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修平科大建構 NVIDIA GPU 運算節點 優化工程繪圖與動畫製作的教學體驗

2022/01/03



發展至今屆滿55年的修平科技大學,現已設立工程、管理、觀光與創意等三個學院、15個學系與4個碩士班,是臺中地區頗負盛名的實務應用型大學。修平科大長期以「培育在地人才、促進產業共榮」、「服務區域產業、善盡社會責任」為辦學目標,建校迄今累計培育逾6萬名校友,貢獻社會斐然有成。

修平科大圖書資訊處圖資長姜文忠表示,2018年期間,該校配合教育部的高等教育深耕計畫,提出「符應趨勢,整合產官學研平台,智慧科技導入產業創新,培育學生跨域整合智慧科技多元應用能力」目標,連帶催生智慧製造、智慧商業、智慧觀光等三項子計畫。其中機械系率先響應計畫,於當年成立「智慧車輛組」、開設智慧維修課程,並與Gogoro合作創立智慧雙輪保養維護技術訓練中心。

「從2018那一年起,修平科大逐步啟動AI教學與研究的旅程,」姜文忠說,這個發展趨勢,讓圖書資訊處感到戰戰兢兢。主要是因為,約莫4年前先後建立了兩座超融合基礎架構(HCI),但當時基於預算考量、加上AI風潮還未興起,並未配置GPU;後來3D工程繪圖軟體(CAD/CAM)、多媒體製作軟體等課程需求持續攀升,導致HCI運算負擔加重,效能表現上也未必盡如師生之意;假使還要另外承載AI模組訓練需求,顯然力有未逮。

為紓解上述壓力,姜文忠在去年(2020)中旬以高效能能計算平台為題、提出一份校內計畫,如願爭取到相關預算資源。直至今年初,修平科大正式獲得教育部提撥獎補助款,圖書資訊處順勢取得資源挹注、正式啟動平台建置,隨後就在菁智科技的協助下,順利打造出該校第一座植基於GPU(NVIDIA Quadro RTX 8000)高效能能計算平台。

考量效能與口碑,決定啟用NVIDIA GPU
4年多前,姜文忠觀察到幾個現象,首先是校內電腦教室佈建時間不一,有的新、有的舊,若干老師反應,其負責教授的3D工程繪圖或動畫製作課程被排在老舊教室,礙於電腦設備較為老舊,40、50位師生同時要操作這麼吃重的軟體,確實不堪負荷。其次修平科大的學生辦理助學貸款的比例突破三成,意謂弱勢學生不在少數,他們大多無力購置高規格PC或專業軟體,因此在家中也難以進行練習與複習。考量及此,修平科大部署HCI,再利用這個基礎搭建VMware Horizon VDI,此HCI獨立於教務與行政應用環境,當中不管運算、儲存或網路資源,通通專注提供給VDI運用。

隨著VDI虛擬桌面的啟用,前端個人裝置僅負責顯示、不做計算,所以它的規格是高或低不再重要,學生可運用家中一般PC裝置,連線操作校內的SolidWorks、CATIA或Adobe等軟體,充份把握機會提升專業技能。

在去年,圖書資訊處提出HCI擴建計畫,而且這回要建構的是增強版HCI,旨在建立GPU與VDI整合平台。但圖書資訊處解釋,他們所指的HCI不限於一體機形式,亦可由伺服器與儲存設備組合而成,名詞不是重點,重點在於這個架構裡一定要裝載GPU,且如同前兩座HCI,只會專注支持VDI應用場景。圖書資訊處在效能與需求等考量後,初步決定購置四張NVIDIA T4 GPU卡;另外一併規劃引進HPE的伺服器與儲存設備。

調整細微參數,釋放豐沛運算力
原本圖書資訊處基於性價比考量,選擇採用T4 GPU。然而後來觀察到校內CAD/CAM的教學與課程實作需求旺盛,有必要倚靠更強大的運算能力加以支撐;為了營造優質學習體驗,因而相中NVIDIA Quadro RTX 8000高效能GPU,並將它增列於採購計畫之中。在此前提下,RTX 8000成為修平科大增強版HCI的高效能運算樞紐,與此同時,校方為了讓更多學生能夠同時使用GPU資源,另外決定向NVIDIA購進GRID License 105 U。

在建置過程中,專案夥伴菁智科技的工程團隊不僅展現優異的專業與效率,也充份配合校方在疫情期間制定的人員管制規定,以兩個月時間完成所有設備安裝工作。

「裝機不難,真正的考驗在於後續的細微參數調校,」姜文忠指出,為此圖書資訊處與部份老師合作,以真實課堂情境執行壓力測試,過程中有老師反應出現「記憶體不足」狀況;後來經由圖書資訊處與菁智團隊的討論,決定將每個VDI的記憶體配置容量,從4GB增至6GB,這才使得師生的操作情境轉趨順利,連帶也讓在家中實作練習的學生,享有前所未有的流暢體驗。

考量日後校內AI研究量能必須持續擴增,甚至需要執行更複雜的模型運算,依照現行的運算力,未必能面面俱到顧及上課、研究及學生自由練習等每一個環節,因此姜文忠正在認真籌劃下一座NVIDIA GPU運算節點的部署計畫,讓校內不管是智慧科技應用的學習者、傳承者或開創者智,人人都能如願獲取充足的資源。