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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(jì)算、先進(jìn)計(jì)算，成為創(chuàng)新、落地的新賽道。2023年，國產(chǎn)先進(jìn)計(jì)算在計(jì)算架構(gòu)創(chuàng)新、以及通用算力和專用算力相結(jié)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(yīng)用場景。
日前，工業(yè)和信息化部辦公廳公布了2023年先進(jìn)計(jì)算典型應(yīng)用案例名單，確定了34項(xiàng)先進(jìn)計(jì)算典型應(yīng)用案例。其中，有19家單位入選城市大腦領(lǐng)域，15家單位入選工業(yè)大腦領(lǐng)域。通知提到，各地可以結(jié)合地區(qū)實(shí)際，在技術(shù)創(chuàng)新、應(yīng)用落地、政府服務(wù)等方面對入選案例加大支持力度，推動優(yōu)秀成果規(guī)模化應(yīng)用。
這則通知，一方面給先進(jìn)計(jì)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(jìn)一步形成復(fù)制效應(yīng)，擴(kuò)大落地地區(qū)和應(yīng)用范圍。
圖源：工業(yè)和信息化部官網(wǎng)
為什么要發(fā)展先進(jìn)計(jì)算？
當(dāng)前，我國算力規(guī)模全球第二，計(jì)算技術(shù)在城市治理、能源便利、軌道交通、工業(yè)制造等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。不過，隨著傳統(tǒng)計(jì)算技術(shù)在提高性能和能效、應(yīng)對復(fù)雜性和未來的不確定性等方面遇到了“天花板”，需加強(qiáng)研發(fā)高性能智能計(jì)算、先進(jìn)計(jì)算的新架構(gòu)、新技術(shù)和新的應(yīng)用方向。
先進(jìn)計(jì)算作為在計(jì)算方式、位置、算法或機(jī)理等方面產(chǎn)生的新興技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的統(tǒng)稱，指代一切從計(jì)算理論、計(jì)算架構(gòu)、計(jì)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(shù)，包括算力、算法、算據(jù)、算網(wǎng)等要素。
在當(dāng)前算力產(chǎn)業(yè)的國際競爭態(tài)勢下，我國先進(jìn)計(jì)算正處于破除短板、蓄力爆發(fā)的階段。目前，先進(jìn)計(jì)算技術(shù)主要關(guān)注兩個(gè)重點(diǎn)方向:對于單個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)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(gòu)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(jù)中心層面的多元異構(gòu)計(jì)算，將伴隨云邊端一體化趨勢，構(gòu)建全新的計(jì)算體系。
創(chuàng)新趨勢下，先進(jìn)計(jì)算的價(jià)值將會進(jìn)一步凸顯。由中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院、賽迪智庫電子信息產(chǎn)業(yè)研究所發(fā)布的《先進(jìn)計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(2022年)》預(yù)計(jì)，“十四五”期間，中國先進(jìn)計(jì)算產(chǎn)業(yè)年均增速接近10%，到2025年，直接產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望超3.5萬億元，間接產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超10萬億元。
今年8月，工業(yè)和信息化部、財(cái)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(jìn)計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展和行業(yè)應(yīng)用明確了方向?！缎袆臃桨浮分赋觯和苿酉冗M(jìn)計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展和行業(yè)應(yīng)用，開展先進(jìn)計(jì)算在工業(yè)、城市管理等領(lǐng)域應(yīng)用案例征集和應(yīng)用對接，舉辦先進(jìn)計(jì)算技術(shù)創(chuàng)新大賽等活動，加快先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品落地應(yīng)用。鼓勵加大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施和人工智能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，滿足人工智能、大模型應(yīng)用需求。
政策驅(qū)動下，政策性客戶首先全面轉(zhuǎn)向國產(chǎn)AI算力芯片，商用客戶如互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)等，也有望將百億參數(shù)模型的部分訓(xùn)練和推理需求轉(zhuǎn)向國產(chǎn)AI芯片。預(yù)測未來一兩年，國產(chǎn)AI芯片主要需求將包括：政府智算中心、運(yùn)營商、金融、第三方大模型廠商、互聯(lián)網(wǎng)廠商等。
“2023年先進(jìn)計(jì)算典型應(yīng)用案例”著力實(shí)現(xiàn)底層架構(gòu)融合創(chuàng)新
計(jì)算性能的提升確實(shí)面臨多個(gè)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(jì)算平臺性能提升乏力；從網(wǎng)絡(luò)層面來看，算力節(jié)點(diǎn)通過網(wǎng)絡(luò)靈活高效調(diào)配計(jì)算資源的能力仍存在不足，數(shù)據(jù)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(jià)比層面來看，算力相關(guān)軟硬件設(shè)施的投入與回報(bào)不成正比，計(jì)算領(lǐng)域亟需延續(xù)摩爾定律的高性價(jià)比方案。
先進(jìn)計(jì)算如何突破挑戰(zhàn)？從工信部此次公布的2023年先進(jìn)計(jì)算典型應(yīng)用案例特點(diǎn)來看，綜合性結(jié)構(gòu)創(chuàng)新正在不斷演進(jìn)。從芯片工藝、芯片結(jié)構(gòu)的硬件創(chuàng)新為主，逐步拓展到材料、算法、軟件等并行；同時(shí)，計(jì)算芯片的通用化、專業(yè)化將并行發(fā)展；基礎(chǔ)計(jì)算模式將朝著多核、異構(gòu)、邊緣計(jì)算等體系架構(gòu)創(chuàng)新演進(jìn)，軟硬系統(tǒng)的垂直整合正成為布局焦點(diǎn)。
比如在城市大腦領(lǐng)域，北京千方科技股份有限公司“新一代城市交通算力基礎(chǔ)設(shè)施—鯤巢雙智路口” 融入了AI計(jì)算、多接入邊緣計(jì)算、多感知融合等，通過深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)等算法，實(shí)現(xiàn)了路口交通指標(biāo)的實(shí)時(shí)計(jì)算。
浪潮計(jì)算機(jī)“基于一云多芯的政務(wù)云平臺”，支撐政務(wù)云實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)的以IaaS為主、單一芯片架構(gòu)、單云或多云獨(dú)立建設(shè)模式逐步走向“全棧融合、一云多芯、多云異構(gòu)、兩地三中心”的新架構(gòu)。
四川華鯤振宇智能科技有限責(zé)任公司申報(bào)的“國家智算存一體化大數(shù)據(jù)中心（成都智算中心）”，以昇騰全棧AI基礎(chǔ)軟硬件作為底座，采用綠色節(jié)能預(yù)制化數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品技術(shù)和超強(qiáng)人工智能算力集群，碳排放減低30%，提供首期300PFLOPS的算力，實(shí)現(xiàn)了智算存一體化大數(shù)據(jù)中心綠色、低碳、自主可控建設(shè)目標(biāo)。
鯤云科技 “基于數(shù)據(jù)流AI芯片的生活垃圾全過程分類物聯(lián)感知系統(tǒng)建設(shè)”案例中，通過可重構(gòu)數(shù)據(jù)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(shí)現(xiàn)了動態(tài)管理、遠(yuǎn)程監(jiān)督為一體的綜合管理手段。
工業(yè)大腦領(lǐng)域，曙光云計(jì)算集團(tuán)有限公司“工業(yè)精益智能大腦先進(jìn)計(jì)算平臺與應(yīng)用”，通過適配工業(yè)大腦先進(jìn)計(jì)算技術(shù)體系，具備產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)獲取和整合、機(jī)器學(xué)習(xí)、虛擬仿真模擬實(shí)驗(yàn)及智能決策等能力，解決了工業(yè)運(yùn)行態(tài)勢難以快速準(zhǔn)確預(yù)測等問題。
以上應(yīng)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(lǐng)域，一定程度上反映了先進(jìn)計(jì)算正在從傳統(tǒng)單點(diǎn)場景向多元布局延伸。通過與大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等結(jié)合，先進(jìn)計(jì)算正在向各個(gè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域深度滲透。
“東數(shù)西算”再發(fā)力，國產(chǎn)算力基座加快構(gòu)建
近日，國家發(fā)展改革委、國家數(shù)據(jù)局、中央網(wǎng)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(shí)施“東數(shù)西算”工程 加快構(gòu)建全國一體化算力網(wǎng)的實(shí)施意見》(以下簡稱《實(shí)施意見》)。
《實(shí)施意見》提出，到2025年底，綜合算力基礎(chǔ)設(shè)施體系初步成型。其中兩大具體目標(biāo)強(qiáng)調(diào)，國家樞紐節(jié)點(diǎn)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(diǎn)算力資源使用率顯著超過全國平均水平；算力網(wǎng)關(guān)鍵核心技術(shù)基本實(shí)現(xiàn)安全可靠，以網(wǎng)絡(luò)化、普惠化、綠色化為特征的算力網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展格局逐步形成。
根據(jù)證券日報(bào)對行業(yè)專家的采訪，認(rèn)為三大行業(yè)將在全國一體化算力網(wǎng)建設(shè)中發(fā)揮至關(guān)重要作用：一是IT設(shè)備制造（服務(wù)器）、AI、芯片、基礎(chǔ)軟件等算力軟硬件，以及信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)；二是數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)的構(gòu)建加快，國產(chǎn)算力基座打造也迎來巨大機(jī)遇。
寫在最后
隨著新一輪AI算力的升級，以及新一代國產(chǎn)算力基座的加快建設(shè)，先進(jìn)算力的國產(chǎn)化時(shí)點(diǎn)加快到來。針對不同領(lǐng)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(jìn)存儲系統(tǒng)的布局、以及異構(gòu)融合的算力系統(tǒng)構(gòu)建等，將成為未來先進(jìn)計(jì)算發(fā)展的新常態(tài)，也將推動我國算力產(chǎn)業(yè)的持續(xù)升級，步入成熟商業(yè)進(jìn)程。
下載ECAD模型
