中科馭數(shù)：DNA體系打造實(shí)時(shí)交易風(fēng)控方案RiskCop 撬動(dòng)數(shù)量級(jí)性能提升

近日，在2019賽靈思開(kāi)發(fā)者大會(huì)(XDF)亞洲站展會(huì)上，來(lái)自中科院計(jì)算所的領(lǐng)域?qū)Ｓ糜?jì)算架構(gòu)研發(fā)的開(kāi)拓者——中科馭數(shù)，攜其金融交易系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)和風(fēng)控系統(tǒng)加速解決方案——RiskCop(銳警)亮相，吸引了人工智能、5G、FPGA、ASIC、金融科技、券商期貨公司、與會(huì)媒體等相關(guān)技術(shù)和行業(yè)領(lǐng)域人群的深度互動(dòng)與現(xiàn)場(chǎng)采訪(fǎng)。

中科馭數(shù)產(chǎn)品副總裁張宇接受現(xiàn)場(chǎng)媒體采訪(fǎng)

“中科馭數(shù)的初衷就是在不同應(yīng)用領(lǐng)域，以軟件定義加速器的方法為指導(dǎo)，根據(jù)其領(lǐng)域特點(diǎn)去定制專(zhuān)用的計(jì)算架構(gòu)，以‘因地制宜’的思路，去解決數(shù)據(jù)處理算力不足的難題”。中科馭數(shù)產(chǎn)品副總裁張宇在采訪(fǎng)中表示。

隨著IoT、5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)帶來(lái)的數(shù)據(jù)爆發(fā)和新興應(yīng)用領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新，日常生活中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量呈爆發(fā)式增長(zhǎng)。從2015年開(kāi)始，大概每?jī)赡耆粘．a(chǎn)生的數(shù)據(jù)量就會(huì)翻一倍。而隨著“摩爾定律”的放緩，CPU處理器性能的增長(zhǎng)速度已經(jīng)跟不上數(shù)據(jù)量增長(zhǎng)的速度，產(chǎn)生了很多待處理或荒廢的數(shù)據(jù)。領(lǐng)域?qū)Ｓ玫漠悩?gòu)計(jì)算架構(gòu)，作為接下來(lái)算力稀缺難題的主要解決途徑，將迎來(lái)黃金發(fā)展期。中科馭數(shù)多年深耕于專(zhuān)用異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)領(lǐng)域，自主研發(fā)了KPU領(lǐng)域?qū)Ｓ糜?jì)算架構(gòu)。公司圍繞KPU已公開(kāi)數(shù)十項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利，國(guó)內(nèi)外發(fā)表多篇重量級(jí)論文，并獲得中科院科技成果轉(zhuǎn)化二等獎(jiǎng)，建立了其領(lǐng)域?qū)Ｓ眉铀倨骷夹g(shù)壁壘。金融科技領(lǐng)域是目前中科馭數(shù)KPU落地的第一個(gè)領(lǐng)域。

據(jù)了解，RiskCop是中科馭數(shù)基于KPU架構(gòu)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了金融交易中的風(fēng)控規(guī)則處理、數(shù)據(jù)庫(kù)加速，金融協(xié)議解析和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議解析的一體化加速解決方案。和傳統(tǒng)方案對(duì)比，中科馭數(shù)方案使得單次交易鏈路延遲大幅減低到 1.4us 左右、抖動(dòng)在 20ns 以?xún)?nèi)，數(shù)量級(jí)的性能提升達(dá)到了業(yè)界頂級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。在數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)應(yīng)用場(chǎng)景下的評(píng)估顯示：基于KPU的方案，可以達(dá)到多于一個(gè)數(shù)量級(jí)的性能提升效果。在給金融客戶(hù)帶來(lái)更多收益、節(jié)約更多成本的同時(shí)，該方案可以有效提高機(jī)構(gòu)用戶(hù)的風(fēng)控水平，且在監(jiān)管側(cè)也有更廣闊的應(yīng)用空間場(chǎng)景。

應(yīng)用于金融時(shí)間序列分析、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)加速等領(lǐng)域的KPU-Conflux1800

目前，在券商和期貨公司系統(tǒng)中，現(xiàn)有風(fēng)控方案采用的多為基于“TOE+CPU+數(shù)據(jù)庫(kù)”的方案，普遍存在網(wǎng)卡與CPU之間的通信開(kāi)銷(xiāo)過(guò)大、信息索引開(kāi)銷(xiāo)過(guò)大、風(fēng)控和監(jiān)管規(guī)則運(yùn)算處理時(shí)延過(guò)長(zhǎng)等局限性。RiskCop方案可以有效解決這些行業(yè)痛點(diǎn)。同時(shí)，根據(jù)用戶(hù)需求，該方案可以選擇使用FPGA或者馭數(shù)專(zhuān)門(mén)針對(duì)時(shí)間序列數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫(kù)加速處理而設(shè)計(jì)的KPU芯片——Conflux1800。

張宇表示，該方案的核心原創(chuàng)技術(shù)為KPU，是一種專(zhuān)為加速特定領(lǐng)域核心功能計(jì)算而設(shè)計(jì)的一種計(jì)算架構(gòu)。因此，可以說(shuō)硬件層的優(yōu)化就像一把特定的“手術(shù)尖刀”，可以針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)加速以及金融交易風(fēng)控和監(jiān)管等關(guān)鍵領(lǐng)域進(jìn)行定制。為了更易用，整個(gè)解決方案為還為用戶(hù)提供了完整的基礎(chǔ)軟件及靈活的軟件配置接口。各券商/期貨/機(jī)構(gòu)公司可根據(jù)其內(nèi)部風(fēng)控規(guī)則需求自助配置，既滿(mǎn)足定制化需求，也保證了私密性。

此外，值得一提的是，整個(gè)方案集數(shù)據(jù)庫(kù)(Database)+網(wǎng)絡(luò)(Network)+人工智能(AI)的一體化加速，提供基于FPGA和ASIC芯片標(biāo)準(zhǔn)化的PCIe加速卡。主要優(yōu)勢(shì)為：高度模塊化、可定制化，可以根據(jù)客戶(hù)需求敏捷開(kāi)發(fā)的一體化。數(shù)據(jù)庫(kù)加速實(shí)現(xiàn)了硬件化的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)多表單，支持SQL表達(dá)的規(guī)則引擎，可以用于交易風(fēng)控、合規(guī)檢查等關(guān)鍵環(huán)節(jié);網(wǎng)絡(luò)加速可以高效完成TCP/IP/UDP協(xié)議卸載，實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)的網(wǎng)絡(luò)延遲，可以應(yīng)用在行情解碼，極速報(bào)單等應(yīng)用;人工智能加速可以實(shí)現(xiàn)次微秒級(jí)的模型推理，結(jié)合微秒級(jí)行情解碼，可實(shí)現(xiàn)高速交易信號(hào)生成和策略執(zhí)行。

中科馭數(shù)DNA產(chǎn)品體系

事實(shí)上，目前國(guó)內(nèi)具有全棧式解決方案技術(shù)的底層架構(gòu)研究團(tuán)隊(duì)非常稀缺，因此，從中科院計(jì)算所體系結(jié)構(gòu)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室孵化的中科馭數(shù)，可以說(shuō)極為難得的具備了“破解算力瓶頸”的先天優(yōu)勢(shì)。2019年10月，KPU-Conflux1800已成功完成流片和全面功能的驗(yàn)證，并先后和多家金融客戶(hù)進(jìn)行測(cè)試。該芯片包含功能區(qū)和非功能區(qū)兩大部分。功能區(qū)主要負(fù)責(zé)具體的計(jì)算和數(shù)據(jù)處理，主要由功能核單元構(gòu)成。通過(guò)各功能核間的組合可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中基本的查詢(xún)操作，以及金融交易系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)風(fēng)控處理。非功能區(qū)負(fù)責(zé)對(duì)功能區(qū)核間配置，為各功能核提供數(shù)據(jù)供給。

KPU架構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖

目前，馭數(shù)已經(jīng)設(shè)計(jì)儲(chǔ)備了50余類(lèi)功能核IP。同時(shí)，中科馭數(shù)已經(jīng)開(kāi)始第二代KPU的研發(fā)工作。第二代 KPU架構(gòu)上針對(duì)OLAP業(yè)務(wù)做了大定制化設(shè)計(jì)，將會(huì)采用先進(jìn)工藝，計(jì)劃在40nm或者28nm，性能相對(duì)于目前KPU-Conflux可以提一倍左右。預(yù)計(jì)2020年下半年流片。

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