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由于人工智能推理或訓(xùn)練一般要用到單精度甚至半精度的數(shù)值計(jì)算能力、整型計(jì)算，多數(shù)超級(jí)計(jì)算機(jī)并不具備這些計(jì)算能力，因此去年便開始出現(xiàn)了聚焦于解決人工智能算力需求的人工智能超級(jí)計(jì)算機(jī)，它作為一種專用算力，被應(yīng)用于人工智能推理或訓(xùn)練等領(lǐng)域。

打開手機(jī)，半個(gè)月內(nèi)的天氣狀況一目了然；出門在外，地圖導(dǎo)航給出最優(yōu)路線……這些“未卜先知”從何而來？答案是計(jì)算。

如今，算力作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的第一引擎，正成為科技巨頭們爭(zhēng)相進(jìn)軍的主陣地。

(資料圖片僅供參考)

日前，英偉達(dá)宣布與微軟聯(lián)手開發(fā)人工智能超級(jí)計(jì)算機(jī)，依托微軟Azure云運(yùn)行，通過數(shù)以萬計(jì)的圖形處理單元（GPU）、中央處理器（CPU）處理云中的密集人工智能計(jì)算工作。

人工智能遇見超級(jí)計(jì)算機(jī)，將會(huì)碰撞出怎樣的火花，又將帶來哪些挑戰(zhàn)和機(jī)遇？

對(duì)基礎(chǔ)軟件和通信能力要求極高

“實(shí)際上，人工智能超級(jí)計(jì)算機(jī)去年就出現(xiàn)了，其核心是解決大規(guī)模密集人工智能訓(xùn)練和推理等的計(jì)算問題。”武漢人工智能研究院院長(zhǎng)王金橋說。

傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)相對(duì)一般計(jì)算機(jī)而言，就是一種計(jì)算能力更強(qiáng)、通信速度更快、存儲(chǔ)容量更大、功能更完善的計(jì)算機(jī)，它們?cè)诟呔扔?jì)算能力方面更強(qiáng)，應(yīng)用范圍也更廣，主要用于解決一些科學(xué)計(jì)算類問題，比如行星模擬、新材料開發(fā)、分子藥物設(shè)計(jì)、基因分析和氣象預(yù)測(cè)等。

隨著人工智能逐漸在各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景中落地，各行業(yè)對(duì)于算力的需求也在持續(xù)提升。

由于人工智能推理或訓(xùn)練一般要用到單精度甚至半精度的數(shù)值計(jì)算能力以及整型計(jì)算，多數(shù)智能計(jì)算機(jī)并不具備這些計(jì)算能力，因此去年便開始出現(xiàn)了聚焦于解決人工智能算力需求的人工智能超級(jí)計(jì)算機(jī)，它作為一種專用算力，被應(yīng)用于人工智能推理或訓(xùn)練等領(lǐng)域。

王金橋介紹，人工智能超級(jí)計(jì)算機(jī)對(duì)基礎(chǔ)軟件要求極高，這也是英偉達(dá)與微軟合作的最大原因。人工智能超級(jí)計(jì)算機(jī)集群通過虛擬化和分布式加速訓(xùn)練，可以有效支撐超大規(guī)模人工智能模型DALLE2（基于文本來生成模型的模型）、CLIP（用文本作為監(jiān)督信號(hào)訓(xùn)練可遷移的視覺模型）等的訓(xùn)練，包括圖像、文本、語音等多模態(tài)異構(gòu)數(shù)據(jù)，以及最近特別火爆的人工智能自主生成內(nèi)容技術(shù)。

不過，由多臺(tái)服務(wù)器組成的人工智能超級(jí)計(jì)算機(jī)在進(jìn)行模型計(jì)算時(shí)，調(diào)度的數(shù)據(jù)規(guī)模將越來越大，對(duì)通信能力的要求也越來越高。

因此，人工智能超級(jí)計(jì)算機(jī)需要部署在云端，這樣對(duì)用戶而言，就可以將之當(dāng)成一個(gè)普通計(jì)算機(jī)來使用。用戶可以簡(jiǎn)單便捷地完成數(shù)據(jù)的通信、訪問、調(diào)度、資源管理與配置等各項(xiàng)工作，從而專注解決人工智能模型訓(xùn)練和推理問題。

幫助解決科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域問題

“隨著數(shù)據(jù)量的增長(zhǎng)，未來人工智能超級(jí)計(jì)算機(jī)能夠解決很多以前沒辦法解決的問題。”王金橋介紹。

人工智能超級(jí)計(jì)算機(jī)給科學(xué)計(jì)算帶來了巨大變革。比如，由于大多數(shù)物理規(guī)律可以表達(dá)為偏微分方程的形式，所以偏微分方程組的求解成為了解決科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域問題的關(guān)鍵，而人工智能超級(jí)計(jì)算機(jī)無疑能在這方面助人類一臂之力。

不僅如此，人工智能超級(jí)計(jì)算機(jī)還能幫助人們解決更多其他的科學(xué)問題，尤其是數(shù)學(xué)方面復(fù)雜方程求解的難題，人工智能超級(jí)計(jì)算機(jī)能變成一個(gè)趁手的工具，助力科學(xué)家發(fā)揮更大的創(chuàng)造力和想象力。

雖然專用的人工智能超級(jí)計(jì)算機(jī)去年才出現(xiàn)，但“人工智能+超級(jí)計(jì)算機(jī)”這種模式其實(shí)早有端倪。

出現(xiàn)于20世紀(jì)六七十年代的圖計(jì)算，就是超級(jí)計(jì)算的一種方式。“圖計(jì)算作為下一代人工智能關(guān)鍵核心技術(shù)，已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、教育、軍事、金融等多個(gè)領(lǐng)域，如我們熟知的金融反欺詐分析和商家刷單行為識(shí)別等，成為全球科技競(jìng)爭(zhēng)新的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。”華中科技大學(xué)大數(shù)據(jù)技術(shù)與系統(tǒng)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心副教授張宇說。

這里所指的“圖”并非常規(guī)理解的圖像，而是人與人、物與物之間的構(gòu)成圖，能有效表達(dá)事物之間關(guān)聯(lián)關(guān)系，是數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用的基礎(chǔ)。萬物聯(lián)通，隨著科技發(fā)展，人工智能等重要應(yīng)用利用圖數(shù)據(jù)的處理方法，可處理更復(fù)雜、更大規(guī)模的數(shù)據(jù)，且效率和精準(zhǔn)率大幅提升。

去年底，一篇發(fā)表在《自然》雜志的研究成果顯示，研究人員利用最新的人工智能技術(shù)發(fā)現(xiàn)了純數(shù)學(xué)拓?fù)鋵W(xué)和表象理論的新見解，尋找到數(shù)學(xué)不同領(lǐng)域間意想不到的關(guān)聯(lián)，不僅改進(jìn)了目前最優(yōu)的4×4矩陣解法，還進(jìn)一步提升了其他70余種不同大小矩陣的計(jì)算速度。

這些人工智能與算力“聯(lián)姻”的典型案例，也預(yù)示著人工智能超級(jí)計(jì)算機(jī)未來的發(fā)展趨勢(shì)。

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武漢人工智能計(jì)算迎來好“幫手”

11月23日，武漢超算中心正式投運(yùn)，國(guó)家文化大數(shù)據(jù)華中區(qū)域云平臺(tái)入駐。該云平臺(tái)是國(guó)家文化大數(shù)據(jù)體系八大區(qū)域中心之一，上聯(lián)國(guó)家文化大數(shù)據(jù)全國(guó)中心，下接行政大區(qū)內(nèi)省域中心，負(fù)責(zé)華中區(qū)域內(nèi)五省（湖北、湖南、河南、江西、安徽）之間的數(shù)據(jù)、信息、產(chǎn)品等的交易和結(jié)算。

該超算中心是目前國(guó)內(nèi)最大的集裝箱超算中心，整體規(guī)劃設(shè)計(jì)的算力為200P，首期算力達(dá)到50P。通俗講，1P約等于每秒1000萬億次的浮點(diǎn)運(yùn)算，50P的算力將超過10萬臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)算力之和。其技術(shù)底座是由數(shù)萬核鯤鵬處理器內(nèi)核，以及數(shù)千張加速卡構(gòu)成。

“武漢超算中心在國(guó)內(nèi)第一個(gè)采用了基于鯤鵬架構(gòu)的超級(jí)計(jì)算機(jī)。”王金橋說，投運(yùn)后，將與武漢人工智能計(jì)算中心一起形成“雙中心、雙引擎”發(fā)展模式，這對(duì)武漢建設(shè)人工智能創(chuàng)新中心有極大的促進(jìn)作用。

眼下，武漢超算中心已接入中國(guó)算力網(wǎng)，一方面作為數(shù)字中國(guó)建設(shè)的地理中心和網(wǎng)絡(luò)中心，更好地服務(wù)“東數(shù)西算”重大戰(zhàn)略；另一方面將利用武漢高校在分布式計(jì)算、海量存儲(chǔ)、人工智能算力平臺(tái)等方面的科研優(yōu)勢(shì)，助力武漢打造中部地區(qū)數(shù)據(jù)中心和算力服務(wù)樞紐。

2020年9月，武漢獲批建設(shè)國(guó)家新一代人工智能創(chuàng)新發(fā)展試驗(yàn)區(qū)。去年5月，武漢人工智能計(jì)算中心一期投入運(yùn)行，成為科技部批復(fù)的18個(gè)國(guó)家人工智能創(chuàng)新發(fā)展試驗(yàn)區(qū)中首批投入運(yùn)營(yíng)的項(xiàng)目，也是全國(guó)首個(gè)面向產(chǎn)業(yè)的多樣性算力公共服務(wù)平臺(tái)。

目前，武漢人工智能計(jì)算中心已為武漢大學(xué)、清華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化所等高校和科研院所，以及100多家重點(diǎn)企業(yè)提供普惠算力服務(wù)，意向入駐企業(yè)已超200家，孵化應(yīng)用案例超過50項(xiàng)，廣泛服務(wù)于智能制造、智慧城市、智慧交通、網(wǎng)絡(luò)直播等行業(yè)和領(lǐng)域。