編者按：政府要服務(wù)社會(huì)公共產(chǎn)業(yè)，適合建“綜合醫(yī)院”;企業(yè)要服務(wù)自身專項(xiàng)需求，適合建“專科醫(yī)院”。

隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新發(fā)展階段，算力已成為核心資源之一。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，我國各類算力中心總量超過46萬個(gè)，總面積逾1000萬平米，且未來將保持一定概率的增長(zhǎng)。

然而，盡管算力這個(gè)詞在近年來很“火”，但其背后的含義，卻很少有人真正了解。“算力”受到關(guān)注，但背后的技術(shù)領(lǐng)域依然小眾、認(rèn)知門檻高，“如果連算力概念都不了解，那么企業(yè)、政府在規(guī)劃算力中心時(shí)難免吃大虧，甚至出大事。”

基于這個(gè)問題，AI科技評(píng)論與某超算中心主任進(jìn)行了訪談，在本文中討論了算力中心建設(shè)的要點(diǎn)，并分析該如何正確理解算力，以及厘清該領(lǐng)域經(jīng)常被誤會(huì)的地方。

1、對(duì)立統(tǒng)一

算力中心有多種，大致可分為數(shù)據(jù)中心、超算中心、智算中心等，而它們都可以用云的形式來提供服務(wù)。

其中數(shù)據(jù)中心在互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)中常用到，用于處理數(shù)據(jù)密集、通訊密集的事務(wù)性任務(wù)，比如手機(jī)app應(yīng)用的后臺(tái)數(shù)據(jù)數(shù)理。超算中心更偏重于科學(xué)計(jì)算等計(jì)算密集型的任務(wù)。最后，智算中心則應(yīng)用于特定的大規(guī)模AI任務(wù)。

超算和智算之間更容易被混淆，但要區(qū)分它們其實(shí)也很簡(jiǎn)單，“我們可以把超算看成綜合醫(yī)院，把智算看成?？漆t(yī)院。”綜合醫(yī)院、?？漆t(yī)院都有其存在的價(jià)值，并在動(dòng)態(tài)意義上可以互相轉(zhuǎn)化，由此也暗示超算和智算的對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系。

對(duì)立

“很多媒體對(duì)算力中心存在許多誤解，甚至都算不上是誤解，很多時(shí)候連基本概念都沒有搞清楚。”

近期，某人工智能計(jì)算中心宣布建成投運(yùn)，不少媒體報(bào)道指出該智算中心的算力規(guī)模達(dá)到1000P，“AI算力峰值性能相當(dāng)于5萬臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)。”

專家表示，媒體這種說法并不專業(yè)，就像說飛機(jī)飛的比100座山還高。“一座山的高度可能是100米，可能是8848米。一臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)，可能有10個(gè)節(jié)點(diǎn)，也可能有10000個(gè)節(jié)點(diǎn)。”

另外，人們可能會(huì)認(rèn)為，該智能計(jì)算中心的算力已經(jīng)超越了曾獲得超算TOP500榜單第一的富岳(537PFLOPS)。

但實(shí)際上，超算采用“FLOPS”即每秒浮點(diǎn)運(yùn)算數(shù)為算力單位，而智能計(jì)算的算力單位一般會(huì)采用“OPS”即每秒操作次數(shù)為算力單位，兩者是完全不同的度量單位。

此外，智能計(jì)算的性能結(jié)果(單位OPS)通常是基于半精度及整型運(yùn)算測(cè)試(AI基準(zhǔn))得到的，超算的性能結(jié)果(單位FLOPS)則是基于雙精度、單精度浮點(diǎn)運(yùn)算測(cè)試(Linpack)得到的。

對(duì)于超算和智算之間性能的比較，專家持比較嚴(yán)苛的觀點(diǎn)，其表示1000POPS性能可能相當(dāng)于0 PFLOPS，“這里面涉及到能與不能的問題。具體還要看運(yùn)算精度，而運(yùn)算精度最終是影響到可執(zhí)行的任務(wù)類型的。就好比，我們不能說十個(gè)牙科診所相當(dāng)于一個(gè)綜合醫(yī)院。”

計(jì)算機(jī)的精度類型包括雙精度、單精度、半精度以及整數(shù)類型等，隨著精度減小，其表示的數(shù)值范圍依次大幅度降低，同時(shí)對(duì)應(yīng)硬件能勝任的任務(wù)也越來越聚焦到特定領(lǐng)域。

注釋：【100P雙精度性能超算】和【1000P半精度浮點(diǎn)性能智算】執(zhí)行任務(wù)對(duì)比

注釋：不同精度可執(zhí)行任務(wù)對(duì)比

“在AI推理、AI訓(xùn)練、模擬這個(gè)維度上，芯片的應(yīng)用上限由其底層構(gòu)造所決定，即使采用軟件優(yōu)化也無法再往上提升。”

此外，有些廠商還會(huì)模糊智能計(jì)算機(jī)的推理性能和訓(xùn)練性能，或者在同為FLOPS單位的情況下，掩蓋運(yùn)算精度細(xì)節(jié)。“比如近期被媒體廣泛宣傳的聲稱達(dá)到超算TOP500第五的國外超級(jí)計(jì)算機(jī)，其實(shí)更接近于智能計(jì)算機(jī)，它的性能數(shù)值其實(shí)也是基于低精度運(yùn)算得到的。”

統(tǒng)一

由于精度上的限制，使得智能計(jì)算機(jī)受限為專用算力，一般僅支持單個(gè)場(chǎng)景，而無法提供平臺(tái)性的服務(wù)。比如安防領(lǐng)域擁有海量視頻，智算中心可以只做一個(gè)任務(wù)即視頻處理，并且做10年乃至20年，它都能表現(xiàn)的很好。“但是，讓智算中心去跑需要運(yùn)行數(shù)萬不同類型軟件的任務(wù)，那就是勉為其難了。”

因此，智算中心并不適用于公共服務(wù)型的算力中心，而更適用于企業(yè)。

超級(jí)計(jì)算機(jī)則是一種通用算力，更加擅長(zhǎng)高精度計(jì)算，可勝任行星模擬、新材料開發(fā)、分子藥物設(shè)計(jì)、基因分析等科學(xué)計(jì)算任務(wù)，以及能源、氣象、工程仿真、生物基因、智慧城市等。

當(dāng)然，超算的勝任任務(wù)還包括人工智能，我們可以深入到芯片層面來比較。如果底層芯片采用的是CPU+GPU，那么其既能打造成超算，也可以打造成智算。因?yàn)镚PU既能做雙精度運(yùn)算，從而通用性很好，可用于科學(xué)計(jì)算，也可用于AI的模擬、訓(xùn)練、推理。

而如果底層芯片采用的是CPU+專用芯片比如AI芯片，那么其只能打造成智算。因?yàn)锳I芯片無法做雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算，雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算大量涉及線性代數(shù)方程求解，“自然界的很多問題，包括科學(xué)問題、社會(huì)問題等，最后都可轉(zhuǎn)化為線性代數(shù)方程求解問題。”

盡管總存在某一方向主導(dǎo)的局面，但專家認(rèn)為，我們?nèi)匀粦?yīng)該兩者兼顧，不能厚此薄彼。

超算和智算并不是互相排斥的存在，而是對(duì)立而統(tǒng)一的關(guān)系。也就是說，超算和智算應(yīng)該作為兩條路線分別發(fā)展，并在整體上協(xié)同，基于不同應(yīng)用、服務(wù)對(duì)象建立不同的算力中心。超算相對(duì)更適合用于公共算力服務(wù)，智算更適合服務(wù)定向企業(yè)。

2降本增效

明確了算力中心多樣性的整體布局理念之后，接下來要考慮的，自然是在每一條路線上發(fā)揮最大效用，即降本增效——提升算力中心的有效性。從方法論上，可以簡(jiǎn)單總結(jié)為“花更少的錢，做更多的事。”

降本

造價(jià)越高的算力中心，不代表性能同等地提高。以粵港澳大灣區(qū)的兩家算力約等的計(jì)算中心項(xiàng)目為例，項(xiàng)目A的整體算力為1170POPS，造價(jià)約為5億元;而使用同等精度芯片的項(xiàng)目B整體算力為2000POPS，性能略超前者，造價(jià)卻達(dá)到了驚人的近30億元。換算下來，兩者每?jī)|元算力分別為234POPS、66.7POPS，相差350%。

也就是說，不同的算力中心在性價(jià)比上可能差別特別大。算力中心由于市場(chǎng)化不足，政府獲得的信息不對(duì)稱，使得造價(jià)不透明，一定程度造成了公共財(cái)政資源的浪費(fèi)。

此外，將性能和任務(wù)相匹配，即“因地制宜”，仍然是最省錢的方式。除了上述提到了智算更專用，超算更通用以外，反過來看，不同行業(yè)適合的算力中心類型也是不同的，主要基于兩個(gè)維度，即通用和性能。

比如618、雙11等購物節(jié)涉及的任務(wù)類型非常多，更適合用數(shù)據(jù)中心來處理;而像氣候模擬、藥物篩選等定義相對(duì)單一的任務(wù)則涉及大量的高精度計(jì)算，則必須用超級(jí)計(jì)算機(jī)來處理;在互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)、人工智能應(yīng)用場(chǎng)景下，超級(jí)計(jì)算機(jī)和智能計(jì)算機(jī)均能勝任。

智能計(jì)算機(jī)確實(shí)在向前發(fā)展，但專家再次強(qiáng)調(diào)，智能計(jì)算機(jī)所謂速度和能耗上的優(yōu)勢(shì)只是理論上的，而在實(shí)際應(yīng)用中，智能計(jì)算機(jī)的表現(xiàn)不一定比超級(jí)計(jì)算機(jī)好。這背后的原因，即是“生態(tài)”——如何做更多的事。

增效

“由于專用芯片的市場(chǎng)占有率低，生態(tài)支持上不如通用芯片那么完善，因此其在實(shí)際運(yùn)行中往往在性能、速度、功耗上不一定能超越通用芯片。智算當(dāng)前面臨的一大困難是生態(tài)建設(shè)，普及程度還很差。”

專家主要強(qiáng)調(diào)的是理論和實(shí)踐的差距，而媒體宣傳中可能瞄準(zhǔn)的是另一些層面。生態(tài)一般更注重通用性和平臺(tái)性層面，但最好不要籠統(tǒng)地對(duì)任何一種計(jì)算類型談?wù)撋鷳B(tài)，因?yàn)樗^通用性和平臺(tái)性也是相對(duì)的。

“如今很多媒體經(jīng)常說出諸如‘智算中心生態(tài)不行’的話語，這種表述既對(duì)，也不對(duì)。首先智能計(jì)算確實(shí)支持的應(yīng)用很少，因此說它‘生態(tài)不行’是可以的。雖然智能計(jì)算只能用于特定AI應(yīng)用，但如果在個(gè)別應(yīng)用上達(dá)到一定的通用性，也能構(gòu)成一種小生態(tài)。”

3求同存異

回顧歷史，計(jì)算機(jī)的發(fā)展主要遵循兩條路線，即專用和通用，并且這兩個(gè)趨勢(shì)經(jīng)常交替出現(xiàn)。“在某一個(gè)時(shí)刻，我們可能更追求計(jì)算機(jī)的多任務(wù)即通用性能，直到碰到瓶頸，然后我們就會(huì)開始轉(zhuǎn)向另一個(gè)方向，即犧牲一定的多樣性，而追求某一專項(xiàng)任務(wù)的高性能。性能強(qiáng)、效率高、應(yīng)用廣泛(通用)一直是超級(jí)計(jì)算機(jī)的追求，而專用芯片也在不斷地嘗試拓寬自己的能力邊界。”

因此，盡管智算的發(fā)展目前尚屬幼稚，但正如超算就像綜合醫(yī)院、智算就像?？漆t(yī)院，“超算、智算兩者各有其適用的領(lǐng)域，應(yīng)該求同存異。”

近年來算力這個(gè)詞不斷地被大眾所提及，在新基建的大背景下，這體現(xiàn)了社會(huì)對(duì)算力的真實(shí)需求。

“但是，對(duì)于從業(yè)人員而言，最重要的還是腳踏實(shí)地、一步一步地把基礎(chǔ)性工作做好，讓算力真正成為競(jìng)爭(zhēng)力和生產(chǎn)力。”

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