台

延伸資安研發能量幫助政府單位建置資安防禦機制

受邀國內各界專題演講與教育訓練，幫助資安人才培育2,500人次

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研發惡意程式檢測系統與鑑識技術

開發TWMAN自動化惡意程式診斷工具，可供各界下載以快速診斷惡

意程式行為與反制機制（TWMAN: Taiwan Malware Analysis Net)

研發數位鑑識技術，提升資安分析效率

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企鵝龍DRBL 再生龍Clonezilla

適用完整系統備份、裸機還原或災難復原

適合轉換成純自由軟體環境

(Diskless Remote Boot in Linux )

獲2008年行政院科技貢獻獎

至今下載人次約200萬人次，國內使用單位超過500個、國外使用超過60

個國家

自行開發 21 個節點的雲端實驗平台並提供給外界使用，2009年累計執行7758個 Job，服務37 個學術單位、5 個研究單位、19間業界公司，計有516人註冊。

雲端運算：獲邀國內外演講數場，同時獲邀相關產業與學界導入諮詢，幫助雲端運算人才培育，降低各界進入門檻，促進產業升級。

中介軟體研發

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核心技術

高速計算 高速計算與大尺度計算技術

科學視算、生物影像

科學與工程計算應用

分散式系統 (雲端計算軟硬體)

格網系统技術、格網中介軟體環

境觀測格網、高解析數位地球

醫療格網

先進網路 網路監控與管理

光通路整合管控技術

IDC資料中心 異地備援與資料探勘

學研界 政府機構 產業界

高速計算主機 高效能異地儲存設備

高品質學術研究網路(國內骨幹/ 國際連線)

科學與工程應用軟體與數值資料庫

服務對象

核心設施

核心技術

雲端計算技術

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三、跨領域整合研發與應用

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電腦輔助模擬分析知識庫，

提供跨領域模擬分析

分析領域：結構、機構、振動、碰撞、流體力學、噪音等

應用層面：汽車、工具機、風扇、氣動釘槍，微機電元件等

汽車碰撞模擬

生物力學模擬

旋轉式生物流體感測器

工程與科學模擬

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探討人體循環系統(如心血管系統與呼吸系統)之力學行為與病理發生機制(如腦動脈瘤、睡眠呼吸中止症)

虛擬手術診療平台之開發

醫療器材之研發與設計

顱骨補片製作平台(可播放Video)

△P = 107.1 Pa △P = 44.5 Pa

Before surgery After surgery

△P = 10 Pa △P = 6.3Pa

Before surgery After surgery

睡眠呼吸中止症手術前後模擬

心血管支架設計研發

醫療計算與模擬

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導入軟體輔助設計與製造(CAD/CAE)工程,建立以系統設計為主之光電研發能量

輔導廠商光學元件之設計開發及技術轉移

研發領域：直下式背光模組、邊光式背光模組網點、雙面背光模組最佳化、高亮度微結構、網點最佳化方法開、LED照明、鏡頭開發、投影鏡頭…等

LED背光模組之最佳化設計

照明系統設計

鏡頭開發

光電模擬

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科學視算與虛擬實境

科學視算 以電腦圖學相關知識，提供合宜人機互動介面，協助使用者將電腦模擬運算出的大量數據轉 成圖形或動畫，讓原本 複雜的研究成果容易觀 察分析

虛擬實境

增強科學視算的表現效果，使其呈現方式更多元化

應用領域 生物資訊模擬 地理資訊模擬 醫療模擬 科學模擬

水流模擬 3D GIS Taiwan 人腦神經模擬 虛擬鼠模擬

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花東縱谷與秀姑巒溪 台北淹水警戒區域顯示

台北101建築物3D模型 新竹科學園區建築物3D模型

科學視算與虛擬實境-3D GIS Taiwan

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即時高解析影像監測系統

已應用於海底高解析影像監測系統

全球唯一長期珊瑚礁生態系影像觀測

於核三廠內即時環境監測，供台電南展館展出(每年30萬人參觀) ，協助海科中心完成蘭嶼珊瑚礁場址觀測網

88水災塔羅灣溪廬山吊橋附近立體取像(災前\後比較) 現場連線至墾丁核三廠入水口 - 珊瑚即時串流

影像與數值串流觀測平台(video streaming)

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生技與醫療資訊

開發高解析3D影像分析工具

讓研究人員以此解譯腦神經

訊息傳遞路徑

自行開發三維影像展示軟體

發展全球第一個網頁互動3D影

像資料庫服務系統

吸引諾貝爾獎得主James

Watson (生命遺傳信息傳遞物質

DNA結構發現者)來訪

腦科學相關蛋白質結構/分子動

力學計算，提昇高分子動學計

算模擬速度

諾貝爾生理醫學獎得主James D. Watson博士造訪

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防災應變格網

開發防災應變格網，技轉成為水利署汛期必要作業平台，亦為水利署長期之施政重點

成功進行河川3小時洪水預測及預警，獲選NSC 98年年終記者發表會成果

於88水災時，運用環境格網之資源，提供資料以協助政府單位即時了解災區情況，以做適當決策；提供現場360度之風災前後景物比對，以供地質學者分析研究，進而可以使得地質學者做後續之相關環境建言。

防災應變格網- 水情影像監控中心

劉院長於卡玫基颱風期間視察典寶溪淹水狀況-即時影像由防災應變格網提供

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跨國跨領域網路應用

成大醫學院與捷克中央軍醫院之高畫質影音串流之現場眼科手術連線

(TWAREN and CESNet; 2007/10)

2008/9在CESNET08研討會之胃視鏡展示 ，共八個地點(包括日本、台灣、義大利、西班牙與捷克)

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醫療科技營運服務新模式: Medical Grid

即時互動的資訊服務平台

完整的居家照護醫療體系

氣喘手機照護服務（2006年5月啟用）

國網中心、中華電信、長庚醫院攜手合作

氣喘手機照護：國網、中華電信、長庚 氣喘格網：氣喘手機照護服務設備

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多方溝通合作平台(Co-Life)

98年度線上會議計16,008場，使用人次為92,626人次，線上演講計2,972場，使用人次16,730人次。節省大量差旅費用，促進溝通與合作機會。

協助大專院校跨領域課程：促成51個學校，84個系所間開辦57門課，提升學術教學品質與師生溝通，減少交通節能減碳，增進研發效率 。

提供科普教育展示網路平台--知識大講堂：擁有202場重量級之科普演講，53場網路直播，累計224,679人次點閱，對台灣科普教育產生實質影響。

協助網路課業輔導--數位學伴平台：大學生與中小學學童，以數位平台方式促進數位學伴間之互動與經驗交流，陪伴學童學習及成長。促成38個中小學學校，27所數位學習中心，共有469位中小學童受惠，515位大學學伴參與服務。協助偏遠地區學童的課業，打破城鄉距離，降低偏遠地區的數位落差。

積極推廣各種應用

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四、國際合作與影響力

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國際合作 (1)

積極參與國際合作聯盟

與世界各國研究機構展開交流合作，經常邀請或參加國外學者專家舉

辦各式國際研討會、研習營、專題演講、亦透過多項跨國性合作計劃，

加速提升國內科技研究水準，與各國科技研發同步。

藉由國際合作計畫與國際相關機構的接觸，並提升國際地位

NSF CDI Type II 全球湖泊生態觀測網之 Cyberinfrastructure 建

置與其科學應用研發: 220 萬美金, 共4年 (10~13) [已核可]

Gordon and Betty Moore Foundation 全球珊瑚礁與湖泊生態觀

測網之建置與科學發現: 110萬美金, 共 3 年. (08~10)[執行中]

歐盟 FP-7 海洋與環境串流影像資料之人類知識蒐集與詢問, 140萬

歐元, 共 3 年. (10~12) [已通過]

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國際聯盟名稱 內容

PRAGMA

此為NSF補助聖地牙哥超級電腦中心主導之寰太平洋格網組織，自91年3月創立至今，國網中心為創始會員，會議主導亞太應用之發展，並與美國之國家級Teragrid連線之決策。組織以「促進環太平洋地區格網研究機構研究交流、奠定正式合作的基礎」為宗旨。

APAN/APGrid

此為亞太主要的網路會議，台灣為主要的會員國之一。因格網整合網路與計算資源，其格網部分與亞太格網組織Apgrid合作，並成為國際與國家級應用的主流，國網中心因此加入其格網決策與發展委員會並持續參與並影響其後續發展。

HPCAsia

此一會議為亞太地區主導之高效能會議，約每1年半至2年舉行一次，國網中心為創始會員，並舉辦第一次會議。主要是觀摩亞太區高速計算發展現況。

SC Conference

此為國際最重要的年度高效能計算相關之會議與展覽會，NSF每年以此評比各補助國家實驗室與研究單位之成果，國網中心自1998年貣每年參展，以它為國際合作平台，更新國際高效能計算發展潮流，並與國際組織聯合計算，參加國際計算大賽等

OGF 全球格網論壇為Argonne 國家實驗室主導的全球格網相關標準發展之會議，國網中心需觀摩並努力加入其標準制訂之工作小組。

國際合作 (2)

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建立國際影響力

共同發貣環太平洋格網聯盟PRAGMA (2002年)，任副主

席、指導委員會2席，共同領導國際格網發展

共同發貣全球湖泊生態觀測網GLEON(2005年)，任指導

委員會1席，主導全球觀測資訊平台發展，共20國350個

科學家參與

共同主導全球珊瑚礁生態觀測網CREON(2005年)，任

Program Committee，美台澳三國40個科學家參與

任亞太經合會APEC Tel DSG之召集人，為台灣首次當選

國際自由軟體組織OFSET 華語區之副主席，主導OFSET

華語區教育相關自由軟體之開發與推廣

任APAN LAMBDA working group 聯合主席，共同領導

亞太區光網路的規劃與發展

任SC09 Program Committee

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五、獲獎事蹟

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國家重大科技貢獻獎

國網中心3年間2度獲行政院科技貢獻獎

「生態格網」獲得95年行政院科技貢獻獎，對生態的永續觀測與民生

福祉有重大影響。

「高效能計算平台DRBL/Clonezilla軟體的技術發展與推廣應用」獲得

97年行政院科技貢獻獎。再生龍Clonezilla獲全球最大之自由開放原始

碼專案服務Sourceforge 評選為2010年1月的Project of the month.

「生態格網」與「果蠅嗅覺神經網路3D圖譜之建立」獲選為國科會「 50

科學成就」(國科會50 年 50 個重大科學成就)主題

95協同國際生態研究發展之生態格網獲獎

96年與清大江安世團隊合作之果蠅腦部基因研究獲獎

97年開發之自由軟體DRBL/Clonezilla團隊獲獎

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國內外重要研發獎

國研院傑出科技貢獻獎

「醫療計算虛擬手術平台—顱骨破損之補骨製作軟體開發」

獲97年技術類秀姑巒山獎(第三名)，是與長庚醫學中心合作成果，已應用在臨床，且有技轉成果

「醫療計算虛擬手術平台—睡眠呼吸中止症影像診斷平台」獲98年度技術類雪山獎（第二名）的殊榮，是與長庚醫學中心合作成果，快速診斷協助醫師嘉惠病患。

「醫療格網」獲97年「技術服務類」雪山獎(第二名)

「Co-life合作科技與教育整合平台」獲97年「技術服務類」馬博拉斯山獎(佳作)

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2007年 DRBL軟體獲法國自由軟體競賽首獎

2008年 8月IEEE Cluster/Grid 2008國際競賽Data Analysis Challenge - The

First International Data Analysis Challenge for Finding Supernovae第二名

「可攜式Linux Live環境客制化打包工具」在2008年7月榮獲第六屆Linux黃金企鵝獎之「研發創新獎」

2009 Monitor Grid 獲企鵝黃金研發首獎

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四、未來發展方向

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提供國內學研單位優質之高速計算、儲存、格網及網路使用環境

建置學研界使用之整合雲端運算環境，提升科研競爭力

建置大型電腦叢集系統，將經驗與業界分享，促進硬體產業升級

建置、維運三地異地備援之資料中心，對外提供服務

發展高速計算相關中介軟體，累積軟體研發實力

發展資安服務關鍵技術及資訊安全重點應用

延攬與訓練國內具跨領域專才，

進行大規模跨領域整合型研究

強化產業合作，提供業界軟體研發

測試環境，協助促進軟體產業升級

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未來發展方向

與華新麗華簽訂合作備忘錄

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更多資訊請參考

www.nchc.org.tw

Thank you! Thank you!