綠色計(jì)算需求巨大生態(tài)繁榮需合力推動(dòng)

張一迪

云計(jì)算、AI對(duì)綠色計(jì)算提出巨大需求

隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、AI的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的工作量越來越多元和復(fù)雜，呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)密集、橫向擴(kuò)展、多流并發(fā)、多重迭代等特征，因此，云數(shù)據(jù)中心具有異構(gòu)、多樣化、大規(guī)模的計(jì)算需求。這些需求，給數(shù)據(jù)中心提出了三大挑戰(zhàn)：高性能、低功耗和多業(yè)務(wù)。

中國(guó)科學(xué)院院士梅宏表示，面對(duì)這些挑戰(zhàn)，低碳、創(chuàng)新、開放和共贏的綠色計(jì)算應(yīng)運(yùn)而生。他強(qiáng)調(diào)，數(shù)據(jù)中心的硬件和軟件來自不同廠商，必須能夠相互兼容、統(tǒng)一管理，并支持持續(xù)優(yōu)化，也需要更加開放合理的社會(huì)分工模式，協(xié)同解決計(jì)算產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)，只有開放才能共贏。

算力強(qiáng)勁增長(zhǎng)摩爾定律逐漸失效

從算力角度來看，近年來在AI和HPC方面的算力急劇增長(zhǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，人工智能的訓(xùn)練市場(chǎng)算力需求（Tarin-ing）8年內(nèi)增長(zhǎng)了40倍，推理市場(chǎng)（In-ference）5年內(nèi)增長(zhǎng)了9倍;同時(shí)HPC在這8年里也增長(zhǎng)了13倍。從計(jì)算供應(yīng)來看，摩爾定律逐漸失效，以前每18個(gè)月算力增長(zhǎng)1倍，最近每年算力只增加10%左右.

梅宏認(rèn)為，面向未來AI和HPC算力每年增加10倍的快速增長(zhǎng)的需求，這中間將存在100倍的巨大算力缺口。這就需要從計(jì)算架構(gòu)的角度來思考如何更快滿足產(chǎn)業(yè)界對(duì)高算力的需求。

數(shù)據(jù)中心成為能耗大戶降低能耗成為產(chǎn)業(yè)共識(shí)

我國(guó)數(shù)據(jù)中心耗電不斷增長(zhǎng)，2018年中國(guó)數(shù)據(jù)中心的耗電量為1609億千瓦時(shí)，占全國(guó)能耗的2.3%。預(yù)計(jì)2030年達(dá)4115億千瓦時(shí)，CAGR超過8%，將占全國(guó)能耗的4.2%。

梅宏分析認(rèn)為，從微觀角度來看，CPU芯片功耗具有放大效應(yīng)，CPU每降低1w，數(shù)據(jù)中心總能耗可降低1.65W。按PUE為1.34的數(shù)據(jù)中心估算，CPU每節(jié)省1w，在CPU風(fēng)扇節(jié)省0.04W，系統(tǒng)電源節(jié)省0.14W，UPS節(jié)省0.06W，加上配套空調(diào)的能耗0.33W，以及配電傳輸+變壓器節(jié)省0.08W，總計(jì)減少1.65W。

業(yè)務(wù)多樣導(dǎo)致數(shù)據(jù)多樣驅(qū)動(dòng)計(jì)算多樣

云和人工智能的發(fā)展，帶來了業(yè)務(wù)的多樣性：智能手機(jī)、智慧家庭、IoT物聯(lián)網(wǎng)、智能駕駛、AR/VR等場(chǎng)景越來越豐富;業(yè)務(wù)的多樣性導(dǎo)致數(shù)據(jù)多樣性的需求，包括數(shù)字、文本、圖片、視頻、圖像以及結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等;同時(shí)大數(shù)據(jù)分析、分布式存儲(chǔ)、ARM原生、高性能計(jì)算、Web等應(yīng)用，對(duì)高并發(fā)計(jì)算提出了大量需求。

梅宏表示，在這種情況下，沒有一個(gè)單一的計(jì)算架構(gòu)能夠滿足所有場(chǎng)景、所有數(shù)據(jù)類型的處理，包括文本處理、大數(shù)據(jù)分析、科學(xué)計(jì)算和視頻處理等等，依賴單一CPU計(jì)算架構(gòu)的時(shí)代即將結(jié)束。

多種計(jì)算架構(gòu)組合滿足多樣計(jì)算需求

計(jì)算產(chǎn)業(yè)歷經(jīng)近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，持續(xù)改變著社會(huì)和其他產(chǎn)業(yè)，但計(jì)算產(chǎn)業(yè)本身也在不斷地進(jìn)化：從專用計(jì)算，到通用計(jì)算，再到現(xiàn)在全棧全場(chǎng)景的智能計(jì)算時(shí)代，應(yīng)用多樣化，業(yè)務(wù)場(chǎng)景多樣化，需要處理的數(shù)據(jù)類型也多樣化。

梅宏指出，計(jì)算多樣性帶來了新挑戰(zhàn)，需要各種CPU、DSP、GPU、AI芯片、FPGA等同時(shí)存在，發(fā)揮計(jì)算架構(gòu)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，多種計(jì)算架構(gòu)的組合才是最憂解決路徑。

梅宏認(rèn)為，目前來看，綠色計(jì)算的生態(tài)還不成熟，仍需產(chǎn)業(yè)界共同努力。希望產(chǎn)業(yè)界能夠進(jìn)一步加強(qiáng)合作，共同推動(dòng)綠色計(jì)算生態(tài)發(fā)展與繁榮。