運用高速運算 智慧仿生散熱材料讓無人船更〝Cool〞

清華大學醫工所萬德輝副教授(右)與陽明交通大學材料系羅友杰助理教授(左)。DIGITIMES攝

熱管理材料的應用相當廣泛，在一般建築中，效果良好的隔熱材料可有效降低室內溫度，藉此減少用電達到減碳目標，在軍事航太領域，則可讓長時間曝曬於陽光下的設施，不因高溫影響運作的穩定性。然而現在市場上的主流隔熱材料成效有限，為解決此問題，清華大學醫工所萬德輝副教授、台灣大學材料系陳學禮特聘教授、與陽明交通大學材料系羅友杰助理教授、柯富祥教授、電機系王學誠副教授攜手組成團隊，利用國研院國網中心超級電腦台灣杉二號的高速運算能力，成功研發可用於球形水面機器人的智慧仿生散熱材料。

萬德輝指出，台灣積極發展國防工業，近年更研發出可戍守台灣海疆的無人船技術。為協助後端指揮人員掌握海面上的船艦位置，船上的球型水面機器人會內建定位系統，此外還設置太陽能電池，為船上的系統供電。由於海面直曬的陽光必然帶來高溫，夏天時球型機器人內部溫度甚至可高達70℃，為了避免高溫影響定位精準度與電池效能，需要在密閉空間有效的散熱策略。然而傳統的隔熱與散熱材料效果不佳，長期投入光學材料研究的萬德輝團隊向大自然取經，研發出智慧仿生散熱材料。

該團隊取經對象是撒哈拉沙漠銀蟻。銀蟻身上類似稜鏡的三角形體毛可反射絕大部分的陽光，並將無法反射而吸入的熱能轉換為紅外光，穿過大氣層發射至酷寒的外太空，透過此機制即可大幅降溫。萬德輝表示，要用人工方式模仿此一巧妙構造的難度相當高，研究團隊必須嘗試各種材質與其結構才能找出最佳配方，面對如此龐大複雜的數據，若使用實驗室電腦運算，研究時程將會過於冗長，因此團隊在2018年啟動計畫時，就納入國網中心台灣杉二號的運算能力，藉此讓研究成果快速浮現。

羅友杰接著點出，國網中心在運算能力與人才賦能兩方面的助益極大。台灣杉二號是全球可數的超級電腦，可將實驗室電腦需要數週才能完成的運算縮短到數天。除了強大運算能力，國網中心也協助培育人才，他表示由於這項研究需透過機器學習演算法找出最佳配方，計畫成員均是材料領域背景，AI專業相對薄弱，對此團隊派遣人員至國網中心受訓，以同時具備材料與AI兩大專業，讓計畫順利完成。

在國網中心的協助下，「智慧仿生材料於球形水面機器人之應用」計畫成果順利浮現，此材料可反射超過95%陽光、並將剩餘熱能輻射至外太空，其溫度可比市面上現有的隔熱產品更低，除了無人船艦外，也會將應用觸角擴展至建築領域。

目前清大、台大與陽明交大團隊已申請12項海內外專利，並預計將技術內容投稿至國際專業期刊。對此成果，萬德輝與羅友杰皆十分感謝國網中心在計畫過程中的協助，他們指出，AI已進入實用階段，不過絕大多數的學術單位難以承擔AI運算資源所需的龐大費用與專業，國網中心可完全填補此一不足之處，未來該團隊將持續善用國網中心的各種軟硬體服務，提升前瞻技術的研發能量。