神女應(yīng)無(wú)恙 當(dāng)驚世界殊

科幻小說(shuō)《三體》里，世界上最快的計(jì)算機(jī)，運(yùn)算速度達(dá)到100萬(wàn)億次，而如今的機(jī)器計(jì)算力可以達(dá)到500萬(wàn)億次，超算可達(dá)萬(wàn)億億次級(jí)別。

科學(xué)幻想面對(duì)當(dāng)前現(xiàn)實(shí)的機(jī)器計(jì)算力，相形見(jiàn)絀很多了。

這是什么神力，讓科學(xué)幻想也趕不上世事的滄桑變化？

異構(gòu)計(jì)算推進(jìn)算力極大的提高，人工智能再提速

我們可以從最近阿里云新產(chǎn)品發(fā)布會(huì)中管窺一斑。

9月12日，阿里云異構(gòu)計(jì)算家族首次完美亮相，推出全新一代異構(gòu)加速平臺(tái)——涵蓋GPU、FPGA在內(nèi)等6款異構(gòu)實(shí)例，可滿足從圖形渲染到高性能計(jì)算及人工智能等復(fù)雜應(yīng)用的計(jì)算需求。其中新一代FPGA計(jì)算實(shí)例F2，基于Xilinx硬件可編程芯片打造，可為人工智能產(chǎn)業(yè)提供加速服務(wù)，在特定場(chǎng)景下的處理效率比CPU高30倍，而人工智能產(chǎn)業(yè)用戶可通過(guò)GN5i搭建微秒級(jí)響應(yīng)的AI服務(wù)，可將深度學(xué)習(xí)成本縮減50%以上，大幅降低人工智能計(jì)算門(mén)檻。

與此同時(shí)，針對(duì)傳統(tǒng)對(duì)高性能計(jì)算有強(qiáng)烈需求的高?？蒲袡C(jī)構(gòu)和企業(yè)用戶，推出的基于阿里云異構(gòu)平臺(tái)的全新高性能計(jì)算實(shí)例E-HPC，可一鍵部署獲得媲美大型超算集群環(huán)境的“云上超算中心”。E-HPC也是中國(guó)首個(gè)公共云上的HPC as a Service產(chǎn)品。

這是繼企業(yè)級(jí)ECS家族全線升級(jí)后，阿里云再次在企業(yè)級(jí)市場(chǎng)推出專業(yè)服務(wù)，新品具備更強(qiáng)的并行能力和多場(chǎng)景支持，不僅全力支撐人工智能計(jì)算力升級(jí)需求，也為圖形計(jì)算、生命科學(xué)、材料力學(xué)、分子動(dòng)力學(xué)等科研計(jì)算領(lǐng)域提供超強(qiáng)普惠計(jì)算能力。

數(shù)據(jù)、算力和算法，這是未來(lái)科學(xué)技術(shù)也是科技一大潮流人工智能發(fā)展的三大要素。而這一切都要基于云計(jì)算。從功能而言，云計(jì)算是極其強(qiáng)大的，它可極大地提高信息計(jì)算處理能力，徹底降低計(jì)算機(jī)軟硬件的投資，并大大地降低信息服務(wù)的復(fù)雜性，根本改變了計(jì)算與存儲(chǔ)的方式，使云計(jì)算成為未來(lái)互聯(lián)運(yùn)行指揮的“大腦”。比如北京超級(jí)云計(jì)算中心計(jì)算能力為每秒500萬(wàn)億次未來(lái)甚至可達(dá)1000萬(wàn)億次，而這一切離不開(kāi)阿里云、騰訊云、華為云、電信云等國(guó)內(nèi)知名云計(jì)算服務(wù)廠商的貢獻(xiàn)。2017中國(guó)云計(jì)算企業(yè)百?gòu)?qiáng)榜近日出爐，阿里云穩(wěn)居第一，再次宣示阿里云在云計(jì)算霸主地位不可動(dòng)搖。2015年阿里云宣布聯(lián)合中科大研制量子計(jì)算機(jī)，10-15年后速度將超天河二號(hào)百億億倍。這說(shuō)明高速發(fā)展的云計(jì)算計(jì)算力正推動(dòng)著當(dāng)前人類科技的巔峰人工智能及各項(xiàng)科技產(chǎn)業(yè)更大規(guī)模地爆發(fā)。

如今人工智能、深度學(xué)習(xí)已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)界一股強(qiáng)烈浪潮，對(duì)各行各業(yè)都將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。而人工智能、深度學(xué)習(xí)對(duì)計(jì)算能力的要求相當(dāng)?shù)母?，要求擁有比傳統(tǒng)服務(wù)器強(qiáng)大得多的計(jì)算能力和每瓦計(jì)算能力，能夠滿足人工智能、深度學(xué)習(xí)對(duì)強(qiáng)大計(jì)算性能、計(jì)算能效以及計(jì)算實(shí)時(shí)性的最大需求，以推動(dòng)和加速整個(gè)人工智能、深度學(xué)習(xí)生態(tài)的迅速發(fā)展。

而此番阿里云推出的異構(gòu)計(jì)算加速平臺(tái)，主要就是為了進(jìn)一步完善人工智能產(chǎn)業(yè)生態(tài)，滿足更多客戶的核心業(yè)務(wù)需求。阿里云此次推出適用于深度學(xué)習(xí)在線推理（Inference）的GPU實(shí)例GN5i，采用了英偉達(dá)Pascal架構(gòu)P4圖形處理器，提供最大45Tops INT8整型計(jì)算能力和11TFlops FP32單精度浮點(diǎn)計(jì)算能力?？筛鶕?jù)深度學(xué)習(xí)計(jì)算力的要求，進(jìn)行GPU實(shí)例的“Scale-out：水平擴(kuò)容或“Scale-up”垂直變配，分鐘級(jí)即可完成實(shí)例的創(chuàng)建。2017年初，阿里云就推出基于英特爾Arria 10芯片的FPGA計(jì)算實(shí)例，有效提升了人工智能及深度學(xué)習(xí)的效率，為企業(yè)節(jié)省成本。而此次發(fā)布的F2實(shí)例基于賽靈思Xilinx KU115器件，提供145萬(wàn)邏輯門(mén)電路，單實(shí)例的單精度浮點(diǎn)計(jì)算性能可達(dá)1.5TFlops，“馬力”超強(qiáng)。

隨著集成英特爾（F1）和賽靈思（F2）芯片的FPGA計(jì)算實(shí)例相繼問(wèn)世，加上阿里云業(yè)已推出的FPGA鏡像市場(chǎng)，阿里云率先完成對(duì)主流FPGA方案的全覆蓋，成為全球FPGA領(lǐng)域產(chǎn)品線最全、場(chǎng)景最多的公共云服務(wù)商。

應(yīng)運(yùn)而生，異構(gòu)計(jì)算挑起計(jì)算大梁的關(guān)鍵技術(shù)

近10年來(lái)，計(jì)算行業(yè)經(jīng)歷了從32bit、x86-64、多核心、通用GPGPU以及2010年“CPU—GPU”異構(gòu)計(jì)算的變遷。而這幾年，隨著人工智能、高性能數(shù)據(jù)分析和金融分析等計(jì)算密集型領(lǐng)域的興起，異構(gòu)計(jì)算日益火爆起來(lái)。

然而在光鮮華麗的表象之下，對(duì)于一般用戶來(lái)說(shuō)，異構(gòu)計(jì)算的采購(gòu)、部署以及使用門(mén)檻對(duì)絕大多數(shù)企業(yè)來(lái)說(shuō)都很高。

痛點(diǎn)如下：1、采購(gòu)成本居高不少：普通用戶小量采購(gòu)基本上沒(méi)有議價(jià)能力，特別是購(gòu)買(mǎi)試用的FPGA、開(kāi)發(fā)板還有服務(wù)器，量少的話采購(gòu)價(jià)格非常高。而阿里云從芯片原廠、OEM統(tǒng)一采購(gòu)芯片和機(jī)器，不需要經(jīng)過(guò)層層代理，大大降低采購(gòu)成本，而且在云上提供按需使用的FPGA對(duì)于普通FPGA開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，讓使用成本得到極大降低。

2、開(kāi)發(fā)難度大：就是現(xiàn)有的FPGA開(kāi)發(fā)工具不太友好，而且像Verilog和VHDL這樣的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，學(xué)習(xí)的門(mén)檻比較高。所以對(duì)開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，要想開(kāi)發(fā)出性能比較高的軟件，需要對(duì)FPGA了解非常深入才行，因此開(kāi)發(fā)難度比較大。

3、交付周期長(zhǎng)：通常用戶從開(kāi)始需要采購(gòu)，到機(jī)型選擇、硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)、供應(yīng)商選擇、機(jī)房選擇、財(cái)務(wù)審批等流程通常需要幾個(gè)月的時(shí)間，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；

4、采購(gòu)不靈活難于把控：采購(gòu)?fù)炅薌PU/FPGA的數(shù)量就固定了，任務(wù)少的話多買(mǎi)的GPU/FPGA就浪費(fèi)了，任務(wù)多的話GPU/FPGA數(shù)量又不夠用。

因此，傳統(tǒng)通用計(jì)算的方式已經(jīng)難于滿足人們對(duì)計(jì)算能力的高要求，異構(gòu)計(jì)算被認(rèn)為是現(xiàn)階段能挑起計(jì)算大梁的關(guān)鍵技術(shù)，阿里云異構(gòu)計(jì)算產(chǎn)品解決方案就在這樣的大環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生了。

目前“CPU+GPU”以及“CPU+FPGA”都是最受業(yè)界關(guān)注的異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)，

優(yōu)點(diǎn)明顯：1、GPU/FPGA資源即買(mǎi)即用，靈活自如。有了E-HPC，企業(yè)就能快速獲得高性能計(jì)算集群能力，高性能計(jì)算調(diào)度能力和軟件能力，按需組建自己的“云上超算中心”，再也不用一次性巨額資金投入，對(duì)高性能計(jì)算有需求的企業(yè)可以隨買(mǎi)隨用，從而幫助降低購(gòu)買(mǎi)門(mén)檻、計(jì)算成本，提高計(jì)算靈活性。目前，阿里云E-HPC已向國(guó)內(nèi)用戶開(kāi)放邀測(cè)，支持包月包年和按需付費(fèi)。據(jù)悉，該產(chǎn)品不久將實(shí)現(xiàn)全球同步售賣(mài)。

2、超大規(guī)模資源池，滿足業(yè)務(wù)峰值的GPU/FPGA大規(guī)模的數(shù)量需求。

3、享受異構(gòu)計(jì)算超摩爾定律的硬件紅利，以相同的價(jià)格使用性能更強(qiáng)的GPU/FPGA實(shí)例；

4、全面的異構(gòu)產(chǎn)品線，滿足人工智能訓(xùn)練、推理，圖像視頻處理等各種不同的需求。對(duì)于AI來(lái)說(shuō)，阿里這套解決方案能非常好地加速AI領(lǐng)域的訓(xùn)練和預(yù)測(cè)/分類等問(wèn)題，包括圖像識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、視頻識(shí)別、視頻監(jiān)控、文字識(shí)別、人臉識(shí)別、車輛識(shí)別、自動(dòng)駕駛、機(jī)器翻譯等AI的應(yīng)用場(chǎng)景。

5、產(chǎn)品整合：和整個(gè)阿里云產(chǎn)品體系深度整合，數(shù)據(jù)打通。

目前，中國(guó)的天河2號(hào)、天河1號(hào)、曙光6000都是異構(gòu)超算，而天河2A和下一代曙光7000超算和神威超算也是異構(gòu)超算，同構(gòu)的超算只有神威藍(lán)光。異構(gòu)超算已成為云計(jì)算的共同選擇了。

未來(lái)在云服務(wù)器行業(yè)，誰(shuí)在計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)三者上做到最好，更高的穩(wěn)定性、更高的彈性和易用性、更高的安全性、更低的成本，誰(shuí)就拔得頭籌。

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