智能計(jì)算的武俠美學(xué)，正在城市上空上演

原標(biāo)題：智能計(jì)算的武俠美學(xué)，正在城市上空上演

對于喜歡看武俠片的讀者來說，武俠的魅力就在于通過藝術(shù)的加持，將那些夸張的、非常規(guī)的武學(xué)招式，用符號(hào)化的審美來進(jìn)行消解，使其在具備感官刺激的同時(shí)，不會(huì)讓人產(chǎn)生不舒適感。

比如成龍電影中的一招一式輕盈敏捷，如同舞蹈一樣充滿節(jié)奏感；徐克則會(huì)通過科技和想象來演繹武俠中的超凡神功。

既能一力降十會(huì)，也要一巧破千斤，用來形容社會(huì)對智能計(jì)算的渴盼，也并不為過。眾所周知，算力已經(jīng)成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代重要的增長引擎，算力跟不上，意味著各種高性能的算法無法規(guī)?；渴穑姸喈a(chǎn)業(yè)智能化轉(zhuǎn)型會(huì)面臨停滯。

但解決方法顯然不是一味地按照傳統(tǒng)超腦和數(shù)據(jù)中心的思路來堆疊硬件，而是根據(jù)AI計(jì)算的特性來有的放矢地更新基礎(chǔ)設(shè)施。

在喜歡強(qiáng)調(diào)“有多少算力就有多少智能”的計(jì)算領(lǐng)域里，真的能產(chǎn)生這種反差萌嗎？以“智能時(shí)代·算力賦能”為主題的第二屆中國超級算力大會(huì)ChinaSC，就有來自國內(nèi)外產(chǎn)學(xué)研各界的大咖學(xué)者們，嘗試帶我們尋找未來的答案。

AI奇襲高性能計(jì)算，對壘需要連招

拆招之前，首先需要搞清楚的是，AI之于計(jì)算到底意味著何種變數(shù)。

如今，在小學(xué)生的科普讀物中開篇都會(huì)提到：算法、算力、數(shù)據(jù)，構(gòu)成了AI的三要素。而現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，算力面臨的挑戰(zhàn)卻很復(fù)雜。

新基建、數(shù)智化、IoT等等這些技術(shù)趨勢落地，所表現(xiàn)出的就是數(shù)據(jù)量的規(guī)模無限擴(kuò)大，數(shù)據(jù)更新頻次趨近實(shí)時(shí)，這些都意味著，需要被高效處理的數(shù)據(jù)越來越多了。OpenAI的行業(yè)報(bào)告顯示，AI算力需求每3.5個(gè)月就會(huì)翻一番。去哪里尋找更多算力，廠商們給了不少答案，比如云計(jì)算、高性能計(jì)算等等。

但AI算力并不是一個(gè)將其他產(chǎn)業(yè)構(gòu)建拿來東拼西湊，就可以完成的工作，它需要將計(jì)算與AI進(jìn)行體系化的思考。舉個(gè)例子，AI發(fā)展也讓計(jì)算資源稀缺的情況愈加凸顯，如今，業(yè)內(nèi)開始使用具備頂級計(jì)算能力的超算系統(tǒng)來為AI提供助力，這也對高性能計(jì)算提出了新的挑戰(zhàn)：

一是性能，越來越多的企業(yè)利用HPC來滿足海量數(shù)據(jù)和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練需求，但受限于摩爾定律逐漸趨近天花板，以及半導(dǎo)體工藝對芯片功耗的影響，從2013年開始，全球超級計(jì)算機(jī)的性能提升速度開始變得平緩，很難繼續(xù)保持十年一千倍的發(fā)展速度。新基建龐大的數(shù)智化轉(zhuǎn)型需求，該如何保證算力供給，已經(jīng)變得緊迫；

二是融合， AI面對的是許多種類的計(jì)算任務(wù)和計(jì)算架構(gòu)，高性能計(jì)算也要解決傳統(tǒng)超算為數(shù)值計(jì)算設(shè)計(jì)的瓶頸，可以讓多種芯片協(xié)同工作、實(shí)現(xiàn)分布式訓(xùn)練。而目前按照業(yè)內(nèi)的共識(shí)，很多高性能計(jì)算都不是為人工智能設(shè)計(jì)的，導(dǎo)致AI所需要的能力沒有提升上去，是需要迫切解決的。

三是功耗。經(jīng)典高性能計(jì)算的性能功耗和性價(jià)比都比較低，事實(shí)上，登納德縮放比例定律（Dennard Scaling）從2007年開始放緩，到2012年幾乎變?yōu)榱悖簿褪钦f，單個(gè)晶體管的功耗并不能伴隨著密度的增加而下降，依靠擴(kuò)大并行規(guī)模來提高性能、打造“算力恐龍”的方法效率低下，需要花費(fèi)更多的時(shí)間和能耗。要應(yīng)對數(shù)智化浪潮，就必須尋找更合理的架構(gòu)。

多樣性的算力，對計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施提出了全新的要求。如果用武俠電影來形容的話，智能計(jì)算靠的不是一招一式的武打功夫，而是綜合了科技手段、電影表現(xiàn)、拍攝特技等等共同營造出的整體效果。

既要抗打，又要靈巧，各路招式融會(huì)貫通，顯然需要一次底層硬件和軟件的整體進(jìn)化。想要回答這個(gè)時(shí)代命題，產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍者的戰(zhàn)略選擇與具體動(dòng)作就十分值得關(guān)注了。

比武臺(tái)上的江湖：領(lǐng)軍者華為如何應(yīng)對算力大考？

早在2017年，中國工程院院士李國杰就曾提到，人工智能可能是中國在超算上彎道超車的一條途徑。在本屆超級算力大會(huì)上，中國工程院院士鄭緯民也進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)，高性能AI算力基礎(chǔ)設(shè)施對促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)升級和科技進(jìn)步具有重要意義。

而華為作為ICT產(chǎn)業(yè)的“頭雁”企業(yè)，在過去數(shù)年間正是按照這一發(fā)展方向布局?jǐn)?shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施。也憑借其在“大國算力”領(lǐng)域所做出的成績，獲得“大數(shù)據(jù)和智能計(jì)算領(lǐng)軍企業(yè)”這一榮譽(yù)。

這樣的重磅獎(jiǎng)項(xiàng)，顯然不是無的放矢。根據(jù)評選標(biāo)準(zhǔn)我們發(fā)現(xiàn)，這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)是授予那些在計(jì)算領(lǐng)域開展架構(gòu)創(chuàng)新，在通用計(jì)算與人工智能計(jì)算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中做出巨大貢獻(xiàn)的企業(yè)。那么，華為在計(jì)算領(lǐng)域的先進(jìn)性到底體現(xiàn)在哪些方面，或許能夠幫我們解決當(dāng)下關(guān)鍵歷史時(shí)期關(guān)于智能計(jì)算的種種困惑。

目前看來，華為針對前面提到的三個(gè)關(guān)鍵算力問題，做了以下工作：

1.底層研發(fā)“基本功”，軟硬件協(xié)同突破算力性能瓶頸。

正如前面所說，單純地升級制造工藝或堆疊芯片硬件，并不足以打破高性能計(jì)算的性能增長放緩問題。華為所提供的解決方案，則從計(jì)算架構(gòu)、處理器、基礎(chǔ)軟件，以及華為云服務(wù)等一整個(gè)計(jì)算鏈條，通過長周期的研發(fā)投入，進(jìn)而共同完成高性能計(jì)算集群的性能突圍。

比如華為基于新一代2U雙插槽機(jī)架式服務(wù)器，其功耗比競爭對手低20%。軟件層面，華為獨(dú)創(chuàng)IO智能預(yù)取和SPARK機(jī)器學(xué)習(xí)算法及圖增強(qiáng)算法，使能鯤鵬在大數(shù)據(jù)場景獲得倍級性能提升。推出的開源數(shù)據(jù)虛擬化引擎openLooKeng，則支持跨數(shù)據(jù)格式、跨數(shù)據(jù)源、跨數(shù)據(jù)中心的海量分析，華為合作伙伴北明軟件所打造的北明數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理平臺(tái)V4.0，就基于openLooKeng大幅度提升了性能。

以江蘇電信為例，去年7月成功上線了全球首個(gè)基于鯤鵬處理器的運(yùn)營商大數(shù)據(jù)平臺(tái)。經(jīng)過雙方攜手完成基于鯤鵬處理器的開源Hadoop源代碼編譯，讓關(guān)鍵的大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)組件在華為TaiShan服務(wù)器上的成功部署，實(shí)現(xiàn)了兩種不同架構(gòu)的服務(wù)器有效兼容。

軟硬件的底層深度開發(fā)，是華為能夠在智能計(jì)算領(lǐng)域厚積薄發(fā)的根本保障。

2.AI與HPC融會(huì)貫通，打造全面智能的計(jì)算系統(tǒng)。

武俠迷可能都知道，混練兩種屬性不同的上乘武功，可不是一加一等于二那么簡單，很容易走火入魔。融合的過程就如同“增熵”，在增加新事物的過程中也會(huì)讓原本無傷大雅的小問題持續(xù)疊加，不及時(shí)糾正最終會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)走向混亂、失序。

而人工智能算力系統(tǒng)更是具備高度異構(gòu)、復(fù)雜多樣、動(dòng)態(tài)性強(qiáng)等等難題，極大地增加了系統(tǒng)的潛在不穩(wěn)定性。如何將人工智能AI與高性能計(jì)算HPC融會(huì)貫通，提供彈性、泛在的算力服務(wù)，對于ICT廠商來說并非易事。

華為的多樣性計(jì)算解決方案，則覆蓋了云、邊、端的全棧AI，一方面，建構(gòu)了全面的AI產(chǎn)品創(chuàng)新矩陣，包含著昇騰系列AI芯片、全場景AI計(jì)算框架MindSpore、Atlas全系列產(chǎn)品和基于昇騰云服務(wù)等組成部分。無論是加速卡、加速模塊、服務(wù)器等終端計(jì)算硬件，還是智能小站這樣可以在邊緣部署的產(chǎn)品，豐富的智能計(jì)算產(chǎn)品讓不同場景各取所需。

同時(shí)，算力系統(tǒng)與人工智能協(xié)同發(fā)揮各自優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的散熱設(shè)計(jì)、交換網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)維管理。這種整體層面的規(guī)劃部署，通過有機(jī)整合，能夠較為容易地同時(shí)滿足科學(xué)性、先進(jìn)性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性等需求，也更容易去適應(yīng)政府、金融、電信、互聯(lián)網(wǎng)、大企業(yè)等不同行業(yè)應(yīng)用需求，讓計(jì)算系統(tǒng)智能化得以實(shí)現(xiàn)。

3.算力集群規(guī)?；渴?，提升產(chǎn)業(yè)落地效能。

如果說傳統(tǒng)武術(shù)與跆拳道搏擊等現(xiàn)代武術(shù)相比有什么不同，那么現(xiàn)代武術(shù)更接近工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化的培養(yǎng)模式，而傳統(tǒng)武術(shù)只能靠師傅教徒弟這種“人傳人”模式培養(yǎng)，從規(guī)模和效率角度看顯然不占優(yōu)勢。

同樣，數(shù)智化轉(zhuǎn)型也帶動(dòng)了諸如智慧城市圈、智能化工廠聚集區(qū)、大學(xué)高性能計(jì)算實(shí)驗(yàn)室、電子商務(wù)產(chǎn)業(yè)園、大灣區(qū)數(shù)字經(jīng)濟(jì)等等一批產(chǎn)業(yè)集群，針對這些集群提供針對性、極致性能的算力解決方案，無疑提升計(jì)算系統(tǒng)的功耗比。

因此，華為在2019年就開始打造鯤鵬、昇騰產(chǎn)業(yè)生態(tài)，通過AI算力集群來賦能產(chǎn)業(yè)集群，實(shí)現(xiàn)智能計(jì)算的規(guī)?；?、極致化應(yīng)用。

比如華為Atlas 產(chǎn)品就因?yàn)榫邆淞己玫募盒?，可以將集群損耗降到同類產(chǎn)品最低，能夠更好地支撐諸如智慧城市等規(guī)模化分布式并行計(jì)算的需求。

在實(shí)踐中，華為提供基于Atlas AI服務(wù)器和ISV應(yīng)用軟件的一體化解決方案，幫助深圳交警建構(gòu)了城市交通大腦，通過Atlas硬件搭建了一朵視頻云，實(shí)現(xiàn)彈性調(diào)度和視頻數(shù)資源池化，用來進(jìn)行視頻管理和視頻分析。在邊緣部署攝像機(jī)，交管部門可廣泛采集人、車、物等信息，提高城市立體化、動(dòng)態(tài)化防控能力。

從“散裝模式”走向“集群作戰(zhàn)”，也為智能計(jì)算產(chǎn)業(yè)探索出了一種更加節(jié)能綠色的路徑。

經(jīng)世致用，敢為人先：華為的算力武學(xué)

中國思想家黃宗羲曾經(jīng)在《明夷待訪錄·兵制》篇中，著重提到武學(xué)的根本是“經(jīng)世之學(xué)”“致用”。如今，多樣性算力就如同武學(xué)一樣，成為興國興邦的時(shí)代選擇。

如何讓算力基礎(chǔ)設(shè)施建以致用、賦能新基建，是擺在ICT產(chǎn)業(yè)面前的核心命題。

解決了傳統(tǒng)高性能計(jì)算與智能需求融合的既有問題之后，多樣性算力想要走進(jìn)千行萬業(yè)，變成“經(jīng)世致用”，需要面對的現(xiàn)實(shí)是：

AI應(yīng)用面對著無數(shù)差異化場景，意味著通用型解決方案力有不逮；復(fù)雜數(shù)據(jù)、邊緣硬件、云端協(xié)作，需要對計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的系統(tǒng)進(jìn)行綜合考量，來架設(shè)計(jì)算系統(tǒng)等等。

對于華為來說，拿下“大數(shù)據(jù)和智能計(jì)算領(lǐng)軍企業(yè)”殊榮固然重要，但更重要的是擔(dān)當(dāng)起引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、提供破局密碼的責(zé)任。

因此在此次大會(huì)上，華為集群計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展總監(jiān)謝海波博士也提出，應(yīng)該重視應(yīng)用的“可獲得算力”，形成“建以致用”的產(chǎn)業(yè)共識(shí)，以多樣性算力承載“新基建”多樣性業(yè)務(wù)需求。通過“政產(chǎn)學(xué)研用”五位一體的方式，共建“新基建”多樣性算力的生態(tài)。

具體應(yīng)該怎么做呢？我們在華為的新計(jì)算中看到了一種兼具現(xiàn)實(shí)主義和浪漫主義的“暴力美學(xué)”。

一是應(yīng)用。讓大規(guī)模AI計(jì)算以一體化的信息化解決方案，讓千行千面的算力需求攻無不克。目前，鯤鵬大數(shù)據(jù)解決方案已經(jīng)廣泛部署和應(yīng)用于電信、政府、金融等行業(yè)，以鯤鵬與浙江移動(dòng)的合作為例，2019年，浙江移動(dòng)相繼完成了IT云鯤鵬服務(wù)器測試，營業(yè)廳前臺(tái)系統(tǒng)、CRM、計(jì)費(fèi)、大數(shù)據(jù)、CDN等系統(tǒng)的驗(yàn)證及上線商用。這其中，浙江移動(dòng)的CRM& BOSS系統(tǒng)在鯤鵬大數(shù)據(jù)方案支撐下，整體得到了較大提升，在規(guī)模承載網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營支撐業(yè)務(wù)的情況下，該系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行一年。

目前，浙江移動(dòng)圍繞網(wǎng)絡(luò)云，IT云和移動(dòng)云，已經(jīng)打造了全球首個(gè)運(yùn)營商領(lǐng)域ICT全場景樣板點(diǎn)。

在政務(wù)云平臺(tái)的建設(shè)過程中，也需要充分考慮不同類業(yè)務(wù)的實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)靈活部署。不久前上線的“壯美廣西·玉林政務(wù)云（鯤鵬云）”，就依托鯤鵬的大數(shù)據(jù)解決方案，推出了廣西首個(gè)市級公共數(shù)據(jù)開放管理辦法，在全市推廣數(shù)字政務(wù)一體化應(yīng)用。

可以說，正是支持多種計(jì)算形態(tài)，從終端、邊緣、云端全面的解決方案，將碎片化計(jì)算資源進(jìn)行整合的通盤方案，讓AI算力有了落地各個(gè)產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。

二是開放。如果沒有軟件端、開發(fā)端等ISV伙伴來將AI算力進(jìn)行有效落地，那么再高性能也只能埋沒在數(shù)據(jù)中心里。于是我們看到，華為通過支持鯤鵬和X86混合部署、基礎(chǔ)軟件生態(tài)開源等，為開發(fā)者提供覆蓋端、邊、云的全場景開發(fā)框架。

上汽大眾就采用TaiShan服務(wù)器構(gòu)建研發(fā)HPC平臺(tái)，針對開源 OpenFOAM軟件進(jìn)行調(diào)優(yōu)，將研發(fā)效率提升了30%以上；日本U-NEXT基于TaiShan服務(wù)器構(gòu)建視頻內(nèi)容存儲(chǔ)平臺(tái)，三年TCO整體可降低約20%。

通過對開發(fā)生態(tài)的賦能與扶持，各行各業(yè)正在華為的算力土壤上運(yùn)掉自如，凌空飛翔。開放化的作風(fēng)，也讓華為得以在計(jì)算領(lǐng)域“開宗立派”，成為標(biāo)桿。

而新基建所需要的算力，也得以用武俠般飄然若仙的姿態(tài)，飛揚(yáng)在城市上空，并有希望將所有人帶入未來奇景之中。

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