芯耀
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AI發(fā)展大潮下，算力站在聚光燈下，特別是為超大算力提供核心支撐的高性能計算、先進計算，成為創(chuàng)新、落地的新賽道。2023年，國產先進計算在計算架構創(chuàng)新、以及通用算力和專用算力相結合的方向，探索出了穩(wěn)步落地的方向，特別是在城市、工業(yè)這些主流的應用場景。
日前，工業(yè)和信息化部辦公廳公布了2023年先進計算典型應用案例名單，確定了34項先進計算典型應用案例。其中，有19家單位入選城市大腦領域，15家單位入選工業(yè)大腦領域。通知提到，各地可以結合地區(qū)實際，在技術創(chuàng)新、應用落地、政府服務等方面對入選案例加大支持力度，推動優(yōu)秀成果規(guī)?；瘧?。
這則通知，一方面給先進計算落地帶來方向指引，另一方面也給入選單位帶來利好，有助于進一步形成復制效應，擴大落地地區(qū)和應用范圍。
圖源：工業(yè)和信息化部官網
為什么要發(fā)展先進計算？
當前，我國算力規(guī)模全球第二，計算技術在城市治理、能源便利、軌道交通、工業(yè)制造等領域得到廣泛應用。不過，隨著傳統(tǒng)計算技術在提高性能和能效、應對復雜性和未來的不確定性等方面遇到了“天花板”，需加強研發(fā)高性能智能計算、先進計算的新架構、新技術和新的應用方向。
先進計算作為在計算方式、位置、算法或機理等方面產生的新興技術及產業(yè)的統(tǒng)稱，指代一切從計算理論、計算架構、計算系統(tǒng)等層面有效提升現(xiàn)有算力規(guī)模、降低算力成本、提高算力利用效率的創(chuàng)新性技術，包括算力、算法、算據、算網等要素。
在當前算力產業(yè)的國際競爭態(tài)勢下，我國先進計算正處于破除短板、蓄力爆發(fā)的階段。目前，先進計算技術主要關注兩個重點方向:對于單個計算節(jié)點性能的提升，以量子芯片、類腦芯片為代表的非馮諾依曼架構芯片的硬件變革;對于算力系統(tǒng)的高效利用，芯片層面與數(shù)據中心層面的多元異構計算，將伴隨云邊端一體化趨勢，構建全新的計算體系。
創(chuàng)新趨勢下，先進計算的價值將會進一步凸顯。由中國電子信息產業(yè)發(fā)展研究院、賽迪智庫電子信息產業(yè)研究所發(fā)布的《先進計算產業(yè)發(fā)展白皮書(2022年)》預計，“十四五”期間，中國先進計算產業(yè)年均增速接近10%，到2025年，直接產業(yè)規(guī)模有望超3.5萬億元，間接產業(yè)規(guī)模將超10萬億元。
今年8月，工業(yè)和信息化部、財政部聯(lián)合印發(fā)《電子信息制造業(yè)2023—2024年穩(wěn)增長行動方案》(簡稱《行動方案》)，為先進計算產業(yè)發(fā)展和行業(yè)應用明確了方向。《行動方案》指出：推動先進計算產業(yè)發(fā)展和行業(yè)應用，開展先進計算在工業(yè)、城市管理等領域應用案例征集和應用對接，舉辦先進計算技術創(chuàng)新大賽等活動，加快先進技術和產品落地應用。鼓勵加大數(shù)據基礎設施和人工智能基礎設施建設，滿足人工智能、大模型應用需求。
政策驅動下，政策性客戶首先全面轉向國產AI算力芯片，商用客戶如互聯(lián)網企業(yè)等，也有望將百億參數(shù)模型的部分訓練和推理需求轉向國產AI芯片。預測未來一兩年，國產AI芯片主要需求將包括：政府智算中心、運營商、金融、第三方大模型廠商、互聯(lián)網廠商等。
“2023年先進計算典型應用案例”著力實現(xiàn)底層架構融合創(chuàng)新
計算性能的提升確實面臨多個維度的挑戰(zhàn)。從硬件層面來看，隨著硅基芯片制程趨近極限，傳統(tǒng)CPU為核心的計算平臺性能提升乏力；從網絡層面來看，算力節(jié)點通過網絡靈活高效調配計算資源的能力仍存在不足，數(shù)據傳輸的損耗與開銷過大，算力資源不能得到有效的利用；從性價比層面來看，算力相關軟硬件設施的投入與回報不成正比，計算領域亟需延續(xù)摩爾定律的高性價比方案。
先進計算如何突破挑戰(zhàn)？從工信部此次公布的2023年先進計算典型應用案例特點來看，綜合性結構創(chuàng)新正在不斷演進。從芯片工藝、芯片結構的硬件創(chuàng)新為主，逐步拓展到材料、算法、軟件等并行；同時，計算芯片的通用化、專業(yè)化將并行發(fā)展；基礎計算模式將朝著多核、異構、邊緣計算等體系架構創(chuàng)新演進，軟硬系統(tǒng)的垂直整合正成為布局焦點。
比如在城市大腦領域，北京千方科技股份有限公司“新一代城市交通算力基礎設施—鯤巢雙智路口” 融入了AI計算、多接入邊緣計算、多感知融合等，通過深度學習、機器學習等算法，實現(xiàn)了路口交通指標的實時計算。
浪潮計算機“基于一云多芯的政務云平臺”，支撐政務云實現(xiàn)從傳統(tǒng)的以IaaS為主、單一芯片架構、單云或多云獨立建設模式逐步走向“全棧融合、一云多芯、多云異構、兩地三中心”的新架構。
四川華鯤振宇智能科技有限責任公司申報的“國家智算存一體化大數(shù)據中心（成都智算中心）”，以昇騰全棧AI基礎軟硬件作為底座，采用綠色節(jié)能預制化數(shù)據中心產品技術和超強人工智能算力集群，碳排放減低30%，提供首期300PFLOPS的算力，實現(xiàn)了智算存一體化大數(shù)據中心綠色、低碳、自主可控建設目標。
鯤云科技 “基于數(shù)據流AI芯片的生活垃圾全過程分類物聯(lián)感知系統(tǒng)建設”案例中，通過可重構數(shù)據流AI芯片及其一體化解決方案視頻統(tǒng)一接入云端分析，以算力換人力，借助AI視頻分析實現(xiàn)了動態(tài)管理、遠程監(jiān)督為一體的綜合管理手段。
工業(yè)大腦領域，曙光云計算集團有限公司“工業(yè)精益智能大腦先進計算平臺與應用”，通過適配工業(yè)大腦先進計算技術體系，具備產業(yè)數(shù)據獲取和整合、機器學習、虛擬仿真模擬實驗及智能決策等能力，解決了工業(yè)運行態(tài)勢難以快速準確預測等問題。
以上應用案例覆蓋了交通、電力、水利、化工、制造甚至城市垃圾分類等垂直領域，一定程度上反映了先進計算正在從傳統(tǒng)單點場景向多元布局延伸。通過與大數(shù)據、人工智能、物聯(lián)網等結合，先進計算正在向各個產業(yè)領域深度滲透。
“東數(shù)西算”再發(fā)力，國產算力基座加快構建
近日，國家發(fā)展改革委、國家數(shù)據局、中央網信辦、工業(yè)和信息化部、國家能源局聯(lián)合印發(fā)了《深入實施“東數(shù)西算”工程 加快構建全國一體化算力網的實施意見》(以下簡稱《實施意見》)。
《實施意見》提出，到2025年底，綜合算力基礎設施體系初步成型。其中兩大具體目標強調，國家樞紐節(jié)點地區(qū)各類新增算力占全國新增算力的60%以上，國家樞紐節(jié)點算力資源使用率顯著超過全國平均水平；算力網關鍵核心技術基本實現(xiàn)安全可靠，以網絡化、普惠化、綠色化為特征的算力網高質量發(fā)展格局逐步形成。
根據證券日報對行業(yè)專家的采訪，認為三大行業(yè)將在全國一體化算力網建設中發(fā)揮至關重要作用：一是IT設備制造（服務器）、AI、芯片、基礎軟件等算力軟硬件，以及信創(chuàng)產業(yè)；二是數(shù)據安全、網絡安全行業(yè)；三是新能源、儲能、節(jié)能減碳等行業(yè)。隨著全國一體化算力網的構建加快，國產算力基座打造也迎來巨大機遇。
寫在最后
隨著新一輪AI算力的升級，以及新一代國產算力基座的加快建設，先進算力的國產化時點加快到來。針對不同領域的算力系統(tǒng)，高端通用芯片的持續(xù)突破、下一代分布式先進存儲系統(tǒng)的布局、以及異構融合的算力系統(tǒng)構建等，將成為未來先進計算發(fā)展的新常態(tài)，也將推動我國算力產業(yè)的持續(xù)升級，步入成熟商業(yè)進程。
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