算力——人工智能的“底座”

如果把人工智能比作火箭，那么數(shù)據(jù)就是火箭的燃料，算法是火箭的引擎，而算力即為火箭的加速器，是承載和推動(dòng)人工智能走向?qū)嶋H應(yīng)用的決定性力量。

從東南沿海到西北沙漠，從工業(yè)生產(chǎn)線到百姓吃住行，算力正在像水、電一樣滲透在生活的點(diǎn)滴，存在于各種智能硬件設(shè)備中，廣泛應(yīng)用于人們的日常生活，為各行各業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型注入新動(dòng)能，成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。

1997年，IBM公司的超級(jí)電腦“深藍(lán)”擊敗國(guó)際象棋世界冠軍加里·卡斯帕羅夫；2016年，阿爾法狗人工智能機(jī)器人60局連勝數(shù)十位圍棋高手；近日，美國(guó)Solidigm公司將圓周率計(jì)算至小數(shù)點(diǎn)后約105萬(wàn)億位，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄；……算力伴隨著人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步的需求，經(jīng)歷了從工具到能力的發(fā)展過(guò)程，仿佛一路升級(jí)打怪的“外掛”，助力人類(lèi)從萬(wàn)物生靈中脫穎而出。

本期，讓我們從算力的發(fā)展史中窺探這一人工智能的“底座”。

算力在身邊

清晨，通過(guò)手機(jī)就能獲取實(shí)時(shí)天氣，掃描二維碼支付便可吃上美味的早餐；工作和學(xué)習(xí)期間，鋪天蓋地的信息根據(jù)你的瀏覽痕跡為你精準(zhǔn)投送；夜間，在電影《長(zhǎng)安三萬(wàn)里》的宏大畫(huà)面中開(kāi)啟沉浸式體驗(yàn)；……算力融入我們每一天的智能生活。

在數(shù)字化浪潮的影響下，將算力與海量數(shù)據(jù)、智能算法深度融合，真正釋放其驅(qū)動(dòng)價(jià)值。讓我們走進(jìn)身邊的算力，看看算力究竟藏在哪。

智慧教育

“AI家庭教師”隨傳隨到，為學(xué)生帶來(lái)豐富的知識(shí)。借助圖像識(shí)別技術(shù)，教師閱卷和批改作業(yè)更省心。算力服務(wù)還可為高校提供大量的計(jì)算資源，在云端進(jìn)行模擬、計(jì)算等處理，提高研究效率和研究成果。將教育教學(xué)、學(xué)生管理、課程管理等業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)信息化、數(shù)字化，簡(jiǎn)化運(yùn)營(yíng)和管理，提高教學(xué)與管理效率。搭建在線教育平臺(tái)，在云端構(gòu)建虛擬課堂、定制個(gè)性化教學(xué)方案、開(kāi)展遠(yuǎn)程教學(xué)等活動(dòng)。

智慧交通

通過(guò)“監(jiān)控﹢計(jì)算”可快速獲取城市里每一個(gè)路段、時(shí)段的車(chē)流信息，借助智能算法可作出更有效的交通規(guī)劃和調(diào)度決策，提升城市交通運(yùn)營(yíng)效率。網(wǎng)約車(chē)、共享單車(chē)、共享汽車(chē)等開(kāi)啟了交通運(yùn)輸?shù)男聲r(shí)代，智慧路網(wǎng)、智慧港口、智能航運(yùn)等新技術(shù)都在算力的支撐下得以廣泛應(yīng)用。

智慧醫(yī)療

算力強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力可提高醫(yī)療影像設(shè)備的成像效率和精準(zhǔn)度。通過(guò)處理大量醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)和深度學(xué)習(xí)，針對(duì)罕見(jiàn)疾病制訂合理的干預(yù)和治療方案，提高診斷的準(zhǔn)確性和診斷效率。算力還可支持更高效的視頻通話和數(shù)據(jù)傳輸，提供更好的遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)體驗(yàn)。醫(yī)療機(jī)構(gòu)可借助數(shù)據(jù)分析優(yōu)化門(mén)診運(yùn)營(yíng)、院感控制等。

智能生產(chǎn)

智能化生產(chǎn)依托算力支撐，可實(shí)時(shí)鑒別產(chǎn)品瑕疵并自動(dòng)挑揀殘次品，智能化管理系統(tǒng)還能實(shí)時(shí)監(jiān)控空氣溫度、風(fēng)速、土壤濕度等，為科學(xué)作業(yè)提供依據(jù)。追溯體系和數(shù)字監(jiān)控平臺(tái)可助力工作人員實(shí)現(xiàn)智能化、標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖，將養(yǎng)殖目標(biāo)的健康狀況以及飼喂數(shù)據(jù)等“盡收眼底”。

小到大家熟悉的天氣預(yù)報(bào)、地震預(yù)警、智能汽車(chē)自動(dòng)駕駛等，大到引力波發(fā)現(xiàn)、基因工程、高端制造等，都能通過(guò)數(shù)據(jù)“算”出來(lái)。

基礎(chǔ)算力無(wú)法高效處理大規(guī)模并行計(jì)算任務(wù)，超算算力的高精度數(shù)值計(jì)算主要用于科學(xué)計(jì)算與工程計(jì)算等高端領(lǐng)域，智能算力是支撐人工智能應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最優(yōu)解。

如此神奇的算力，一定有著不平凡的迭代和創(chuàng)新歷程吧。

算力史話

手工時(shí)代" 技高一籌

人類(lèi)對(duì)算力的利用是從最原生的“工具”大腦開(kāi)始的，大腦可進(jìn)行口算、心算和速算等計(jì)算。當(dāng)大腦無(wú)法滿足計(jì)算需求時(shí)，人類(lèi)開(kāi)始借助外部工具計(jì)算，于是“結(jié)繩記事”出現(xiàn)了。春秋時(shí)期，算籌開(kāi)始被廣泛用作計(jì)算工具。南北朝時(shí)期的數(shù)學(xué)家祖沖之利用算籌將圓周率精確計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后第7位，保持世界紀(jì)錄千年之久。我們經(jīng)常用到的成語(yǔ)，如運(yùn)籌帷幄、一籌莫展等，都與算籌有關(guān)。

算盤(pán)在阿拉伯?dāng)?shù)字出現(xiàn)之前曾被人們廣泛使用。珠算采用古人發(fā)明的“五升十進(jìn)制”，計(jì)數(shù)簡(jiǎn)便、運(yùn)算快捷，被聯(lián)合國(guó)教科文組織評(píng)價(jià)為“世界上最古老的計(jì)算機(jī)”。

機(jī)械時(shí)代" "神機(jī)妙算

為了更好地服務(wù)于數(shù)學(xué)計(jì)算，計(jì)算尺、機(jī)械計(jì)算機(jī)相繼被發(fā)明出來(lái)，輔助完成對(duì)數(shù)計(jì)算、三角函數(shù)計(jì)算、開(kāi)根計(jì)算等復(fù)雜算法，提升計(jì)算效率。

17世紀(jì)末到18世紀(jì)中，德國(guó)數(shù)學(xué)家戈特弗里德·威廉·萊布尼茨等人先后創(chuàng)造出能計(jì)算乘、除法的設(shè)備，提升了計(jì)算效率。在接下來(lái)的兩百年中，人們先后設(shè)計(jì)了差分機(jī)、分析機(jī)、打孔卡制表機(jī)等機(jī)械計(jì)算器。在我國(guó)諸多大國(guó)重器的起步階段，手搖式機(jī)械計(jì)算機(jī)、計(jì)算尺、算盤(pán)都是重要的運(yùn)算工具。

電子時(shí)代" "速度顯現(xiàn)

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)開(kāi)始由機(jī)械向電子過(guò)渡。1946年，世界第一臺(tái)數(shù)字式電子計(jì)算機(jī)ENIAC誕生，標(biāo)志著算力第一次步入電子時(shí)代。1964年，我國(guó)第一臺(tái)完全自主設(shè)計(jì)的大型通用數(shù)字電子管計(jì)算機(jī)119誕生，運(yùn)算速度為每秒5萬(wàn)次。

計(jì)算機(jī)的體積在晶體管問(wèn)世后不斷縮小，功能不斷增強(qiáng)。1971年，美國(guó)英特爾公司開(kāi)發(fā)出世界上第一個(gè)商用處理器，這款處理器集成了2250個(gè)晶體管，每秒運(yùn)算6萬(wàn)次。微處理器、集成電路、存儲(chǔ)技術(shù)和操作系統(tǒng)的出現(xiàn)，使計(jì)算機(jī)體積小型化，1981年，世界上誕生了第一臺(tái)個(gè)人電腦。

云端上的算力

進(jìn)入21世紀(jì)，“天河”“神威”等超級(jí)計(jì)算機(jī)多次在超算大賽上奪得桂冠。“九章”使我國(guó)成為全球第二個(gè)實(shí)現(xiàn)“量子優(yōu)越性”的國(guó)家。2024年1月，我國(guó)第三代自主超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)“本源悟空”上線運(yùn)行，標(biāo)志著我國(guó)正式進(jìn)入量子算力“可用”時(shí)代。取名“悟空”寓意著其擁有“72變”的強(qiáng)大算力。

湖南作為“銀河”和“天河”超級(jí)計(jì)算機(jī)的發(fā)源地，積極布局“三力”支撐，一體化推進(jìn)“四算”一體，聚焦打造全國(guó)智能計(jì)算自主創(chuàng)新策源中心。目前超算算力達(dá)到200PF，人工智能算力達(dá)到1200PF，走在了全國(guó)前列。

算力的新飛躍改變了人類(lèi)的生產(chǎn)方式、生活模式和科研范式，成為科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵“底座”。

進(jìn)擊中的算力

“東數(shù)西算”“算網(wǎng)融合”這些熱詞標(biāo)志著算力開(kāi)始超脫工具屬性和物理屬性，成為一種集信息計(jì)算力、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)力、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)載力于一體的新質(zhì)生產(chǎn)力，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的賦能作用日益突顯。

“東數(shù)西算”怎么算

“東數(shù)西算”中的“數(shù)”即數(shù)據(jù)，“算”即算力，是對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力。通過(guò)構(gòu)建數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)一體化的新型算力網(wǎng)絡(luò)體系，有序?qū)|部算力需求引導(dǎo)到西部，優(yōu)化數(shù)據(jù)中心建設(shè)布局，促進(jìn)東西部協(xié)同聯(lián)動(dòng)。數(shù)據(jù)的超大“體量”需要強(qiáng)大算力，也需要更大規(guī)模、更高效的數(shù)據(jù)中心。“東數(shù)西算”可以推進(jìn)數(shù)據(jù)中心在空間布局上的優(yōu)化和算力的提升。

全球最大的智算中心——張北超級(jí)智算中心，總建設(shè)規(guī)模為每秒1200億億次浮點(diǎn)運(yùn)算，可為AI大模型訓(xùn)練、自動(dòng)駕駛、空間地理等人工智能探索應(yīng)用提供智能算力服務(wù)。中國(guó)自動(dòng)駕駛行業(yè)最大智算中心——毫末智行雪湖·綠洲，每秒浮點(diǎn)運(yùn)算達(dá)67億億次。當(dāng)前，全國(guó)各地的算力中心紛紛建成，形成全國(guó)范圍的算力網(wǎng)絡(luò)，讓算力“流動(dòng)”起來(lái)。

“算網(wǎng)融合”大趨勢(shì)

人工智能的飛速發(fā)展帶來(lái)了巨大的算力需求。AI模型所需算力遠(yuǎn)超摩爾定律，五年后，AI所需算力規(guī)模或?qū)⑹墙裉斓?00萬(wàn)倍以上。算力已成為衡量國(guó)家科技水平和創(chuàng)新能力的重要標(biāo)準(zhǔn)，未來(lái)，基于算網(wǎng)融合發(fā)展的算力互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。

算網(wǎng)融合是以通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和計(jì)算設(shè)施的融合發(fā)展為基礎(chǔ)，通過(guò)計(jì)算、存儲(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)資源統(tǒng)一編排管控，滿足業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)和算力靈活泛在、彈性敏捷、智能隨機(jī)應(yīng)用需求的一種新型業(yè)務(wù)模式。算網(wǎng)協(xié)同下的大數(shù)據(jù)、大算力、大模型，能有效應(yīng)對(duì)數(shù)實(shí)融合的大場(chǎng)景、多對(duì)象和多模態(tài)，打造數(shù)實(shí)融合的新基建。

算力時(shí)代奔涌而來(lái)，逐浪前行勢(shì)不可當(dāng)。當(dāng)前，人類(lèi)社會(huì)正從信息社會(huì)邁入智能社會(huì)，物理空間、信息空間和人類(lèi)社會(huì)之間的界限已然模糊，計(jì)算能力成為支撐智能計(jì)算的重要因素。以算力為基礎(chǔ)，萬(wàn)物互聯(lián)、萬(wàn)物智能的數(shù)智融合新時(shí)代正在到來(lái)。