為AI加速而生：英特爾的至強(qiáng)，現(xiàn)在能跑200億參數(shù)大模型了

在人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域，出現(xiàn)了一些讓人始料未及的趨勢(shì)：很多傳統(tǒng)企業(yè)開(kāi)始選擇在 CPU 平臺(tái)上落地和優(yōu)化 AI 應(yīng)用。

例如制造領(lǐng)域在高度精細(xì)且較為耗時(shí)的瑕疵檢測(cè)環(huán)節(jié)，就導(dǎo)入了 CPU 及其他產(chǎn)品組合，來(lái)構(gòu)建橫跨「云-邊-端」的 AI?缺陷檢測(cè)方案，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工瑕疵檢測(cè)方式。

再比如亞信科技就在自家 OCR-AIRPA 方案中采用了 CPU 作為硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了從 FP32 到 INT8/BF16 的量化，從而在可接受的精度損失下，增加吞吐量并加速推理。將人工成本降至原來(lái)的 1/5 到 1/9，效率還提升了約 5-10 倍。

在處理 AI 制藥領(lǐng)域最重要的算法——AlphaFold2 這類(lèi)大型模型上，CPU 同樣也「加入群聊」。從去年開(kāi)始，CPU 便使 AlphaFold2 端到端的通量提升到了原來(lái)的 23.11 倍；而現(xiàn)如今，CPU 讓這個(gè)數(shù)值再次提升 3.02 倍。

上述這些 CPU，都有個(gè)共同的名字——至強(qiáng)，即英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器。

為什么這些 AI 任務(wù)的推理能用 CPU，而不是只考慮由 GPU 或 AI 加速器來(lái)處理？

這里歷來(lái)存在很多爭(zhēng)論。

很多人認(rèn)為，真正落地的 AI 應(yīng)用往往與企業(yè)的核心業(yè)務(wù)緊密關(guān)聯(lián)，在要求推理性能的同時(shí)，也需要關(guān)聯(lián)到它的核心數(shù)據(jù)，因此對(duì)數(shù)據(jù)安全和隱私的要求也很高，因此也更偏向本地化部署。

而結(jié)合這個(gè)需求，再考慮到真正用 AI 的傳統(tǒng)行業(yè)更熟悉、更了解也更容易獲取和使用 CPU，那么使用服務(wù)器 CPU 混合精度實(shí)現(xiàn)的推理吞吐量，就是他們能夠更快和以更低成本解決自身需求的方法了。

面對(duì)越來(lái)越多傳統(tǒng) AI 應(yīng)用和大模型在 CPU 上的落地優(yōu)化，「用CPU加速AI」這條道路被不斷驗(yàn)證。

這就是在數(shù)據(jù)中心中，有 70% 的推理運(yùn)行在英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器上的原因 。

最近，英特爾的服務(wù)器 CPU 完成了又一次進(jìn)化。12 月 15 日，第五代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器正式發(fā)布。英特爾表示，一款為 AI 加速而生，而且表現(xiàn)更強(qiáng)的處理器誕生了。

人工智能正在推動(dòng)人類(lèi)與技術(shù)交互方式的根本性轉(zhuǎn)變，這場(chǎng)轉(zhuǎn)變的中心就是算力。

英特爾 CEO 帕特·基辛格（Pat Gelsinger）在 2023 英特爾 ON 技術(shù)創(chuàng)新大會(huì)表示：「在這個(gè)人工智能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型飛速發(fā)展的時(shí)代，英特爾保持高度的責(zé)任心，助力開(kāi)發(fā)者，讓 AI 技術(shù)無(wú)處不在，讓 AI 更易觸達(dá)、更可見(jiàn)、透明并且值得信任?！?/p>

第五代至強(qiáng) 為 AI 加速

第五代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器的核心數(shù)量增加至 64 個(gè)，配備了高達(dá) 320MB 的 L3 緩存和 128MB 的 L2 緩存。不論單核性能還是核心數(shù)量，它相比以往的至強(qiáng)都有了明顯提升。

在最終性能指標(biāo)上，與上代產(chǎn)品相比，在相同功耗下平均性能提升 21%，內(nèi)存帶寬提升高達(dá) 16%，三級(jí)緩存容量提升到了原來(lái)的近 3 倍。

更為重要的是，第五代至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器的每個(gè)內(nèi)核均具備AI加速功能，完全有能力處理要求嚴(yán)苛的 AI 工作負(fù)載。與上代相比，其訓(xùn)練性能提升多達(dá) 29%，推理能力提升高達(dá) 42%。

在重要的 AI 負(fù)載處理能力上，第五代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器也交出了令人滿意的答卷。

首先要讓 CPU 學(xué)會(huì)高效處理 AI 負(fù)載的方法：在第四代至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器上，英特爾面向深度學(xué)習(xí)任務(wù)帶來(lái)了矩陣化的算力支持。

英特爾? AMX 就是至強(qiáng) CPU 上的專(zhuān)用矩陣計(jì)算單元，可被視為 CPU 上的 Tensor Core，從第四代至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器開(kāi)始成為內(nèi)置于 CPU 的 AI 加速引擎。

第五代至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器利用英特爾? AMX 與英特爾? AVX-512 指令集，配合更快的內(nèi)核，以及速度更快的內(nèi)存，可以讓生成式 AI 更快地在其上運(yùn)行，無(wú)需獨(dú)立的 AI 加速器就能執(zhí)行更多工作負(fù)載。

借助在自然語(yǔ)言處理 (NLP) 推理方面實(shí)現(xiàn)的性能飛躍，這款全新的至強(qiáng)? 可支持響應(yīng)更迅速的智能助手、聊天機(jī)器人、預(yù)測(cè)性文本、語(yǔ)言翻譯等工作負(fù)載，可以在運(yùn)行參數(shù)量 200 億的大語(yǔ)言模型時(shí)，做到時(shí)延不超過(guò) 100 毫秒。

據(jù)了解，11.11 期間，京東云便通過(guò)基于第五代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器的新一代服務(wù)器，成功應(yīng)對(duì)了業(yè)務(wù)量激增。與上一代服務(wù)器相比，新一代京東云服務(wù)器實(shí)現(xiàn)了 23% 的整機(jī)性能提升，AI 計(jì)算機(jī)視覺(jué)推理性能提升了 38%，LLaMA2 推理性能也提高了 51%，輕松 hold 住用戶(hù)訪問(wèn)峰值同比提高 170%、智能客服咨詢(xún)量超 14 億次的大促壓力。

除此之外，第五代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器也在能效、運(yùn)營(yíng)效率、安全及質(zhì)量等方面實(shí)現(xiàn)了全面提升，提供了向前代產(chǎn)品的軟件和引腳兼容性支持，以及硬件級(jí)安全功能和可信服務(wù)。

國(guó)內(nèi)云服務(wù)大廠阿里云也在發(fā)布會(huì)上披露了其實(shí)測(cè)體驗(yàn)數(shù)據(jù)，基于第五代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器及英特爾? AMX、英特爾? TDX 加速引擎，阿里云打造了 「生成式 AI 模型及數(shù)據(jù)保護(hù)」的創(chuàng)新實(shí)踐，使第八代 ECS 實(shí)例在實(shí)現(xiàn)了全場(chǎng)景加速和全能力提升的情況下，更加固了安全性能，且保持實(shí)例價(jià)格不變，普惠客戶(hù)。

數(shù)據(jù)顯示，其在數(shù)據(jù)全流程保護(hù)的基礎(chǔ)上，推理性能提高 25%、QAT 加解密性能提升 20%、數(shù)據(jù)庫(kù)性能提升 25%，以及音視頻性能提升 15%。

英特爾表示，第五代至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器可為 AI、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)和科學(xué)計(jì)算工作負(fù)載帶來(lái)更強(qiáng)大的性能和更低的 TCO，將目標(biāo)工作負(fù)載的每瓦性能提升高達(dá) 10 倍。

對(duì)先進(jìn)AI模型實(shí)現(xiàn)原生加速

為讓 CPU 能夠高效處理 AI 任務(wù)，英特爾把 AI 加速的能力提升到了「開(kāi)箱即用」的程度。

英特爾? AMX 除了可以加速深度學(xué)習(xí)的推理、訓(xùn)練以外，現(xiàn)在已經(jīng)支持了流行的深度學(xué)習(xí)框架。在深度學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)者常用的 TensorFlow、PyTorch 上，英特爾? oneAPI 深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)庫(kù) (oneDNN) 提供了指令集層面的支持，使開(kāi)發(fā)人員能夠在不同硬件架構(gòu)和供應(yīng)商之間自由遷移代碼，可以更輕松地利用芯片內(nèi)置的 AI 加速能力。

在保證了 AI 加速直接可用之后，英特爾利用高性能開(kāi)源深度學(xué)習(xí)框架 OpenVINO? 工具套件，幫助開(kāi)發(fā)者實(shí)現(xiàn)了一次開(kāi)發(fā)、多平臺(tái)部署。它可以轉(zhuǎn)換和優(yōu)化使用熱門(mén)框架訓(xùn)練好的模型，在多種英特爾硬件的環(huán)境中快速實(shí)現(xiàn)，幫用戶(hù)最大程度地利用已有資源。

OpenVINO? 工具套件最新的版本也加入了對(duì)大型語(yǔ)言模型 (LLM) 性能的改進(jìn)，可以支持生成式 AI 工作負(fù)載，包括聊天機(jī)器人、智能助手、代碼生成模型等。

OpenVINO? 工具套件

通過(guò)這一系列技術(shù)，英特爾讓開(kāi)發(fā)者們能夠在幾分鐘內(nèi)調(diào)優(yōu)深度學(xué)習(xí)模型，或完成對(duì)中小型深度學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練，在不增加硬件和系統(tǒng)復(fù)雜性的前提下獲得媲美獨(dú)立 AI 加速器的性能。

比如在先進(jìn)的預(yù)訓(xùn)練大語(yǔ)言模型上，英特爾的技術(shù)就可以幫助用戶(hù)完成快速部署。

用戶(hù)可以從最熱門(mén)的機(jī)器學(xué)習(xí)代碼庫(kù) Hugging Face 中下載預(yù)訓(xùn)練模型 LLaMA2，然后使用英特爾?2 PyTorch、英特爾? Neural Compressor 等將模型轉(zhuǎn)換為 BF16 或 INT8 精度版本以降低延遲，再使用 PyTorch 進(jìn)行部署。

英特爾表示，為了能夠緊跟 AI 領(lǐng)域的潮流，有數(shù)百名軟件開(kāi)發(fā)人員正在不斷改進(jìn)常用的模型加速能力，讓用戶(hù)能夠在跟上最新軟件版本的同時(shí)，獲得對(duì)于先進(jìn)AI模型的支持。

第五代至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器的實(shí)力，目前已在部分大廠進(jìn)行了驗(yàn)證?；鹕揭媾c英特爾合作升級(jí)了第三代彈性計(jì)算實(shí)例。

目前，火山引擎已通過(guò)獨(dú)有的潮汐資源并池能力，構(gòu)建百萬(wàn)核彈性資源池，能夠以近似包月的成本提供按量使用體驗(yàn)，降低上云成本。基于第五代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器，火山引擎第三代彈性計(jì)算實(shí)例整機(jī)算力再次提升了 39%，應(yīng)用性能最高提升了 43%。

這只是個(gè)開(kāi)始?？梢灶A(yù)見(jiàn)，很快會(huì)有更多科技公司的應(yīng)用能夠從第五代至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器的性能中獲益。

下一代至強(qiáng)已經(jīng)現(xiàn)身

未來(lái)，人們對(duì)于生成式 AI 的需求還將不斷擴(kuò)大，更多的智能化應(yīng)用將會(huì)改變我們的生活。以計(jì)算能力為基礎(chǔ)，萬(wàn)物感知、萬(wàn)物互聯(lián)、萬(wàn)物智能的時(shí)代正在加速到來(lái)。

面對(duì)這樣的趨勢(shì)，英特爾正在加緊打造再下一代的至強(qiáng) CPU，它們面向 AI 的「專(zhuān)業(yè)化」程度還會(huì)更高。

在最近披露的英特爾數(shù)據(jù)中心路線圖上，下一代至強(qiáng)? 處理器將對(duì)不同工作負(fù)載、場(chǎng)景配備不同的核心，其中主打計(jì)算密集型與AI任務(wù)的型號(hào)會(huì)使用側(cè)重性能輸出的核「P-core」，面向高密度與橫向擴(kuò)展負(fù)載的型號(hào)則會(huì)使用有更高能效的核「E-core」，這兩種不同的核心架構(gòu)并存的設(shè)計(jì)，既滿足部分用戶(hù)對(duì)極致性能的追求，也能兼顧到可持續(xù)發(fā)展綠色節(jié)能的需求。

未來(lái)，英特爾還將如何實(shí)現(xiàn)晶體管和芯片性能的飛躍，在 AI 算力上還能有什么樣的躍升？

讓我們拭目以待。

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