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智算中心發(fā)展趨勢淺析

發(fā)布人:天翼云開發(fā)者 時間:2024-06-28 來源:工程師 發(fā)布文章

本文分享自天翼云開發(fā)者社區(qū)《智算中心發(fā)展趨勢淺析》,作者:3****m

從國家到地方再到各類市場主體,都在大力推進算力資源布局建設(shè),智算中心發(fā)展呈現(xiàn)算力的規(guī)模需求快速增加、圍繞算法的服務(wù)模式持續(xù)完善、普適樸實普惠的服務(wù)生態(tài)逐步構(gòu)建、綠色低碳的發(fā)展格局加速形成等新趨勢。

(一)智能算力的發(fā)展需求快速擴大

算力資源是數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的重要底座。隨著數(shù)字經(jīng)濟蓬勃發(fā)展,數(shù)字化新事物、新業(yè)態(tài)、新模式推動應(yīng)用場景趨向多元化發(fā)展,算力規(guī)模不斷擴大,算力需求持續(xù)攀升。

智能算力需求規(guī)??焖僭鲩L。5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息技術(shù)加速發(fā)展帶動數(shù)據(jù)量爆炸式增長。隨著人工智能技術(shù)的高速發(fā)展,智能化正以前所未有的速度重塑各行各業(yè),我國算力結(jié)構(gòu)也隨之不斷演化,對智能算力的需求與日俱增。數(shù)據(jù)顯示,2021年中國智能算力規(guī)模達155.2 EFLOPS(FP16), 預(yù)計到2026年中國智能算力規(guī)模將達到1,271.4 EFLOPS。2021- 2026 年期間,預(yù)計中國智能算力規(guī)模年復(fù)合增長率達52.3%,同期通用算力規(guī)模年復(fù)合增長率為18.5%。

智算中心建設(shè)布局浪潮快速掀起。智算中心能夠提供大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和高性能智能計算支撐,將經(jīng)濟、社會、產(chǎn)業(yè)中各種模型、經(jīng)驗固化下來,形成新的生產(chǎn)力,并支撐智能化的產(chǎn)業(yè)、服務(wù)和治理。智算中心是具有強公共屬性的開放服務(wù),能夠?qū)崿F(xiàn)對大區(qū)域的數(shù)字化輻射帶動,成為經(jīng)濟發(fā)展的新動力引擎。隨著“東數(shù)西算”工程、新型基礎(chǔ)設(shè)施等國家政策規(guī)劃出臺,我國智算中心掀起落地?zé)岢?。?dāng)前我國超過30個城市正在建設(shè)或提出建設(shè)智算中心,整體布局以東部地區(qū)為主,并逐漸向中西部地區(qū)拓展。未來,隨著我國智算中心布局的持續(xù)優(yōu)化與完善,以及人工智能應(yīng)用場景的不斷創(chuàng)新和解鎖,智能算力需求將得到更大釋放,智算中心的賦能作用將被進一步激發(fā)。

復(fù)雜場景計算需要多元算力的開發(fā)生態(tài)體系。智算中心的芯片、服務(wù)器、固件、操作系統(tǒng)等可能由多方提供,易存在多型號硬件無法兼容、軟件投入和應(yīng)用難以支撐上層業(yè)務(wù)發(fā)展等問題,嚴重制約了智算中心的應(yīng)用。因此,智算中心應(yīng)該兼容適配更多技術(shù)體系,通過開源、開放的方式建立可兼容底層硬件差異的異構(gòu)開發(fā)方式,突破異構(gòu)算力適配、異構(gòu)算力調(diào)度等關(guān)鍵技術(shù),加速基礎(chǔ)軟件、商用軟件和開源軟件的生態(tài)構(gòu)建,與各領(lǐng)域的知識模型、機理模型、物理模型相疊加,做到從硬件到軟件、從芯片到架構(gòu)、從建設(shè)模式到應(yīng)用服務(wù)開放化、標(biāo)準(zhǔn)化,打通人工智能軟硬件產(chǎn)業(yè)鏈,從而加速人工智能算力技術(shù)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)形成。

(二)通用智能的算法模型快速演進

人工智能算法結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜、參數(shù)和樣本規(guī)模持續(xù)擴大, 算法的快速演進正改變傳統(tǒng)計算范式。大模型加速人工智能在千行百業(yè)中應(yīng)用。大規(guī)模、大參數(shù)量預(yù)訓(xùn)練模型的出現(xiàn)不斷提升人工智能模型的認知能力。 “預(yù)訓(xùn)練大模型+下游任務(wù)微調(diào)”的新范式已成為解決人工智能技術(shù)落地難問題的突破口,加速推進人工智能實用化、通 用化和普惠化發(fā)展進程。自2011年以來,全球人工智能領(lǐng)軍 企業(yè)和研究機構(gòu)紛紛加入人工智能大模型研究,人工智能模 型參數(shù)急劇增長。在短短三四年時間內(nèi),參數(shù)規(guī)??焖購膬|級突破至萬億級。代表性大模型如谷歌發(fā)布的BERT,OpenAI發(fā)布的GPT-3、ChatGPT等。通過構(gòu)建大模型提升人工智能處理性能、增強人工智能通用性、加速人工智能廣泛應(yīng)用已成為各界共識,未來大模型將覆蓋更多生產(chǎn)生活領(lǐng)域,賦能千行百業(yè)的智能化升級。

多模態(tài)智能計算成為實現(xiàn)通用人工智能的關(guān)鍵。每一種信息的來源或者形式,都可以稱為一種模態(tài)。例如,人有觸覺、聽覺、視覺、嗅覺,信息的媒介有語音、視頻、文字等。多模態(tài)更貼合人類對多感知模態(tài)的認知過程,通過多種模態(tài)的數(shù)據(jù),可以突破自然語言處理和計算機視覺的界限,在圖文生成、看圖問答等視覺語言任務(wù)上具有更強的表現(xiàn)。當(dāng)前,多模態(tài)大模型引發(fā)了業(yè)界廣泛的關(guān)注,并在 以文生圖等領(lǐng)域取得了巨大進步,代表性模型有OpenAI發(fā)布的DALLE-2等。

(三)普適普惠的服務(wù)生態(tài)逐步構(gòu)建

智算中心作為經(jīng)濟社會重要的算力載體,正向標(biāo)準(zhǔn)化、低成本、低門檻方向發(fā)展,形成集算力、算法、數(shù)據(jù)、運營于一體的服務(wù)生態(tài),使智能計算可以像水電一樣,成為社會基本公共服務(wù),造福社會大眾,讓千行百業(yè)共享智算中心建設(shè)成果。

算法應(yīng)用普適化。在經(jīng)濟活動各環(huán)節(jié)的智能化升級中,人工智能需要與各行業(yè)的業(yè)務(wù)流程、信息系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)等深度結(jié)合才能產(chǎn)生價值,存在一定應(yīng)用門檻,在一定程度上阻礙了各行業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型升級。依托智算中心的超大規(guī)模預(yù)訓(xùn)練能力,各行業(yè)人工智能應(yīng)用將不必從零開始開發(fā)。人工智能模型可以實現(xiàn)在眾多場景通用、泛化和規(guī)?;瘡?fù)制,只需結(jié)合領(lǐng)域數(shù)據(jù)進行調(diào)整和增量,即可形成具有良好精度和性能的下游應(yīng)用,助力各行業(yè)智能化升級,實現(xiàn)智能算法應(yīng)用的普適化。

(四)綠色低碳的發(fā)展格局加速形成

在“碳中和、碳達峰”目標(biāo)背景下,建設(shè)技術(shù)先進、綠色低碳的智算中心成為踐行綠色發(fā)展理念的大勢所趨。

算力基礎(chǔ)設(shè)施的能效指標(biāo)更加嚴格具體。我國數(shù)據(jù)中心總體上還處于小而散的粗放建設(shè)階段,大型、超大型數(shù)據(jù)中心占比不高。據(jù)統(tǒng)計,2021年度全國數(shù)據(jù)中心PUE為1.49,有相當(dāng)數(shù)量的數(shù)據(jù)中心PUE超過1.8甚至2.0。為約束大型算力基礎(chǔ)設(shè)施的能效,國家發(fā)改委、科技部、工信部、國家能源局等多部門陸續(xù)出臺文件,對新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心的PUE要求已從2017年的1.5降至2021年的1.3以下,國家樞紐節(jié)點PUE更是要求進一步降到1.25以下。“東數(shù)西 算”工程要求東部地區(qū)PUE目標(biāo)不超過1.25,西部地區(qū)不超過1.2,能效指標(biāo)更加嚴格。

節(jié)能降耗的先進技術(shù)成為發(fā)展重點。智算中心具有高功率密度屬性,隨著服務(wù)器主流芯片的功耗不斷增長,用于AI訓(xùn)練的機器單機柜功率密度將大幅增加,傳統(tǒng)的風(fēng)冷模式已無法滿足智算中心的制冷散熱需求,液冷技術(shù)的應(yīng)用為智算中心綠色化運轉(zhuǎn)提供了解決思路。液冷是指借助高比熱容的液體作為熱量傳輸介質(zhì)滿足服務(wù)器等IT設(shè)備散熱需求的一種冷卻方式,比傳統(tǒng)風(fēng)冷具備更強的冷卻能力,其冷卻力是空氣的1,000-3,000倍,熱傳導(dǎo)能力是空氣的25倍。同等散熱時,液冷系統(tǒng)相比傳統(tǒng)風(fēng)冷系統(tǒng)約節(jié)電30%-50%,數(shù)據(jù)中心PUE值可降至1.2以下,甚至趨于1。

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