對於上游石油與天然氣探勘團隊而言，地震成像直接影響高價值的鑽探決策。當地球科學家能更快速地解讀地震數據、評估更多油藏情境，並產生更高保真度的地下預測時，他們就能更有信心地優化井位決策。卓越的地震成像、加速的解讀過程以及更強大的建模能力，不僅能提升資本效率並降低不確定性，還能支援更安全、更高產的油田開發。
對於 bp 這家在利用高效能運算 (HPC) 創造商業價值方面擁有悠久且成功歷史的綜合性石油與天然氣大廠而言，問題不在於現有的基礎架構是否運作正常，而在於若擁有合適的先進運算基礎架構，bp 團隊能走多遠、跑多快。
為了尋找答案，bp 與 Penguin Solutions 及 NVIDIA 合作，針對現代能源工作負載設計並建構了位於德州休士頓的 GPU 加速 HPC 環境，並以地震處理作為其首要任務。
該系統將結合 NVIDIA Blackwell GPU、Penguin SMART Memory 3840 DIMM，以及專為效能、效率與可擴充性所設計的液冷基礎架構。Penguin Solutions 也將提供現場部署與整合支援。
其成果是一個面向未來的運算平台，旨在協助 bp 執行複雜的演算法、處理更龐大的數據集，並為其營運開啟新的契機。該系統相較於 bp 原有的 CPU 平台，地震成像工作流程的處理速度提升超過 80 倍，並將支援先進的油藏模擬，讓物理保真度、數值精確度與處理量直接影響生產與儲存預測。
為何要透過 GPU 加速 HPC 進行現代化升級？
現今的營運環境面臨更嚴格的安全與環保要求，這對運算基礎架構提出了新的需求。此外，石油與天然氣營運商必須處理更複雜的油藏，這也提高了在上下游營運中進行快速、數據驅動決策的期望。
對 bp 而言，GPU 加速 HPC 的現代化升級是一項策略性投資，旨在使基礎架構能力與公司在可靠性、安全性及長期競爭力方面的優先事項保持一致。
傳統的硬體更新僅能提升現有容量，而成長計畫則能擴展團隊評估、建模與執行的能力。GPU 加速架構能縮短解決方案的產出時間、提高模型保真度，並讓團隊能在營運相關的時間範圍內，執行更多地震波傳播、油藏模擬、計算流體力學及先進分析情境。
在設計架構前定義成功標準
在設計第一個機架之前，Penguin Solutions 便與 bp 合作，從商業角度定義成功的標準。bp 所需的三項成果提供了一個決策框架，引導了隨後每一個架構選擇與權衡：
- 產業領先的創新： 此方法必須能實現那些在 CPU 基礎架構上無法執行的地震技術、油藏模擬模型與分析工作流程，提供更多運算能力以擴展 bp 地球科學與工程團隊的執行範疇，並延伸有效管理的工作流程範圍。
- 極致效能： 此方法還需建立一個環境，透過消除先進分析的瓶頸、實現更快速的決策，並提升處理量與解決方案產出時間，讓 HPC 資源能跟上日益增加的模型與業務複雜度。
- 卓越營運： 最終，bp 需要將跨價值鏈更快速、更豐富的分析轉化為更安全的營運、更高效的上下游資產，以及更具生產力的團隊，而成功的定義不僅在於利用率，更在於對整個業務產生的可衡量營運影響。
將策略轉化為需求
地震波傳播工作負載對基礎架構的要求極高。例如，地下影像的準確度取決於模擬在複雜地質構造中捕捉波行為的精確程度。可用的運算能力會影響團隊能處理的細節程度、迭代的速度，以及產生高品質影像的有效性。
「透過結合 Penguin Solutions 的高效能運算（HPC）專業與 NVIDIA 的 GPU 技術，我們讓團隊能夠運用地震成像領域中最先進的物理運算技術，」 bp 成像技術副總裁 Richard Corfield 表示。 「能夠大規模執行日益複雜的演算法，有助於我們更快產生洞察、提升營運效能，並從數據中挖掘出更大的價值。這清楚地展現了技術創新如何直接轉化為商業影響力。」
油藏模擬增加了另一層運算強度。油藏模擬器是地下岩層的數位複製品，能預測油、水和氣體在壓力與操作條件變化下，如何在地下流動。這些模擬的數值精確度至關重要，這正是雙精度（FP64）對於這些應用及其他領域如此重要的原因，也是 bp 的架構能受惠於 NVIDIA HGX™ B200 平台 FP64 運算能力的原因。
對 bp 而言，現代化轉型需要在運算能力、解決方案所需時間、精確度與商業價值之間取得適當平衡。雖然更強的運算能力能帶來更卓越的科學成果，但架構也必須在多個相互依賴的設計領域中，於嚴格的成本規範內實現營運效率與可擴展的成長。
運算、記憶體與 I/O 平衡
GPU 密度需要與記憶體頻寬、儲存效能及 I/O 傳輸量進行精確對齊。如果記憶體、網路或儲存設備無法跟上，高密度的 GPU 叢集反而會產生新的瓶頸。透過在每個節點整合八個 NVIDIA Blackwell GPU，並搭配兩個 x86 CPU 與 Penguin 的 SMART Memory 3840 DIMM，Penguin Solutions 協助 bp 建構了一個平衡的環境，讓運算、記憶體與數據傳輸在地震成像、油藏模擬及計算流體力學等工作負載中無縫協作。
數據傳輸與儲存架構
地震數據集可能極為龐大，數據傳輸會影響成本、效能與工作流程效率。擴充設計必須考量數據來源、團隊處理方式、數據保留量，以及儲存與網路如何確保 GPU 獲得充足的數據供應。
Penguin Solutions 協助 bp 評估儲存與數據傳輸需求，確保環境能同時支援當前的工作流程與未來的成長。
可擴展性與選擇性
由於 bp 預期運算需求將持續成長，Penguin Solutions 協助該公司規劃進一步的擴充、可擴展性以及跨 GPU 世代與供應商生態系統的互通性，藉此降低廠商鎖定風險，並支援 HPC 中心未來的發展。
液冷技術
此類 HPC 工作負載所需的 GPU 密度，必須採用先進的冷卻策略。bp 為其場域準備了液冷設施，而 Penguin Solutions 則提供了設計與實作支援。這種方法有助於保障效能、提升能源效率，並支援基礎設施的長期可靠性。
生態系統：bp、NVIDIA 與 Penguin Solutions 的成功方程式
此專案需要 bp、NVIDIA 與 Penguin Solutions 之間的密切協調。
對於將地震成像視為每一口油井鑽探基礎的 bp 而言，透過擴充與優化高效能運算所帶來的加速，對鑽探品質、儲備回收率與資本效率有著直接影響。同樣的基礎也強化了高精確度的油藏模擬，協助團隊將地下結構的理解轉化為更可靠、更有效率的能源供應。
最終建構的基礎設施不僅是為了運作，更是為了便於管理。它具備模組化與易用性，並在整個實作過程中獲得 Penguin 團隊的支援。預計於 2026 年進行的重大擴充，將透過 Penguin Solutions 的設備，使 bp 在地震成像、AI 驅動分析、氣象建模、數位岩石模擬與油藏模擬方面的 HPC 能力提升近一倍。
除了提供 GPU 晶片外，NVIDIA 在推動整個技術堆疊的加速方面也發揮了關鍵作用。新平台基於 NVIDIA HGX B200 建構，整合了透過 NVIDIA Quantum InfiniBand 連接的 Blackwell GPU，為 bp 提供低延遲的架構，以支援分散式地震數據處理、油藏模擬與人工智慧（AI）工作流程。
NVIDIA 與 bp 合作，針對 GPU 加速優化關鍵程式碼，並將 NVIDIA CUDA-X™ 函式庫整合至其工作負載中，包括用於基於 FFT 的聲波與彈性波傳播的 NVIDIA cuFFT、結合 Bitcomp 進行波場壓縮的 NVIDIA nvCOMP，以及用於啟用 GPUDirect Storage 波場儲存的 NVIDIA cuFile API。
對 bp 而言，選擇與 Penguin Solutions 合作是基於專業考量。能源高效能運算（HPC）並非一般的企業運算基礎架構。地震波傳播與油藏模擬的工作負載特性、資料量及效能需求，需要一般系統整合商未必能掌握的設計決策。Penguin 憑藉經過驗證的參考架構，以及在大型 AI、HPC 與 能源領域基礎架構部署方面的直接經驗，及早投入了專案。.
Penguin 的設計與建置流程包含在部署前，於實際工作負載條件下進行預先整合與大規模驗證。地震成像工作流程的加速並非透過數月的調校才逐漸實現，而是架構在正式上線前即已完成適當規模調整與驗證的預期成果。更快的地震成像意味著能產出更精密的地下模型，並做出更準確的鑽井位置決策。
「在整個專案過程中，最令我們印象深刻的是 Penguin 能夠將我們的需求轉化為同時滿足效能與營運目標的解決方案，」 bp 高效能運算（HPC）首席主管 Elizabeth L'Heureux 表示。 「模組化節點設計打造出更易於維護的基礎架構，使環境更便於管理、支援，並能隨著我們日後需求的變化而持續演進。」
bp 的下一步是什麼？
bp 目前的部署是一個成長平台。隨著專案從設計與建置轉向部署與管理階段，重點將轉移至持續優化、微調地震與油藏模擬效能，並隨著運算需求的增長同步演進環境。這種可擴充的架構使 bp 能夠在未來啟動更多 AI 計畫，並隨著 AI 在石油與天然氣產業的加速應用，滿足不斷擴大的營運需求。
