AI超算啟幕：進(jìn)化的鵬城云腦，進(jìn)擊的華為AI

極客網(wǎng)·極客觀察（朱飛）11月29日 人工智能一詞自1956年提出以來幾經(jīng)沉浮，終于在最近幾年重獲新生并取得飛速發(fā)展。作為一種通用技術(shù)，今天的AI已經(jīng)不是單獨(dú)的存在，而是與云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、IoT、5G網(wǎng)絡(luò)等緊密結(jié)合，形成一股強(qiáng)大的智能聯(lián)接及智能計(jì)算能力，助推千行萬業(yè)開展智能化升級。

面向智能時(shí)代，隨著自動(dòng)駕駛、4K/8K視頻、AR/VR、物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用的興起，社會(huì)的生產(chǎn)力、生產(chǎn)資料和生產(chǎn)工具全都隨之改變。其中，算力已成為新生產(chǎn)力，數(shù)據(jù)成為新生產(chǎn)資料，而5G、AI和云等成為了新生產(chǎn)工具。

權(quán)威調(diào)研報(bào)告預(yù)測，到2025年全球數(shù)據(jù)總量將達(dá)180ZB，是2018年數(shù)據(jù)量的5.5倍。為了更好地讓算力匹配日益暴增的數(shù)據(jù)的分析處理需求，近兩年來AI正在和云與網(wǎng)絡(luò)深度融合，以云AI的形式集聚強(qiáng)大、高效、可擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)適用的AI算力，支撐千行萬業(yè)日益攀升的AI計(jì)算需求。

在此背景下，全球主要企業(yè)都在積極構(gòu)建自己的AI超級計(jì)算平臺(tái)。國際上，谷歌、英特爾、英偉達(dá)都在著力打造AI導(dǎo)向的大型數(shù)據(jù)中心。在國內(nèi)，過去兩年間由BAT和華為等企業(yè)擔(dān)綱的，瞄準(zhǔn)不同行業(yè)或技術(shù)門類的15家國家新一代人工智能開放創(chuàng)新平臺(tái)已分批確立。

不止于企業(yè)層面，全球領(lǐng)先國家在發(fā)布國家級的AI戰(zhàn)略后也拿出了國家級的推進(jìn)計(jì)劃。比如美國啟動(dòng)了“國家人工智能研究院”項(xiàng)目，韓國政府提出到2022年將創(chuàng)設(shè)6個(gè)AI研究院，日本舉國發(fā)力計(jì)劃到2025年每年培養(yǎng)25萬名AI人才，中國眾多的產(chǎn)業(yè)/行業(yè)大腦、城市大腦也相繼問世……

毫無疑問，全球AI超算的大幕已經(jīng)開啟！從AI研究院到AI平臺(tái)再到AI人才，新一輪的競爭已轟轟烈烈展開。在這一新形勢下，讓我們透過中國一個(gè)領(lǐng)先的AI大腦平臺(tái)，一家領(lǐng)先的AI計(jì)算企業(yè)，以及它們之間交匯碰撞的故事，一窺AI超算的秘密，以及整個(gè)AI計(jì)算的詩與遠(yuǎn)方。

“平行發(fā)展”的鵬城云腦與華為AI

要了解鵬城云腦，首先得了解鵬城實(shí)驗(yàn)室。鵬城實(shí)驗(yàn)室是廣東省2017年12月首批授牌的省實(shí)驗(yàn)室，正式成立于2018年3月31日，是一個(gè)服務(wù)國家戰(zhàn)略利益、肩負(fù)重要?dú)v史使命的創(chuàng)新基礎(chǔ)平臺(tái)。其中，鵬城實(shí)驗(yàn)室的三大重點(diǎn)任務(wù)之一就是布局新一代人工智能基礎(chǔ)研究，即打造鵬城云腦（CloudBrain），使之成為一個(gè)服務(wù)重大工程項(xiàng)目的人工智能開源開放平臺(tái)。

鵬城云腦面向全國，為人工智能基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究提供多層次、多樣化的資源環(huán)境支撐，服務(wù)我國人工智能領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展。在2018年的一期工程中，鵬城云腦初步建成上線運(yùn)行了以“鵬城云腦-1”為核心P級計(jì)算系統(tǒng)；二期“鵬城云腦-2”計(jì)劃實(shí)現(xiàn)1000P AI算力，使得鵬城云腦成為一個(gè)1000P AI超算系統(tǒng)，成為面向未來的科學(xué)研究和探索平臺(tái)。

時(shí)空的平行線上，華為于2018年10月正式發(fā)布了AI戰(zhàn)略及全棧全場景AI解決方案，包括全球首個(gè)覆蓋全場景人工智能的華為昇騰系列芯片，以及基于華為昇騰系列芯片的產(chǎn)品和云服務(wù)。隨后的時(shí)間里，華為陸續(xù)發(fā)布了昇騰310芯片以及數(shù)款基于昇騰310芯片的AI計(jì)算產(chǎn)品——華為Atlas人工智能計(jì)算平臺(tái)逐步成型。

今年9月，華為首次發(fā)布整體計(jì)算戰(zhàn)略，并重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了AI計(jì)算，并基于稍早前發(fā)布的昇騰910芯片重磅推出全球最快AI訓(xùn)練集群Atlas 900。同時(shí)，在這一年左右的時(shí)間里，華為此前宣布的訓(xùn)練和推理框架MindSpore、芯片算子庫和高度自動(dòng)化算子開發(fā)工具CANN、一站式AI開發(fā)管理平臺(tái)ModelArts等AI計(jì)算關(guān)鍵組件也紛紛成熟就位，與多種Atlas計(jì)算產(chǎn)品一起構(gòu)成了華為覆蓋端、邊、云全場景的豐富而完善的AI計(jì)算平臺(tái)。

基于Atlas 900集群的美妙交匯

Atlas 900甫一問世，這款匯聚了華為十多年技術(shù)沉淀，由數(shù)千顆昇騰芯片組成的AI集群就以超強(qiáng)性能驚艷了眾人。在衡量AI計(jì)算能力的金標(biāo)準(zhǔn)ResNet-50圖片分類模型下，Atlas 900只需59.8秒就完成了訓(xùn)練，在同等精度下比原來的世界紀(jì)錄快了10秒！正是這樣的巔峰算力表現(xiàn)，為原本平行發(fā)展的鵬城云腦與華為AI計(jì)算的相交創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。

一邊是想要構(gòu)建1000P AI超算系統(tǒng)的鵬城云腦，一邊是剛剛擁有AI算力高達(dá)256~1024 PFLOPS@FP16的華為AI計(jì)算，雙方的需求與能力剛好契合，于是美妙的交集發(fā)生了——鵬城實(shí)驗(yàn)室決定利用華為技術(shù)構(gòu)建鵬城云腦AI超算系統(tǒng)，也即在“鵬城云腦-2”中采用華為Atlas 900集群，面向未來構(gòu)建1000P AI超算系統(tǒng)。

在9月的華為全聯(lián)接大會(huì)上，中國工程院院士、鵬城實(shí)驗(yàn)室主任高文院士就登臺(tái)分享了鵬城實(shí)驗(yàn)室基于華為Atlas 900集群打造“鵬城云腦-2”的平臺(tái)規(guī)劃，透露其是一個(gè)動(dòng)態(tài)進(jìn)化的1000P AI超算系統(tǒng)，包括AI集群規(guī)模的計(jì)劃以及AI功能的計(jì)劃。如今兩月多時(shí)間過去了，鵬城云腦與華為AI計(jì)算的合作進(jìn)度到什么地步了呢？

11月30日，雙方在鵬城實(shí)驗(yàn)室所在地深圳召開鵬城云腦Ⅱ基本型系統(tǒng)發(fā)布會(huì)，公布了最新進(jìn)展。據(jù)高文院士介紹，鵬城云腦Ⅱ原型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了100P的算力，并計(jì)劃到明年底擴(kuò)展至1000P AI算力。據(jù)悉，雙方目前正在聯(lián)合攻堅(jiān)AI集群的規(guī)模進(jìn)化以及AI功能的進(jìn)化，解決散熱、組網(wǎng)等影響集群擴(kuò)展的關(guān)鍵問題，為實(shí)現(xiàn)1000P AI算力掃清障礙。

同日，鵬城實(shí)驗(yàn)室還與深圳市政府就一系列重大項(xiàng)目簽約，向衛(wèi)生健康、公安交警、巴士交通、政務(wù)等場景提供鵬城云腦強(qiáng)大的AI算力，支撐市政重大項(xiàng)目智慧升級。同時(shí)據(jù)介紹，不斷進(jìn)化、動(dòng)態(tài)升級的鵬城云腦還將持續(xù)向國內(nèi)外的科研機(jī)構(gòu)、高等院校等組織提供云端AI算力，充分發(fā)揮華為Atlas 900集群的優(yōu)勢，搭好科學(xué)研究和探索的地基。

AI超算與AI計(jì)算的“詩與遠(yuǎn)方”

除了鵬城實(shí)驗(yàn)室的鵬城云腦展示的面向未來的科學(xué)研究和探索，AI超算還有哪些應(yīng)用場景呢？其實(shí)參照超算的發(fā)展史可以發(fā)現(xiàn)，凡是那些需要天文次數(shù)的計(jì)算、需要天文數(shù)字的算力的場景，都可以使用AI超算系統(tǒng)獲得更強(qiáng)的算力、更高的效能、可擴(kuò)展性以及經(jīng)濟(jì)適用。

比如Atlas 900集群可廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究與商業(yè)創(chuàng)新，例如天文探索、氣象預(yù)測、自動(dòng)駕駛、石油勘探等領(lǐng)域。相比傳統(tǒng)解決方案，同樣達(dá)到256 PFLOPS的算力，經(jīng)測算如果采用通用CPU需要6195個(gè)機(jī)柜，采用GPU需要208個(gè)機(jī)柜，而采用NPU只要16個(gè)機(jī)柜。

最終，基于昇騰架構(gòu)對深度學(xué)習(xí)業(yè)務(wù)的優(yōu)化，以及芯片優(yōu)化之外增加的如板級液冷、柜級密閉絕熱等系統(tǒng)級優(yōu)化，華為Atlas 900集群只用了16個(gè)機(jī)柜就實(shí)現(xiàn)了256 PFLOPS的算力，并且將功耗從40000千瓦降低至736千瓦，以AI之力取得了更好的效能和經(jīng)濟(jì)適用性。

這樣巨大的優(yōu)勢，使得Atlas 900集群在諸多需要超級計(jì)算機(jī)的場景更具競爭力。比如在天文探索領(lǐng)域，華為聯(lián)合上海天文臺(tái)與SKA，用Atlas 900對來自于SKA射電望遠(yuǎn)鏡的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算，只用10秒就能從20萬顆星星中檢索出相應(yīng)特征的星體，輕松完成過去一個(gè)天文學(xué)家需要耗費(fèi)169天才能完成的工作量。

仰望星空，人類從未停止對未知的探索，比如宇宙原來是什么樣子？第一個(gè)星系何時(shí)形成？行星是如何形成的？現(xiàn)在有多少引力波穿過了我們的身體？外星生命存在嗎？這些宇宙的終極奧秘，都需要基于天文望遠(yuǎn)鏡的精確觀察和科學(xué)推理，尤其是對收集到的海量天文數(shù)據(jù)做分析處理。這，就是AI超算最典型的應(yīng)用場景。

一言以蔽之，AI超算系統(tǒng)不僅提供充沛的AI算力，還可以創(chuàng)造出一些全新的研究方法，以機(jī)器學(xué)習(xí)之力突破人類腦力及體力極限，讓天文探索、氣象預(yù)測、自動(dòng)駕駛、石油勘探等需要處理海量數(shù)據(jù)的領(lǐng)域快馬加鞭。

為了讓各行各業(yè)獲取超強(qiáng)算力，除了向鵬城大腦、上海天文臺(tái)與SKA這樣的機(jī)構(gòu)合作外，華為立足“鯤鵬+昇騰”雙引擎，自發(fā)布之日其已將Atlas 900部署到云上，推出華為云EI集群服務(wù)，并以極優(yōu)惠的價(jià)格面向全球科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)開放申請使用，做好了充分釋放AI超算洪荒之力的準(zhǔn)備。

當(dāng)然，除令人神往的AI超算外，整個(gè)AI計(jì)算的應(yīng)用場景也在與日俱增，將AI強(qiáng)大算力及智慧能力從云端數(shù)據(jù)中心帶到終端設(shè)備和邊緣節(jié)點(diǎn)，讓AI算力全面滲透，讓智能無所不及。比如上面提到的針對不同行業(yè)或技術(shù)門類的15家國家新一代人工智能開放創(chuàng)新平臺(tái)，正在將AI計(jì)算帶入基礎(chǔ)軟硬件、智能語音、視覺計(jì)算，以及智慧城市、醫(yī)療影像、普惠金融等領(lǐng)域。

華為預(yù)計(jì)，5年后AI計(jì)算所消耗的算力，將會(huì)占到全社會(huì)算力消耗總量的80%以上，計(jì)算正在進(jìn)入一個(gè)新的智能時(shí)代。為此華為基于昇騰系列AI處理器，打造了面向端、邊、云的全場景AI基礎(chǔ)設(shè)施方案，日益完善Atlas人工智能計(jì)算平臺(tái)，為千行萬業(yè)的企業(yè)及組織提供AI計(jì)算的“底座”。

在終端，包括手機(jī)、PC、平板、TV、耳機(jī)、音箱在內(nèi)的智能設(shè)備，都逐步具備了AI計(jì)算能力。它們與云端數(shù)據(jù)中心的協(xié)同，一起交付了今天令人稱奇的消費(fèi)科技體驗(yàn)；在邊緣，各行各業(yè)的IoT設(shè)備正在借助邊緣數(shù)據(jù)中心的“本地化”服務(wù)能力，提供實(shí)時(shí)、安全、經(jīng)濟(jì)的邊緣計(jì)算服務(wù)。它們與云端數(shù)據(jù)中心的協(xié)同，正在將統(tǒng)一訓(xùn)練、統(tǒng)一部署、統(tǒng)一管理的AIoT模式迅速擴(kuò)展。在云端，大量數(shù)據(jù)中心都在積極向AI數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)型，以云AI應(yīng)對AI算力需求的飆升。

總而言之，端側(cè)的個(gè)性化計(jì)算、邊緣側(cè)的專業(yè)化計(jì)算、中心側(cè)的通用模型計(jì)算已經(jīng)全面啟幕且協(xié)同發(fā)展，助推千行萬業(yè)進(jìn)入了一個(gè)端、邊、云全場景覆蓋的AI計(jì)算新時(shí)代，搭好了通往智能世界的橋梁。面向智能世界，每一個(gè)人的學(xué)習(xí)、工作和生活環(huán)境都將被AI重塑，人類將能夠進(jìn)一步解放生產(chǎn)力、解放自己，獲得前所未有的智慧能力和自由度。

總結(jié)：

“我們處在爆炸式創(chuàng)新的前夜?！?11月21日，任正非在英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》年度特刊“The World in 2020”上發(fā)表署名文章中稱，“我們堅(jiān)信，在未來二三十年內(nèi)，人類社會(huì)必須進(jìn)入智能社會(huì)。今天，人類社會(huì)正處于新的理論和新技術(shù)即將爆發(fā)的前夕。發(fā)展?jié)摿薮?，但仍有許多不確定因素。許多問題仍然存在，但開放創(chuàng)新是最好的解決辦法?！?/p>

結(jié)合上文可見，鵬城實(shí)驗(yàn)室的鵬城云腦和華為的AI計(jì)算經(jīng)過各自的平行發(fā)展，然后因AI算力需求飆升而形成交集，為迎接爆炸式創(chuàng)新的到來做出了開放合作、協(xié)同創(chuàng)新的準(zhǔn)備。這非常令人欣慰和振奮，因?yàn)槊嫦蛭磥?，無論是仰望星空的科學(xué)研究與探索，還是深入行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型與智能化升級，咱們中國都有富有遠(yuǎn)見卓識(shí)的組織和企業(yè)在筑基、在耕耘、在牽引。

大風(fēng)起兮云飛揚(yáng)，AI超算揚(yáng)帆起航，AI計(jì)算全面滲透，智能世界的大門已經(jīng)打開，你準(zhǔn)備好投入這個(gè)人工智能終將無所不及的大航海時(shí)代，迎接自己的詩與遠(yuǎn)方了嗎？

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