邁向可持續的千倍速計算未來

宋繼強

回顧2020年，新冠肺炎疫情給我們的工作和生活模式帶來了重大變化。其中，有一項技術正在潛移默化地改變我們的生活，即5G。2020年是5G商用的關鍵之年，中國的5G技術部署在這一年取得了突飛猛進的進展。5G是由技術驅動的創新，早在約10年之前，5G技術就開始投入研發。之所以耍大力拓展5G技術，并不是為了迎合當時的需求，而是看到了未來對于帶寬和網速的需求潛力，是為“未來”做出的技術布局。

5G技術的進展讓我想到了近期英特爾研究院開放日的活動主題——“追求計算的千倍提升”。類似于5G，要滿足未來的計算需求，即超高帶寬、超低時延、超大規模連接的需求，我們需要一種“超前”思維。因此產業現在就要開始提前布局，追求計算的干倍提升，在目前智能化、數字化的大背景下，這種“超前”思維非常有必要。

以超前思維布局未來計算范式

數字化、智能化已經成為不可阻擋的趨勢，受到今年新冠肺炎疫情的影響，這一趨勢以更快的速度席卷而來。如今，全球已有超過100億臺設備與云中的超級計算機實現了互聯，未來這一數字將增長到1000億。擁抱數字化不是選擇題，而是必選題。在全民數字化的浪潮之下，數據量呈爆發式增長態勢，數據形式也更加元化，可以說，未來的計算需求將有干倍速的提升。英特爾追求計算的千倍提升，就是從計算的供給側出發，為未來的計算需求構建堅實基礎。

除了“超前”思維之外，要想實現計算的干倍提升，還需要“超常”思維，即要打破常規。隨著數據越來越多元化，新的計算范式不再是錦上添花，而是雪中送炭。常規和傳統的單一架構已經不能滿足越來越復雜的計算需求，未來需要更快、更靈活、更低功耗的“新計算”來破題。

軟硬件雙突破釋放千倍算力

這種“超常”思維將在以下幾個領域得到體現。首先，在硬件方面，需要打破單一架構，多架構融合的XPU架構將成為主流。XPU架構不僅能大幅提升算力，同時還能夠根據需求進行快速組合，降低成本，靈活性高。英特爾是目前全球唯一一家已經覆蓋這四種主流芯片的廠商，得益于先進的封裝技術，英特爾正在異構計算領域突飛猛進。

除此之外，面向未來，還需要對架構本身踐行“超常”思維。舉例來說，顛覆傳統的馮·諾伊曼架構，模仿人腦神經元結構的神經擬態計算芯片就是一個很好的例證。這種芯片的優勢在于可以在提升性能的同時大幅降低能耗。英特爾及其合作伙伴發現，英特爾神經擬態計算芯片Loihi解決優化和搜索問題的能效比傳統CPU高1000倍，速度快100倍，已經實惠計算速度的干倍提升。

其次，在軟件方面。XPU架構的誕生，給軟件提出了更高的要求，因為能夠同時掌握多種架構編程語言的開發人員鳳毛麟角，而軟件是釋放硬件性能的關鍵一環，因此能夠跨架構編程的軟件模型以及可以提升編程效率的工具就顯得極為重要。為此，英特爾也提前布局，跨架構編程的統一模型oneAPI Glod版本已在本月正式發布，將在很大程度上解決跨架構編程的難題。

未來算力要強大也要綠色

要實現算力的千倍提升，還需要堅持可持續發展的原則。千倍速的提升不能以千倍的功耗為代價，可持續發展是實現千倍提升的必要條件。

目前，計算對于能源的需求巨大。有研究報告顯示，訓練一個大型AI模型所產生的碳排放量相當于5輛美式轎車整個生命周期所消耗的碳排放量。因此面向未來計算的千倍提升，只有堅持可持續發展原則，才是真正符合人類利益的技術進步。

英特爾在技術發展方面一直堅持可持續原則。已經有結果顯示，作為下一代AI芯片，英特爾神經擬態計算芯片Loihi在處理語音命令識別時，不僅達到了和GPU類似的精度，并且能效能提高1000倍以上。除此之外，英特爾最新的集成光電技術將光子技術與硅芯片緊密集成，可以最大限度地縮小硅光子設備的體積，從而降低成本，將對數據中心進行徹底革新。

諸如此類的例子在英特爾還有很多，英特爾的宏旨是“創造改變世界的科技，造福地球上的每一個人”，通過我們的“超前”思維、“超常”思維以及可持續發展的原則，英特爾正引領產業邁向千倍速的計算未來。對這一天的到來，我充滿期待。