百度為何要做超級計(jì)算機(jī)Minwa？

百度投資47億建設(shè)的陽泉數(shù)據(jù)中心

《華爾街日報(bào)》5月12日報(bào)道，百度近日表示已在人工智能基準(zhǔn)測試中取得了全球最佳成績，其研發(fā)的超級計(jì)算機(jī)Minwa掃描了ImgaeNet數(shù)據(jù)庫里的100多萬張圖片，并能按照先前制定的標(biāo)準(zhǔn)，自動(dòng)將其分為1000多種不同的類別，錯(cuò)誤率僅為4.58%，而人眼在ImageNet物體分類測試中的錯(cuò)誤率約為5%，微軟和谷歌分別為4.94%和4.8%。同時(shí)百度還透露正在通過超級計(jì)算機(jī)，進(jìn)一步完善百度搜索引擎的中英語音識別系統(tǒng)。未來18個(gè)月，百度計(jì)劃研發(fā)出一個(gè)更強(qiáng)大的設(shè)備，能夠進(jìn)行每秒7千萬億次的計(jì)算。一旦成功，該設(shè)備將躋身全球十大超級計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)之列。信息量比較大，我更關(guān)注的是，在云計(jì)算領(lǐng)域建樹頗豐的百度，進(jìn)軍超級計(jì)算機(jī)是否畫蛇添足？

超級計(jì)算機(jī)與云計(jì)算之爭

先看看什么是超級計(jì)算機(jī)。百度百科顯示，

超級計(jì)算機(jī)指能夠執(zhí)行一般個(gè)人電腦無法處理的大資料量與高速運(yùn)算的電腦，其基本組成組件與個(gè)人電腦的概念無太大差異，但規(guī)格與性能則強(qiáng)大許多，是一種超大型電子計(jì)算機(jī)。超級計(jì)算機(jī)是計(jì)算機(jī)中功能最強(qiáng)、運(yùn)算速度最快、存儲(chǔ)容量最大的一類計(jì)算機(jī)，多用于國家高科技領(lǐng)域和尖端技術(shù)研究，是一個(gè)國家科研實(shí)力的體現(xiàn)，它對國家安全，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有舉足輕重的意義。是國家科技發(fā)展水平和綜合國力的重要標(biāo)志。

在沒有云計(jì)算之前，超級計(jì)算機(jī)代表著一個(gè)國家的科研實(shí)力，圍繞超算出現(xiàn)了跑分競賽，核心指標(biāo)是計(jì)算效率，即每秒的浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)。中國超級計(jì)算機(jī)在2009年開始在國際上嶄露頭角，天河1號、天河1號A相繼穩(wěn)定世界TOP500榜，天河2號已連續(xù)三次奪得超級計(jì)算機(jī)TOP500競賽冠軍，并且在下一次競賽中依然穩(wěn)操勝券。在現(xiàn)在的超級計(jì)算機(jī)排行榜中，天河2號計(jì)算速度為33.86千萬億次/秒，第二名是位于美國能源部（DOE）橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室中的Titan，17.59千萬億次/秒，與天河2號差距甚大，百度7千萬億次/秒的超級計(jì)算機(jī)面世，在這個(gè)榜單中只能屈居第六。

云計(jì)算出現(xiàn)之后，超級計(jì)算機(jī)的不少計(jì)算場景都被前者所瓜分。超級計(jì)算機(jī)單機(jī)運(yùn)算能力非常驚人，云計(jì)算方案則是基于多臺計(jì)算機(jī)，基于Hadoop為代表的集群計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行并行計(jì)算，Hadoop負(fù)責(zé)計(jì)算任務(wù)分發(fā)調(diào)度歸總。兩個(gè)方案中真正負(fù)責(zé)計(jì)算的都是處理器，一般是CPU，百度已開始嘗試GPU。超級計(jì)算機(jī)將多個(gè)處理單元集中在一起減少任務(wù)劍通信延遲，云計(jì)算要跨越不同計(jì)算機(jī)，乃至跨越不同機(jī)房進(jìn)行協(xié)同計(jì)算，存在任務(wù)間通信延遲。

超級計(jì)算機(jī)更適合密集型計(jì)算場景，比如武器研發(fā)、飛行模擬、氣候模擬、生育模擬和基因測序。不過從阿里云與華大基因、氣象局合作可以看出，就算是密集型計(jì)算云計(jì)算依然有用武之地。超級計(jì)算機(jī)如果能夠完成云計(jì)算的任務(wù)自然不應(yīng)該被替換，不過它有著幾個(gè)顯著的曲線：成本和能耗。天河二號總造價(jià)成本便高達(dá)18億元人民幣，在滿載情況下，天河二號每天耗費(fèi)是40萬人民幣，考慮到超級計(jì)算機(jī)通常負(fù)載率不會(huì)超過60%，通常耗費(fèi)還相應(yīng)降低。如果再加上軟件研發(fā)和升級、硬件維護(hù)和折舊、研發(fā)團(tuán)隊(duì)人力成本這些，年運(yùn)轉(zhuǎn)成本將十分可觀。因此，往往只有政府支持的實(shí)驗(yàn)室才肯投入超級計(jì)算機(jī)研究，實(shí)際上TOP10超級計(jì)算機(jī)幾乎都來自政府或高校背景實(shí)驗(yàn)室，只有少數(shù)是IBM這樣的企業(yè)參與。

百度為何做超級計(jì)算機(jī)Minwa？

網(wǎng)上曾經(jīng)出現(xiàn)過一篇《為跑分而生的超級計(jì)算機(jī)》，質(zhì)疑超級計(jì)算機(jī)的投入產(chǎn)出比太高，人們對我國是否應(yīng)該繼續(xù)投入超級計(jì)算機(jī)莫衷一是?，F(xiàn)在百度卻高調(diào)進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域，確實(shí)讓人覺得有些意料之外，畢竟百度在云計(jì)算上已經(jīng)投入巨大并且做得很好了。它在陽泉建立了亞洲最大數(shù)據(jù)中心，在GPU計(jì)算、綠色計(jì)算上都取得了領(lǐng)先。能夠證明其計(jì)算實(shí)力的還有兩點(diǎn)，一個(gè)是百度大腦，這是一個(gè)人工智能引擎，李彥宏曾對外表示它已具備3歲小孩智力，底層驅(qū)動(dòng)正是百度云計(jì)算平臺；另一個(gè)是百度大數(shù)據(jù)引擎，這是全球首個(gè)開放式大數(shù)據(jù)引擎，百度已將它的大數(shù)據(jù)處理能力開放出來。

百度在大力投入云計(jì)算的同時(shí)投資超級計(jì)算機(jī)，自然不是為了前面所說的“跑分”，進(jìn)入全球第7、很難做到第1，與天河2號競爭這不符合百度的風(fēng)格和利益。我認(rèn)為有以下幾個(gè)原因促使百度進(jìn)入超級計(jì)算機(jī)：

1、科研的需要。超級計(jì)算機(jī)在商用上還缺乏有說服力的競爭力，不過在科研上它卻有著不可替代性，尤其是大規(guī)模、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理。百度在研發(fā)上投入力度前所未有，在中國同行中名列前茅，已連續(xù)6個(gè)季度增長率超過10%，其中很大部分放到了語音、圖像、大數(shù)據(jù)這些需要強(qiáng)大計(jì)算能力的技術(shù)上，有了超級計(jì)算機(jī)或許可以做得更好，正如開篇所提，百度在人工智能基準(zhǔn)測試取得全球最佳成績正是基于Minwa。這些技術(shù)最終目標(biāo)是要讓百度的產(chǎn)品尤其是移動(dòng)搜索，變得更加智能，而百度已立志成為一家人工智能公司。

2、技術(shù)的突破。人們在過去太過于關(guān)心超級計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力這樣的指標(biāo)，對于它的能耗、成本卻鮮有關(guān)注，同時(shí)也一直沒有太大的突破。百度的超級計(jì)算機(jī)Minwa很可能是基于GPU計(jì)算，這比CPU更節(jié)能，且計(jì)算能力更強(qiáng)——只是對計(jì)算任務(wù)有所要求，它更適合圖像處理。百度此前已在陽泉數(shù)據(jù)中心采取GPU計(jì)算，百度首席科學(xué)家吳恩達(dá)(Andrew Ng)是人工智能領(lǐng)域的權(quán)威學(xué)者，他在一個(gè)實(shí)驗(yàn)后的結(jié)論是，三臺服務(wù)器共裝了12個(gè)GPU就可以達(dá)到12 萬億次/秒的運(yùn)算能力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過谷歌1000節(jié)點(diǎn)CPU群的運(yùn)算能力。因此，百度下一代超級計(jì)算機(jī)很可能采取了GPU計(jì)算，進(jìn)而在能耗和成本上有所突破。英偉達(dá)早在2011年就表示將會(huì)使用自己的高端GPU和新的GPU+ARM芯片在西班牙制造一臺新的超級計(jì)算機(jī)。

3、超級云計(jì)算。將普通服務(wù)器組合成集群的云計(jì)算平臺可以與一臺超級計(jì)算機(jī)實(shí)力相當(dāng)，倘若將超級計(jì)算機(jī)連接起來構(gòu)成集群，計(jì)算能力則會(huì)指數(shù)級增長。這看上去還有些癡人說夢，不過未來超級計(jì)算機(jī)組網(wǎng)進(jìn)行計(jì)算，形成超級計(jì)算機(jī)集群，超級云計(jì)算平臺應(yīng)該是必然結(jié)局。百度如果要大力發(fā)展云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)，很可能會(huì)進(jìn)行這類方向上的嘗試，不過這得擁有自己的超級計(jì)算機(jī)。

4、客戶的需求。百度已推出大數(shù)據(jù)引擎旨在為第三方開發(fā)者尤其是大中型企業(yè)提供大數(shù)據(jù)處理服務(wù)，同時(shí)百度還有PaaS形態(tài)的云計(jì)算平臺。它的一些潛在客戶，比如華大基因、中國氣象局、動(dòng)漫企業(yè)等等很可能有需要超級計(jì)算機(jī)才能完成的計(jì)算需求，百度擁有自己的超級計(jì)算機(jī)并將之與云計(jì)算平臺集成將可以滿足所有計(jì)算需求。天河1號在2011年將嘗試過通過云計(jì)算平臺將冗余計(jì)算能力開放出來做動(dòng)漫渲染。

最后，不得不用那句俗套的話來總結(jié)本文：意料之外，情理之中，這可以回答百度為何要做超級計(jì)算機(jī)這個(gè)問題。

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