當(dāng)超算遇到人工智能，將會(huì)在科技產(chǎn)業(yè)引發(fā)怎樣的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)？

AI（人工智能）如此多嬌，引無(wú)數(shù)英雄競(jìng)折腰。據(jù)相關(guān)調(diào)研報(bào)告預(yù)測(cè)，到2020年，全球AI市場(chǎng)規(guī)模將有望達(dá)到1190億元，預(yù)計(jì)年復(fù)合增長(zhǎng)率可達(dá)19.7%。

而HPC(高性能計(jì)算機(jī)，也常被簡(jiǎn)稱為超算)的發(fā)展的水平，則代表著人類利用工具、不斷拓展認(rèn)知邊界的極限。人工智能和超算，是目前人類科技領(lǐng)域近階段最火熱、最前沿的兩個(gè)分支。

當(dāng)高速運(yùn)動(dòng)的粒子碰撞之后，可能引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)而釋放出巨額能量。那么處于高速發(fā)展?fàn)顟B(tài)的AI和HPC相遇，兩者的碰撞交融，將會(huì)在科技產(chǎn)業(yè)引發(fā)怎樣的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)？AI和HPC做融合創(chuàng)新，挑戰(zhàn)和機(jī)遇主要有哪些？6月30日，在2017聯(lián)想全球超算峰會(huì)上，這些懸疑有了清晰的答案。

為什么AI會(huì)跟HPC會(huì)成為智慧時(shí)代的好CP?

“未來(lái)，我們將進(jìn)入一個(gè)人工智能研究及應(yīng)用創(chuàng)新集中爆發(fā)的時(shí)代，人工智能只有在強(qiáng)大計(jì)算力的支持下，通過(guò)和成熟的算法、大數(shù)據(jù)相結(jié)合，才能真正做到改變世界。”聯(lián)想集團(tuán)高級(jí)副總裁、數(shù)據(jù)中心集團(tuán)中國(guó)區(qū)總裁童夫堯如此辯證地看待超算與人工智能之間的關(guān)系。

算力、算法和大數(shù)據(jù)的進(jìn)步，是AI發(fā)展的三大基礎(chǔ)。AphlaGo之所以接連戰(zhàn)勝人類頂尖圍棋選手，一方面得益于蒙特卡洛算法的突破，但AI服務(wù)器性能的提升、數(shù)以萬(wàn)計(jì)的棋手對(duì)弈大數(shù)據(jù)，也是不可或缺的要素。事實(shí)證明，算力、算法和大數(shù)據(jù)，人工智能這三大要素者之間是相互依存、相互制約的關(guān)系。如果算力不足，那么有再多的數(shù)據(jù)也無(wú)法進(jìn)行有效地驅(qū)動(dòng)和利用；如果算法停滯不前，那么在當(dāng)面對(duì)多數(shù)據(jù)層級(jí)時(shí)，現(xiàn)有算力就會(huì)力不從心；如果沒(méi)有足夠龐大和關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，

那么就像一部有絕佳性能的發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱的超級(jí)跑車，但卻沒(méi)有燃油一樣，AI真正的威力也無(wú)從發(fā)揮。

無(wú)論是人類遺傳基因密碼的解密，還是做太空天體物理學(xué)計(jì)算，或者是利用氣象云圖做精準(zhǔn)地天氣和災(zāi)害預(yù)報(bào)……大量應(yīng)用中遇到的算力瓶頸，讓人類在不斷地探索HPC性能極限。目前在TOP 500排名第一的神威·太湖之光超級(jí)計(jì)算機(jī)，峰值性能125.436PFlops，但如果想達(dá)到E級(jí)計(jì)算的要求，則需要在神威·太湖之光的基礎(chǔ)上性能在提升十倍，在摩爾定律即將失效的今天，HPC在追求性能的同時(shí)也需要應(yīng)對(duì)不斷提升的功耗挑戰(zhàn)，在功耗優(yōu)化上，AI就可以大展身手。

AlphaGo在深度學(xué)習(xí)上的算法成果，被谷歌用在了一個(gè)試點(diǎn)數(shù)據(jù)中心的能源優(yōu)化上，結(jié)果該數(shù)據(jù)中心的能耗降低的40%，這大大增強(qiáng)了人們用AI來(lái)讓大型數(shù)據(jù)中心節(jié)能的信心。

HPC超強(qiáng)的算力，可以讓AI插上算力提升的翅膀，而AI也會(huì)反過(guò)來(lái)幫助HPC實(shí)現(xiàn)更優(yōu)化的資源分配和能源管理，所以，在智能時(shí)代，HPC和AI成為了一對(duì)能互補(bǔ)和相互助力的好CP。

HPC+AI，將帶來(lái)什么樣的機(jī)遇和挑戰(zhàn)？

可能會(huì)有朋友在思考，既然HPC和AI是一對(duì)好CP，那就讓他們?cè)谝黄鸷昧?。但事?shí)上，AI和HPC是兩個(gè)既有一定交叉，但又保持著很強(qiáng)獨(dú)立性的學(xué)科，在現(xiàn)實(shí)中，HPC和AI的發(fā)展，各自都存在著一些嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，單獨(dú)解決起來(lái)都很困難，更何況要讓HPC和AI能協(xié)同創(chuàng)新。

聯(lián)想數(shù)據(jù)中心集團(tuán)HPC與人工智能業(yè)務(wù)高級(jí)總監(jiān)Luigi Brochard在演講中指出，目前人工智能在機(jī)器學(xué)習(xí)方面實(shí)現(xiàn)了巨大的突破，但人工智能要想在應(yīng)用層面在做突破，將面臨三大挑戰(zhàn)：第一，就是數(shù)據(jù)，大量的數(shù)據(jù)，既有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，又有非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，所以如何打通數(shù)據(jù)類型、結(jié)構(gòu)的壁壘，讓大數(shù)據(jù)能被有效利用，這是第一個(gè)挑戰(zhàn)；第二，是人才的挑戰(zhàn)，人工智能是一個(gè)全新的科學(xué)領(lǐng)域，有很多大學(xué)剛剛開(kāi)始設(shè)立這個(gè)學(xué)科，目前人工智能方面的人才還非常緊缺，人才的短缺是第二個(gè)障礙。還有第三個(gè)障礙，就是資源的問(wèn)題，存儲(chǔ)、計(jì)算等硬件需要各種各樣的架構(gòu)，執(zhí)行起來(lái)非常復(fù)雜，還有一些專用軟件，對(duì)使用者的界面也很不友善，這三大挑戰(zhàn)形成了人工智能繼續(xù)發(fā)展的障礙。

據(jù)Luigi Brochard介紹，為了解決這些挑戰(zhàn)，聯(lián)想宣布將在美國(guó)莫里斯維爾、德國(guó)斯圖加特和中國(guó)北京，設(shè)立三個(gè)開(kāi)放型的全球AI創(chuàng)新中心，聯(lián)想會(huì)把最佳的基礎(chǔ)設(shè)施放在這些創(chuàng)新中心，與聯(lián)想的合作伙伴共同在AI創(chuàng)新中心開(kāi)發(fā)全新的AI解決方案。聯(lián)想將在這三個(gè)AI創(chuàng)新中心投入優(yōu)渥的資源，比如聯(lián)想頂尖的人工智能技術(shù)專家，還有最好的AI基礎(chǔ)設(shè)施，以及快速入門(mén)工具，來(lái)集合產(chǎn)業(yè)聚合之力，共同應(yīng)對(duì)AI發(fā)展的挑戰(zhàn)。預(yù)計(jì)這三處AI創(chuàng)新中心將在2017年底完成建設(shè)并正式啟用。

因?yàn)锳I和HPC分屬于不同的計(jì)算機(jī)學(xué)科分支，所以AI和HPC如何做協(xié)同創(chuàng)新，也是非常一個(gè)非常現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題。在2017聯(lián)想全球超算峰會(huì)上，深騰8810集群的驚艷問(wèn)世，讓我們看到了AI與HPC深度融合創(chuàng)新的曙光和實(shí)現(xiàn)路徑。

據(jù)聯(lián)想數(shù)據(jù)中心集團(tuán)HPC方案總監(jiān)李煒介紹，深騰8810集群由聯(lián)想自主研發(fā)，擁有多項(xiàng)HPC和AI的關(guān)鍵技術(shù)，包括46項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利。其搭載的全新HPC+AI智能超算平臺(tái)LiCO，不僅強(qiáng)化了上一代LiCO的全部功能，更在HPC軟硬件平臺(tái)上整合支撐了各種深度學(xué)習(xí)應(yīng)用，融合了主流的人工智能框架，比如谷歌的Tensorflow、臉書(shū)的Caffe、微軟的MXNET等。另外，LiCO分布式的資源調(diào)度系統(tǒng)，可以幫助用戶從容應(yīng)對(duì)各種深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練不斷增長(zhǎng)的計(jì)算需求，如：人臉識(shí)別、自然語(yǔ)言處理；其任務(wù)模板可以讓不同類型的用戶，如初學(xué)者、專家、數(shù)據(jù)科學(xué)家，都能夠快速上手; 而LiCO端到端的解決方案包含數(shù)據(jù)預(yù)處理、訓(xùn)練、參數(shù)調(diào)整、過(guò)程監(jiān)控、測(cè)試等，能讓用戶能夠集中精力在AI算法和業(yè)務(wù)應(yīng)用，而不是超算平臺(tái)本身。

李煒在接受采訪時(shí)明確表示，未來(lái)用于深度學(xué)習(xí)的AI GPU服務(wù)器集群，也會(huì)面臨著功耗的挑戰(zhàn)，聯(lián)想會(huì)把HPC領(lǐng)域獨(dú)有的45攝氏度溫水水冷技術(shù)應(yīng)用在AI GPU服務(wù)器上，這種底層技術(shù)上的互用，會(huì)讓HPC+AI的融合創(chuàng)新更加有效率。

從領(lǐng)跑HPC到領(lǐng)跑HPC+AI，聯(lián)想更需要凝聚生態(tài)智慧

聯(lián)想是中國(guó)高科技領(lǐng)域的一面旗幟，在HPC領(lǐng)域上體現(xiàn)得更加具體而生動(dòng)。在不久前結(jié)束的ISC 2017上，聯(lián)想以91套高性能計(jì)算系統(tǒng)入圍全球HPC TOP500份額榜，連續(xù)三年獲得中國(guó)第一，繼續(xù)蟬聯(lián)全球第二。

聯(lián)想在HPC領(lǐng)域能夠領(lǐng)跑中國(guó)，其中品質(zhì)優(yōu)異和技術(shù)領(lǐng)先，都是非常重要的因素。值得一提的是，聯(lián)想獨(dú)創(chuàng)的45攝氏度溫水水冷技術(shù)，相比傳統(tǒng)的空氣冷卻，最高可降低40%的能耗，比其他廠商的水冷技術(shù)能耗也低了近20%。通過(guò)聯(lián)想水冷能夠使得數(shù)據(jù)中心的PUE值降低到1.1，這遠(yuǎn)低于1.8-2.0的業(yè)界平均水平，能幫助客戶大大節(jié)省整體投資，提升AI計(jì)算的效能。目前，聯(lián)想與全球最大的7個(gè)數(shù)據(jù)中心中的6個(gè)達(dá)成了合作，繼續(xù)在HPC領(lǐng)域展露鋒芒。在上一個(gè)財(cái)年，聯(lián)想以17%的增長(zhǎng)率成為全球增速最快的HPC廠商。

聯(lián)想在AI GPU服務(wù)器上也走在了時(shí)代的潮頭。目前，聯(lián)想是包括BAT在內(nèi)的眾多互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的AI GPU服務(wù)器的主要供應(yīng)商。在京東，聯(lián)想優(yōu)化GPU架構(gòu)后的5000個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)，正在支持著其消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)習(xí)慣分析等算法，科大訊飛、滴滴出行、今日頭條等國(guó)內(nèi)在人工智能領(lǐng)先的公司，也在廣泛采用聯(lián)想的AI GPU服務(wù)器。

此次聯(lián)想提出了智慧超算理念，開(kāi)創(chuàng)了HPC和AI融合創(chuàng)新的一條新路，并在深騰8810集群上初步實(shí)現(xiàn)了HPC+AI的解決方案落地。誠(chéng)然，HPC+AI是一條前人未曾走過(guò)的嶄新技術(shù)道路，聯(lián)想雖然身先士卒地在探索這個(gè)無(wú)人區(qū)，但如果單憑聯(lián)想一家去努力，那么成效可能會(huì)大大折扣。但值得欣慰的是，聯(lián)想正在依靠AI創(chuàng)新中心構(gòu)架HPC+AI的開(kāi)放生態(tài)，當(dāng)這個(gè)開(kāi)放生態(tài)聚合了芯片、軟件、硬件、應(yīng)用等領(lǐng)域眾多具有創(chuàng)新意愿的優(yōu)秀公司，那么就可以利用生態(tài)系統(tǒng)的集體智慧，來(lái)克服重重挑戰(zhàn)，推進(jìn)人類社會(huì)向智慧社會(huì)更快演進(jìn)。

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