當人工智慧遇上超級電腦

由於人工智慧推理或訓練一般要用到單精度甚至半精度的數值計算能力、整型計算，多數超級電腦並不具備這些計算能力，因此去年便開始出現了聚焦于解決人工智慧算力需求的人工智慧超級電腦，它作為一種專用算力，被應用於人工智慧推理或訓練等領域。

打開手機，半個月內的天氣狀況一目了然；出門在外，地圖導航給出最優路線……這些“未卜先知”從何而來？答案是計算。

如今，算力作為數字經濟的第一引擎，正成為科技巨頭們爭相進軍的主陣地。

日前，英偉達宣佈與微軟聯手開發人工智慧超級電腦，依託微軟Azure雲運作，通過數以萬計的圖形處理單元（GPU）、中央處理器（CPU）處理雲中的密集人工智慧計算工作。

人工智慧遇見超級電腦，將會碰撞出怎樣的火花，又將帶來哪些挑戰和機遇？

對基礎軟體和通信能力要求極高

“實際上，人工智慧超級電腦去年就出現了，其核心是解決大規模密集人工智慧訓練和推理等的計算問題。”武漢人工智慧研究院院長王金橋説。

傳統超級電腦相對一般電腦而言，就是一種計算能力更強、通信速度更快、存儲容量更大、功能更完善的電腦，它們在高精度計算能力方面更強，應用範圍也更廣，主要用於解決一些科學計算類問題，比如行星模擬、新材料開發、分子藥物設計、基因分析和氣象預測等。

隨著人工智慧逐漸在各個應用場景中落地，各行業對於算力的需求也在持續提升。

由於人工智慧推理或訓練一般要用到單精度甚至半精度的數值計算能力以及整型計算，多數智慧電腦並不具備這些計算能力，因此去年便開始出現了聚焦于解決人工智慧算力需求的人工智慧超級電腦，它作為一種專用算力，被應用於人工智慧推理或訓練等領域。

王金橋介紹，人工智慧超級電腦對基礎軟體要求極高，這也是英偉達與微軟合作的最大原因。人工智慧超級電腦集群通過虛擬化和分佈式加速訓練，可以有效支撐超大規模人工智慧模型DALLE2（基於文本來生成模型的模型）、CLIP（用文本作為監督信號訓練可遷移的視覺模型）等的訓練，包括圖像、文本、語音等多模態異構數據，以及最近特別火爆的人工智慧自主生成內容技術。

不過，由多臺伺服器組成的人工智慧超級電腦在進行模型計算時，調度的數據規模將越來越大，對通信能力的要求也越來越高。

因此，人工智慧超級電腦需要部署在雲端，這樣對用戶而言，就可以將之當成一個普通電腦來使用。用戶可以簡單便捷地完成數據的通信、訪問、調度、資源管理與配置等各項工作，從而專注解決人工智慧模型訓練和推理問題。

幫助解決科學計算領域問題

“隨著數據量的增長，未來人工智慧超級電腦能夠解決很多以前沒辦法解決的問題。”王金橋介紹。

人工智慧超級電腦給科學計算帶來了巨大變革。比如，由於大多數物理規律可以表達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計算領域問題的關鍵，而人工智慧超級電腦無疑能在這方面助人類一臂之力。

不僅如此，人工智慧超級電腦還能幫助人們解決更多其他的科學問題，尤其是數學方面複雜方程求解的難題，人工智慧超級電腦能變成一個趁手的工具，助力科學家發揮更大的創造力和想像力。

雖然專用的人工智慧超級電腦去年才出現，但“人工智慧+超級電腦”這種模式其實早有端倪。

出現于20世紀六七十年代的圖計算，就是超級計算的一種方式。“圖計算作為下一代人工智慧關鍵核心技術，已被廣泛應用於醫療、教育、軍事、金融等多個領域，如我們熟知的金融反欺詐分析和商家刷單行為識別等，成為全球科技競爭新的戰略制高點。”華中科技大學大數據技術與系統國家地方聯合工程研究中心副教授張宇説。

這裡所指的“圖”並非常規理解的圖像，而是人與人、物與物之間的構成圖，能有效表達事物之間關聯關係，是數據分析與應用的基礎。萬物聯通，隨著科技發展，人工智慧等重要應用利用圖數據的處理方法，可處理更複雜、更大規模的數據，且效率和精準率大幅提升。

去年底，一篇發表在《自然》雜誌的研究成果顯示，研究人員利用最新的人工智慧技術發現了純數學拓撲學和表像理論的新見解，尋找到數學不同領域間意想不到的關聯，不僅改進了目前最優的4×4矩陣解法，還進一步提升了其他70余種不同大小矩陣的計算速度。

這些人工智慧與算力“聯姻”的典型案例，也預示著人工智慧超級電腦未來的發展趨勢。

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武漢人工智慧計算迎來好“幫手”

11月23日，武漢超算中心正式投運，國家文化大數據華中區域雲平臺入駐。該雲平臺是國家文化大數據體系八大區域中心之一，上聯國家文化大數據全國中心，下接行政大區內省域中心，負責華中區域內五省（湖北、湖南、河南、江西、安徽）之間的數據、資訊、産品等的交易和結算。

該超算中心是目前國內最大的集裝箱超算中心，整體規劃設計的算力為200P，首期算力達到50P。通俗講，1P約等於每秒1000萬億次的浮點運算，50P的算力將超過10萬台高性能電腦算力之和。其技術底座是由數萬核鯤鵬處理器內核，以及數千張加速卡構成。

“武漢超算中心在國內第一個採用了基於鯤鵬架構的超級電腦。”王金橋説，投運後，將與武漢人工智慧計算中心一起形成“雙中心、雙引擎”發展模式，這對武漢建設人工智慧創新中心有極大的促進作用。

眼下，武漢超算中心已接入中國算力網，一方面作為數字中國建設的地理中心和網絡中心，更好地服務“東數西算”重大戰略；另一方面將利用武漢高校在分佈式計算、海量存儲、人工智慧算力平臺等方面的科研優勢，助力武漢打造中部地區數據中心和算力服務樞紐。

2020年9月，武漢獲批建設國家新一代人工智慧創新發展試驗區。去年5月，武漢人工智慧計算中心一期投入運作，成為科技部批復的18個國家人工智慧創新發展試驗區中首批投入運營的項目，也是全國首個面向産業的多樣性算力公共服務平臺。

目前，武漢人工智慧計算中心已為武漢大學、清華大學、中國科學院自動化所等高校和科研院所，以及100多家重點企業提供普惠算力服務，意向入駐企業已超200家，孵化應用案例超過50項，廣泛服務於智慧製造、智慧城市、智慧交通、網路直播等行業和領域。