“AI算力荒”解困的短、中、長策

AI算力不夠，已經(jīng)是老大難問題。ChatGPT等大語言模型，掀起了新一輪“大煉模型”和“煉大模型”的熱潮，又讓本就不足的算力雪上加霜。

適用于AI計算的GPU供不應求，買不到卡的企業(yè)和科研機構嗷嗷待哺，買到了卡的企業(yè)不得不面對漲價，也被架在成本的火上烤。

目前，英偉達的GPU是AI計算最主流的硬件。有業(yè)內(nèi)人士估算過，GPT-4模型僅滿足日訪問量的計算需求，就需要六萬張英偉達A100，每一張價格在60-100萬人民幣，而A100和更強大的H100，這兩款芯片此前都被列入了美國的禁止出口清單里。還好在英偉達的游說下，又能夠在 2023 年 3 月 1 日之前繼續(xù)給大陸提供 A100 產(chǎn)品。

現(xiàn)在緩沖期已經(jīng)到了，AI算力的局面是蠟燭兩頭燒，一邊是越來越少的海外高性能芯片，一邊是越來越多的大模型訓推需求，究竟怎么辦呢？

我知道很多普通網(wǎng)友很急，覺得又被卡脖子了，但大家確實不用那么急，為AI算力荒解困，業(yè)內(nèi)其實已經(jīng)探索出了短策、中策和長策。今天就來講講，如何見招拆招。

短策：開源節(jié)流，過緊日子

實事求是來說，最關鍵的AI芯片GPU被國際廠商壟斷，市場占有率達到80%以上。而國產(chǎn)廠商雖然也有相應的產(chǎn)品，但要么還沒有量產(chǎn)，無法滿足規(guī)模應用的需求；要么性能跟海外先進產(chǎn)品的差異很大，實用中大概只能達到60%左右的水平。而中美博弈，短期內(nèi)是不會有方向性的轉變的，未來高性能芯片的封禁可能是常態(tài)。

所以結論就是，放棄幻想，接下來要準備過AI算力的緊日子了。

目前業(yè)內(nèi)的應付辦法有兩種：

一是開源。

對于N卡，繼續(xù)買，抓緊囤貨。

國內(nèi)頭部互聯(lián)網(wǎng)公司，尤其是已經(jīng)推出了大模型的企業(yè)，都會進行20%左右的戰(zhàn)略備貨，儲備了萬片級別的英偉達A100芯片，所以算力基礎都不差。某一線云廠商透露，現(xiàn)在自家有10萬片的A100，能夠滿足好幾個客戶復現(xiàn)GPT的AI算力需求。

此前國內(nèi)區(qū)塊鏈火爆，礦機廠商和數(shù)字貨幣販子也買了大量英偉達GPU用來“挖礦”，聽說也被一些AI公司緊急收了過來。而且，雖然緩沖期已到，但只要交付模式上商務合規(guī)，還是有可能繼續(xù)用到先進產(chǎn)品的。

對于國產(chǎn)芯，加快上馬，落地部署。

目前，國內(nèi)的頭部科技公司，已經(jīng)開始籌備或落實，將寒武紀MLU370/590、燧原、百度昆侖芯、阿里平頭哥等，部署到算力集群中，盡管占比還比較少，但國產(chǎn)芯的使用和適配已經(jīng)開始了，隨著合規(guī)及產(chǎn)能提速，也能滿足AI并行計算的需求。

芯片的國產(chǎn)化替代，這一步遲早要走，大模型成了那個提前上馬的變量。

二是節(jié)流。

既然AI基礎設施跟大模型建設熱潮之間有剪刀差，咱能不能把錢花在刀刃上呢？還真能。

OpenAI選擇訓大語言模型來實現(xiàn)通用人工智能，超大規(guī)模參數(shù)來達到“智能涌現(xiàn)”，堪稱為“敗家子兒式創(chuàng)新”。微軟公司的博客中透露，2019 年微軟宣布向 OpenAI 投資 10 億美元，為了讓OpenAI 能訓練出越來越強大的模型，將28.5萬個CPU和10000個GPU聯(lián)接起來，造了一個超級計算集群。

背靠家大業(yè)大的微軟，這么燒無可厚非。但放到中國語境下，或許我們還可以想一想，等這波GPT式熱度消退，基礎模型已經(jīng)成型，那些燒錢打造的算力基礎設施該何去何從？百億萬億參數(shù)的大模型，部署到工廠、礦區(qū)、城市之類的行業(yè)場景，是不是也有相應的算力支撐？

冷靜下來后，為AI算力“節(jié)流”，才是大模型真正落地的必經(jīng)之路。

節(jié)流，有兩個辦法：一是大模型“瘦身”，通過剪枝讓模型稀疏化、知識蒸餾對模型進行壓縮，通過權重共享來減少參數(shù)量……總之，一旦一種技術路線被證明有效，那么很快就會有多種技術手段對其進行優(yōu)化，讓模型成本大幅下降。

最近加州大學伯克利分校打造的icuna （小羊駝）模型，就只用8張A100訓練了一天時間，將130億參數(shù)模型的訓練成本，從1000美元降低至300美元。所以，模型“瘦身”可以有效減少單個模型的算力資源消耗。

二是硬件“壓榨”，通過端到端優(yōu)化，從AI芯片中“壓榨”出更多性能，把有限的硬件用到極致，也是一種節(jié)流。

舉個例子，主流的大模型，包括ChatGPT、GPT-4，都是以Transformer 架構為主，微軟通過ONNX開源推理引擎的優(yōu)化，可以將大語言模型的推理性能提高17倍。某國產(chǎn)芯片廠商針對Transformer結構特性進行優(yōu)化，將芯片性能提升到原本的五倍以上，壓縮顯存30%以上。資源利用率更高，相當于在AI訓練和推理時單位部署成本更低了。

總的來說，面對短期內(nèi)“AI算力荒”，我們只能接受現(xiàn)實，正視差距，廣積糧食，開源節(jié)流。

承認這一點沒有什么好憋屈的，畢竟中國AI從零起步，到今天能跟no.1站在同一張牌桌，這才是我們熟悉的故事。

中策：兼容并包的全國算網(wǎng)

一雙眼睛全盯著高性能GPU，會發(fā)現(xiàn)差距簡直無從彌補，還在越拉越大。英偉達、英特爾、AMD等已經(jīng)將AI芯片支撐推進到了4nm，而光刻機禁運，制程追不上，國內(nèi)14nm制程將將量產(chǎn)，巧婦難為無米之炊。

但換個角度，可能就柳暗花明又一村。

大家可能還記得，去年東數(shù)西算工程正式啟動，新型國家算力網(wǎng)絡成了新的熱點，我們也做過很多報道和分析。

當時我們就提到：實現(xiàn)先進算力的一體化、集約化、多樣化供給，是“全國算力一盤棋”的題中之義。而這只是全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系中的一環(huán)。

今天看來，通過幾年時間，構建數(shù)網(wǎng)、數(shù)紐、數(shù)鏈、數(shù)腦、數(shù)盾，對于AI大模型的數(shù)據(jù)、算力、聯(lián)接、商業(yè)化等多種挑戰(zhàn)，是一種持續(xù)釋放影響的“中策”。

本質上說，AI模型的訓練推理是CPU+加速芯片。GPU的高并行性，可以成規(guī)模地處理AI工作負載，為深度學習加速，在進行模型的訓練和推斷時會更具有效率優(yōu)勢。英偉達的A100，在AI推理時吞吐量是CPU的249倍。

但這并不意味著，CPU不能做并行計算，加速芯片沒有其他選擇。

生成式AI的模型訓練通常是在云端完成的，云端芯片以CPU+GPU異構計算為主。一些小型的模型是完全可以CPU訓練的，可能訓練速度慢一點，但確實可以用。

此外，ASIC芯片也很適合AI計算，目前還沒有明顯的頭部廠商，國產(chǎn)廠商還有機會，很多企業(yè)開始推出自研的ASIC加速芯片。比如谷歌的TPU、英特爾的DPU、國內(nèi)寒武紀的NPU、地平線的BPU等。

模型訓練好之后，需要結合數(shù)據(jù)計算“推理”出各種結論。手機人臉識別認出“你是你”這個環(huán)節(jié)就是“端側推理”，iPhone將相冊上傳到云端進行用戶行為分析就是“云端推理”。

相對模型訓練而言，推理階段處理的是小批量數(shù)據(jù)，這時候GPU并行計算的性價比就不那么明顯了，尤其是在邊緣和終端大規(guī)模部署AI算法，是難以承受如此高的成本的。FPGA、ASIC等加速芯片，協(xié)助CPU來滿足推理的計算需求，是具有競爭優(yōu)勢的。

這跟算網(wǎng)有什么關系呢？

劃重點，在全國一體化算力網(wǎng)絡體系的各種政策文件中，“算力多元化”的出現(xiàn)頻率是非常高的。

多元化，一方面體現(xiàn)在多種計算架構，支持CPU、GPU、ASIC、FPGA等多種芯片的混合部署，充分發(fā)揮不同體系架構的優(yōu)勢；

另一方面，體現(xiàn)在多種算力，模型訓練、邊緣推理、數(shù)值模擬的不同場景需要不同的算力，AI算力、通用算力、高性能算力等綜合配給，才能很好地支撐各類行業(yè)AI應用。

正如微軟Azure高性能計算和人工智能產(chǎn)品負責人Nidhi Chappell所說，“讓更大的模型訓練更長的時間，意味著你不僅需要擁有最大的基礎設施，還必須能夠長期可靠地運行它”。

要長期可靠地保障AI算力資源，自然要發(fā)揮中國智慧——東方不亮西方亮，黑了南方有北方。通過全國一體化算力網(wǎng)絡的建設，充分推動多種架構的落地部署，國產(chǎn)芯片的同步發(fā)展。

未來幾年算網(wǎng)成型，對于保障算力供給，應對不可抗力，會起到非常關鍵的作用。

長策：長出那雙手

理想化的角度來說，緩解AI算力荒的終極解決思路，肯定是造出對標國際一流水平的自研芯片。但這就像“中國什么時候能有自己的OpenAI”一樣，是一個漫長的暢想。

漫長，指的不只是足夠長的時間和耐心，給半導體行業(yè)足夠多的錢，還要能吸納全球頂尖的技術人才、全球優(yōu)質的風險投資機構、計算機基礎人才的培養(yǎng)、允許失敗試錯的創(chuàng)新氛圍和兜底機制、充分信息化數(shù)字化的優(yōu)質數(shù)據(jù)基礎、繁榮的商業(yè)市場……這是一個社會工程。

那么，我們是不是就得一直這么憋屈呢？

當然不是。咱們除了“脖子”，還有“手”啊，就不能用自己的長處，去卡別人的脖子呢？

這雙手，可能是新的計算體系。

今天，經(jīng)典計算的“摩爾定律”已死，英偉達提出的“新摩爾定律”也面對AI算力供需的剪刀差有心無力。

光計算、類腦計算、量子計算等新計算體系，正在成為各國的重點布局方向。以量子計算為例，有望徹底解決經(jīng)典計算的算力不足問題。

當然，總想著“彎道超車”大概率會翻車，提到這點只是想提醒一下，不要只盯著CPU/GPU這些已經(jīng)被卡脖子的焦點領域，而忽視了其他路線，將路走窄了。畢竟誰能想到，當年游戲宅們追捧的顯卡能卡住今天的AI計算市場呢？

英偉達GPU被發(fā)現(xiàn)可以用來跑AI之前，只有游戲發(fā)燒友會對N卡津津樂道，這種“無心插柳柳成蔭”的結果，恰好說明了多技術路線創(chuàng)新的重要性，或許會在某條路上就發(fā)現(xiàn)驚喜。

這雙手，也可能產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

AI本來就是一個工程性、交叉性很強的學科，AI芯片要充分釋放能力，除了更高制程的工藝，也離不開深刻理解行業(yè)用戶的使用習慣，才能把軟硬件做到位。

英偉達GPU的主流地位，與CUDA生態(tài)有直接關系。而CUDA的護城河正是軟件堆棧，可以讓研究人員和軟件開發(fā)者更好地在GPU上編程，構建應用。

如果說AI算力問題，國產(chǎn)硬件的差距是明線，軟件生態(tài)就是那條更難的暗線。

首先是軟件，就拿大模型來說，下接底層算力硬件、操作系統(tǒng)和框架，上接行業(yè)應用，需要提供一整套從開發(fā)、應用、管理的全流程服務和工程化方法，而目前積累了全面技術棧的只有少數(shù)國內(nèi)頭部企業(yè)。

其次是生態(tài)，CUDA生態(tài)經(jīng)過多年積累，在AI計算的絕對主導地位，而國內(nèi)幾個頭部企業(yè)都有各自的AI生態(tài)。我們就曾遇到過這樣的采訪對象，一個工業(yè)企業(yè)的數(shù)字化案例中，既有A生態(tài)的一些軟硬件，又有B生態(tài)的一些解決方案。多個生態(tài)并存，增加了產(chǎn)業(yè)的選項自由和安全感，也難免帶來適配上的復雜度，以及一些重復性工作。

國產(chǎn)芯片硬件的突破或在旦夕之間，但軟件生態(tài)的爆發(fā)卻需要漫長的時間去醞釀。而一旦生態(tài)如同齒輪一樣轉起來了，吸納更多產(chǎn)業(yè)資源和人才力量，很多軟硬件創(chuàng)新都能加速發(fā)展。

大語言模型的這波熱鬧中，我有聽到一些聲音，說中國AI行業(yè)“渾身上下都是脖子”“一卡脖子就翻白眼，一開源就全球領先”。

很能理解大家“怒其不爭”的心情，但實事求是地看，中國AI走到今天，靠的從來不是誰的施舍，是真的有一群人，在卡脖子時沒有翻白眼，而是與禁令搶時間，與海外合作伙伴想對策，把國產(chǎn)芯片扶上馬送一程。

如果說，無需擔心“AI算力荒”，這是一種無視現(xiàn)實差距的盲目自信。但也確實不用一提算力、一提芯片，就縈繞著“生于憂患死于安樂”的焦慮氣息。

星光不問趕路人，與其花時間自憐自哀，不如在有限的規(guī)則里，做力所能及的事。短策、中策、長策久久為功，這才是中國緩解“AI算力荒”的真實選擇。

生成海報

免責聲明：此文內(nèi)容為第三方自媒體作者發(fā)布的觀察或評論性文章，所有文字和圖片版權歸作者所有，且僅代表作者個人觀點，與極客網(wǎng)無關。文章僅供讀者參考，并請自行核實相關內(nèi)容。投訴郵箱：editor@fromgeek.com。

免責聲明：本網(wǎng)站內(nèi)容主要來自原創(chuàng)、合作伙伴供稿和第三方自媒體作者投稿，凡在本網(wǎng)站出現(xiàn)的信息，均僅供參考。本網(wǎng)站將盡力確保所提供信息的準確性及可靠性，但不保證有關資料的準確性及可靠性，讀者在使用前請進一步核實，并對任何自主決定的行為負責。本網(wǎng)站對有關資料所引致的錯誤、不確或遺漏，概不負任何法律責任。任何單位或個人認為本網(wǎng)站中的網(wǎng)頁或鏈接內(nèi)容可能涉嫌侵犯其知識產(chǎn)權或存在不實內(nèi)容時，應及時向本網(wǎng)站提出書面權利通知或不實情況說明，并提供身份證明、權屬證明及詳細侵權或不實情況證明。本網(wǎng)站在收到上述法律文件后，將會依法盡快聯(lián)系相關文章源頭核實，溝通刪除相關內(nèi)容或斷開相關鏈接。