英特爾宋繼強(qiáng)：邁向可持續(xù)的千倍速計(jì)算未來

回顧2020年，我們的工作和生活模式發(fā)生了重大變化，除疫情之外，有一項(xiàng)技術(shù)也將在潛移默化中改變我們的生活，即5G。2020年是5G商用元年，中國的5G技術(shù)部署在這一年取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展。5G是由技術(shù)驅(qū)動的創(chuàng)新，早在近10年之前，5G技術(shù)就開始研發(fā)。而之所以要大力拓展5G技術(shù)，并不是為了要迎合當(dāng)時的需求，而是看到了未來對于帶寬和網(wǎng)速的需求，是為當(dāng)時的未來做出的技術(shù)布局。

5G技術(shù)的進(jìn)展讓我想到了近期英特爾研究院開放日的主題，即“追求計(jì)算的千倍提升”。類似于5G，要滿足未來的計(jì)算需求，即超高帶寬、超低時延、超大規(guī)模連接的需求，我們也需要一種“超前”思維。因此產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在就需要開始提前布局，追求計(jì)算的千倍提升，而在目前智能化、數(shù)字化的大背景下，這種“超前”思維非常有必要。

數(shù)字化、智能化已經(jīng)成為不可阻擋的趨勢，受到今年新冠疫情的影響，這一趨勢正在以更快的速度席卷而來。如今，已有超過100億臺設(shè)備與云中的超級計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)，未來這一數(shù)字將增長到1000億。擁抱數(shù)字化不是選擇題，而是必選題。在全民數(shù)字化的浪潮之下，數(shù)據(jù)量正在呈爆發(fā)式增長，數(shù)據(jù)形式也更加多元化，可以毫不猶豫的說，未來的計(jì)算需要千倍速的提升。英特爾追求計(jì)算的千倍提升，就是從計(jì)算的供給側(cè)出發(fā)，為未來的計(jì)算需求構(gòu)建堅(jiān)實(shí)基石。

除了“超前”思維之外，要想實(shí)現(xiàn)計(jì)算的千倍提升，還需要“超?！彼季S，即要打破常規(guī)。隨著數(shù)據(jù)越來越呈現(xiàn)多元化，新的計(jì)算范式不再是錦上添花，而是雪中送炭。常規(guī)和傳統(tǒng)的單一架構(gòu)已經(jīng)不能滿足越來越復(fù)雜的計(jì)算需求，需要更快、更靈活、更低功耗的“新計(jì)算”來破題。

這種“超常”思維將在以下幾個領(lǐng)域得到體現(xiàn)。首先在硬件方面，需要打破單一架構(gòu)，多架構(gòu)融合的XPU架構(gòu)將會成為主流。XPU架構(gòu)不僅能夠大幅提升算力，同時還能夠根據(jù)需求進(jìn)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(jīng)覆蓋這四種主流芯片的廠商，得益于先進(jìn)的封裝技術(shù)，英特爾在異構(gòu)計(jì)算領(lǐng)域正突飛猛進(jìn)。

除此之外，面向未來，也需要對架構(gòu)本身踐行“超?！彼季S。舉例來說，顛覆傳統(tǒng)馮·諾伊曼架構(gòu)，模仿人腦神經(jīng)元結(jié)構(gòu)的神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算芯片就是一個很好的例證。這種芯片的優(yōu)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(fā)現(xiàn)，英特爾神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算芯片Loihi解決優(yōu)化和搜索問題的能效比傳統(tǒng)CPU高1000倍、速度快100倍，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算的千倍提升。

圖注：英特爾神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算芯片Loihi

另一大領(lǐng)域是在軟件。XPU架構(gòu)的誕生，為軟件提出了更高的要求，因?yàn)槟軌蛲瑫r掌握多種架構(gòu)編程語言的開發(fā)人員鳳毛麟角，而軟件是釋放硬件性能的關(guān)鍵一環(huán)，能夠跨架構(gòu)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(gòu)編程統(tǒng)一模型oneAPI Glod版本已在本月正式發(fā)布，將在很大程度上解決跨架構(gòu)編程難題。

圖注：英特爾統(tǒng)一的跨架構(gòu)編程模型oneAPI

另外，英特爾的機(jī)器編程工具也有了很大進(jìn)展，最新的系統(tǒng)已經(jīng)可以檢測代碼中的bug。最讓我期待的是英特爾機(jī)器編程正在向一個更宏大的目標(biāo)前進(jìn)，即讓所有領(lǐng)域的非專業(yè)編程人士都能通過自然語言的方式向機(jī)器表達(dá)意圖，從而完成編程，極大地?cái)U(kuò)充了軟件的“用武之地”。

最后，要實(shí)現(xiàn)計(jì)算的千倍提升，還需要堅(jiān)持可持續(xù)原則。千倍速提升不能以千倍的功耗為代價，可持續(xù)發(fā)展是實(shí)現(xiàn)千倍提升的必要條件。

目前，計(jì)算對于能源的需求巨大。有研究報(bào)告顯示，訓(xùn)練一個大型AI模型，所產(chǎn)生的碳排放量相當(dāng)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(jì)算的千倍提升，只有堅(jiān)持可持續(xù)，才是真正符合人類利益的技術(shù)進(jìn)步。

英特爾在技術(shù)發(fā)展一直堅(jiān)持可持續(xù)原則。已經(jīng)有結(jié)果顯示，作為下一代AI芯片，英特爾神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算芯片Loihi在處理語音命令識別時，不僅達(dá)到了和GPU類似的精度，并且能效提高1000倍以上。除此之外，英特爾最新的集成光電技術(shù)將光子技術(shù)與硅芯片緊密集成，可以最大限度地縮小硅光子設(shè)備的體積，從而降低成本，將對數(shù)據(jù)中心進(jìn)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(chuàng)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?！彼季S以及可持續(xù)發(fā)展的原則，英特爾正引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)邁向千倍速的計(jì)算未來。對這一天的到來，我充滿期待。