資料是人工智慧 (AI) 不可或缺的一環。我們使用資料訓練、維護和驗證 AI 模型。因此，隨著全球不同產業使用 AI 的情況愈發普及，需要更多資料儲存空間的需求也快速增加。根據預估，在 2025 年將會產生約 181 ZB 的資料，預測範圍在 175ZB 至 200ZB 之間。具體而言，1ZB 等於 1,000 EB、10 億 TB，或 1 兆 GB。這是非常大量的資料。事實上，這些資料遠超出我們的儲存能力。全球資料儲存容量預計在明年只會達到 16ZB。
為了滿足日益增長的需求並保持永續性，領先的大規模資料儲存解決方案的領導者 Seagate Technology 正利用 Ansys 模擬技術和 NVIDIA 技術來開發其下一代的 Mozaic 硬碟技術。目前的 Mozaic 3+ 平台以每磁盤可達 3TB 的空前磁錄密度，提供大規模儲存空間。我們預期 Mozaic 4+ 與 Mozaic 5+ 模型將能分別在每磁盤儲存 4TB 和 5TB 的資料。Mozaic 3+ 平台目前為 Seagate 的 Exos 硬碟提供支援，該硬碟具備高達 32TB 的容量。
在 Ansys 和 NVIDIA 的支援下，Seagate 可讓 Mozaic 技術能以前所未有的水準儲存資料，而不會增加耗電量。藉由整合 Ansys Fluent 流體模擬軟體以及 NVIDIA 的加速運算性能，Seagate 得以最佳化並將設計速度最高加快 50 倍、提高效率，以及降低成本，從而為逐漸興起的 AI 相關資料需求，實現更強大的資料儲存解決方案。
Exos Mozaic 3+ 硬碟能保存高達 32 TB 的資料。
Ansys Fluent 平台上硬碟內部流動速度的計算流體動力學 (CFD) 模擬。影像：Seagate Technology。
利用 GPU 運算性能最佳化 CFD
自 45 年前創立以來，Seagate 已生產逾 40 億 TB 的資料容量，目前也提供完整的儲存裝置、系統與服務產品組合。深知現今的儲存需求正面臨不斷擴展的 AI 技術，Seagate 使用模擬與加速運算性能來提升設計與開發。
具體而言，Seagate 會結合 Fluent 軟體計算流體動力學 (CFD) 模擬和 NVIDIA DGX 系統來大幅縮短模型解決時間，進而大幅最佳化設計並提高生產力。
針對想要利用加速運算來加速 CFD 模擬的工程師，Fluent 軟體模擬可提供顛覆性的功能：原生多圖形處理器 (GPU) 求解器。原生實作會執行常駐於多個 GPU 的求解器程式碼，以徹底發揮 NVIDIA CFD 加速運算的潛力。與傳統中央處理器 (CPU) 導向求解器相比，Fluent CFD 軟體可透過此功能在模擬時間、硬體成本和耗電量方面大幅節約。(進一步瞭解 Fluent 軟體 GPU 求解器。)
採用 Ansys 和 NVIDIA 技術之前，Seagate 的硬體包括由 40 核心 CPU 組成的工作站，其導致工作流程耗時又繁瑣。針對網格尺寸約為 5,000 萬個圖元的機櫃層級空氣聲學模型，Seagate CPU 型工作站的執行時間約為一個月，而更精細、更高品質的網格則包含高達 1 億個圖元，所需時間更長。
如今，該公司在 NVIDIA DGX 系統上執行 Fluent 軟體模型。
Seagate 先進機械開發資深總監 Kent Forbord 表示：「有了 NVIDIA DGX 和 Ansys Fluent 軟體，我們能將內部硬碟流體模型的執行時間從數小時縮短到幾分鐘，改善幅度約為 50 倍。」「採用 NVIDIA DGX 和 Ansys Fluent 軟體，我們得以將外部空氣聲學模型的執行時間從一個月縮短為不到一天。縮短解決時間的最終好處是能夠在短時間內評估更多設計，最後實現更優秀的設計。」
打造新一代的硬碟
Seagate 正著手開發新一代的 Mozaic 硬碟，這款硬碟在磁錄密度上表現突出，並結合該公司獨特的熱輔助磁性記錄 (HAMR) 實作。磁錄密度也稱為區域或表面密度，基本上是物體表面每平方英吋儲存容量的測量值。
根據 Seagate 表示，雖然在硬碟中增添更多磁碟可能會增加容量，但其效率不高。首先，硬碟中的每個磁碟都需要使用許多材料。這不僅會增加整體材料使用量，也會提高耗電量。另一方面，增加的磁錄密度可讓每個磁碟無須使用更多材料或磁碟就能儲存更多資料，提供更有效率的方法。基本上，重點在於儲存品質，而非數量。
即將推出的 Seagate Mozaic 4+ 與 Mozaic 5+ 硬碟模型將能分別在每磁碟儲存 4TB 和 5TB 的資料。
磁軌是儲存資料的硬碟上之圓形環或帶。Seagate 即將推出的 HAMR 驅動平台 Mozaic 4+ 正在開發中，而 Mozaic 5+ 則在實驗室測試中展示，兩者的關鍵目標皆是實現更高的磁軌密度。
為了提高磁軌密度，Seagate 工程師使用 Fluent 軟體模擬來評估和最佳化硬碟中的關鍵氣流指標，例如粒子傳輸、風阻阻力和結構勵磁。
在系統層級，它們會針對磁碟機外部的動態勵磁、溫度和壓降建模，以評估整個系統的冷卻氣流。熱分析在設計安全有效的硬碟時非常重要。團隊也會執行空氣聲學模擬，也就是對流動流體產生的聲音建模，以改善系統機櫃和風扇設計。
Mozaic 硬碟讓資料中心能在相同空間內儲存更多資料，進而以更小的體積提供更高的運算性能，並為客戶降低總擁有成本 (TCO)。為了保持精巧，硬碟與 Seagate 較早期的硬碟均採用相同的 3.5 吋外型規格，並使用最先進的材料，包括可因應奈米尺度磁場不穩定性的超晶格白金合金介質。
此外，由 GPU 支援的模擬工作流程可減少材料使用量和耗電量，同時加速設計。
Forbord 表示：「透過更多前置建模與設計最佳化，Seagate 工程師能減少原型設計與實體測試的次數。」「這有助於他們達成縮短設計週期的最終目標。」
Seagate 的 Mozaic 硬碟以最先進的材料與結構為設計核心，能讓資料中心更有效率地在更少空間內儲存更多資料。
為 AI 熱潮加速資料儲存
在業界中，啟用 Mozaic 的硬碟極為與眾不同。硬碟具備更高的磁錄密度，能在相同空間內儲存更多資料，且 Seagate 能利用升級後的工作流程，以更快的速度生產更多的硬碟。
Forbord 表示：「當這些模型大約運行一個月後，就無法再當作設計工具使用。」「整合 Ansys 和 NVIDIA 技術讓我們的團隊得以簡化創新程序，進而有意義地加快上市時間。」
就 AI 相關的資料爆炸而言，Seagate 已準備就緒。
Forbord 補充道：「硬碟佔據了 90% 的雲端資料中心，並將成為儲存大量 AI 前分析與後分析資料的關鍵，而這些資料會推動現今的資料經濟。」「Mozaic 平台等 Seagate 磁錄密度創新持續降低儲存裝置的 TCO，以便儲存更多資料，供 AI 模型使用於前分析與後分析。」
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「有了 NVIDIA DGX 和 Ansys Fluent 軟體，我們能將內部硬碟流體模型的執行時間從數小時縮短到幾分鐘，改善幅度約為 50 倍。」
— Seagate 先進機械開發資深總監 Kent Forbord
