智算中心成为新基建的基本条件与智慧时代动力源_王恩东

微信扫码，打开到小程序

CIIT FORUM 工信论坛 44 中国工业和信息化 ｜CHINA INDUSTRY & INFORMATION TECHNOLOGY 智算中心成为新基建的基本条件 与智慧时代动力源 文／王恩东 计算力就是生产力，智慧计算改造升级了生产力三要素，最终 驱动了人类社会的转型升级。智慧计算将计算力驱动的信息化设备变 成了生产工具，使生产力得到前所未有的解放。智算中心融合多元算 力，为社会生产和生活提供源源不断的智慧服务。智算中心已成为经 济新动能、社会新基建。 新一代信息技术加速了社会智慧化进程 新一代信息技术在抗疫过程中发挥了巨大的作用， 使我们生活和工作的许多方面从线下搬到了线上。从早上 醒来第一眼去查看疫情数据、查看同乘同航是否有确诊， 到网课辅导、在线问诊、生鲜快递；从远程打卡、线上招 聘、线上会议到文档协同、工作提交；从线下到线上的迁 移，加速了社会的智慧进化，主要表现为以下三个方面： 首先是加速了经济活动的线上化变革。企业选择线上 办公，导致各种在线办公平台用户规 模指数级增长，其中钉钉平台超过 1000万家企业、2亿人协同办公；腾 讯会议系统上线仅两月，日活跃用户 就超过千万。学校选择线上教学，其 中钉钉平台超过14万所学校、1.2亿学 生在线上课；腾讯课堂有超过140万 老师，每天有2000万中小学生在腾 讯课堂上学习。工信部发布的数据显 示，2020年春节期间，移动互联网流 量270万TB，同比增长36%。经济活 王恩东 中国工程院院士 DOI:10.19609/j.cnki.cn10-1299/f.2020.04.006 工信论坛 45 ｜ 2020 年 4 月刊 动的线上化变革，让大家在这个过程 中体验到了信息科技的价值和效率。 第二个明显的变化是社会服务 和社会治理更加高效智能。疫情期 间，运营商推出了“通信大数据行程 卡”，可以记录显示手机用户14天内 到访的地区。截至目前，累计查询量 已经超过了4.5亿；中国铁路提供了确 诊病例密接者查询服务。这些服务为 社会防疫防控提供了有力支持。 腾讯、阿里、浪潮提供的健康 码在山东、北京、广东等省市快速上 线，覆盖了绝大部分出行人口。可以 预想，健康码必将成为未来传染病防 控的必备手段。 最后是在工业生产方面。2019 年中国工业机器人装机量占全球的 36%，用于建设数字化车间和智能工 厂，成为全球最大的智能制造市场， 预计2020年中国智能制造市场规模将 超过2200亿元，智能制造升级将进一 步提速。 典型例子就是浪潮智能工厂。 整个生产制造过程弹性、透明、可追 溯，智能技术贯穿了生产制造的全周 期，实现相同的产能，用工数量下降 50%，生产效率提高3倍，订单交付 周期从18天缩短至5~7天。 利用智能工厂，浪潮保证了在 疫情期间快速复工复产。2月1日晚， 浪潮接到用于疫情防控的紧急订单。 2日一早，浪潮智能工厂复工，迅速投入生产，按客户要 求，及时交付到抗疫一线。如果是传统工厂，要在一天之 内复工生产，几乎是不可能的。仅仅一天内也不可能让几 百名工人回到工作岗位，更何况是在严格管控的疫情期 间。 看得见的是各种智慧服务，看不见的是新型的基础设 施。支撑智慧化转型的正是以云计算、大数据、人工智能 为核心的智慧计算。 智慧时代需要新型基础设施 疫情期间，腾讯和阿里每天都在扩充云计算资源，用 于支撑视频会议、在线办公等业务。百度地图则利用其每 天响应位置服务请求千亿次所产生的大数据，通过数据定 向、分析等途径助力流行病学调查。而浪潮的智能工厂里 各种智能设备以及背后的路径规划、图像识别等算法，也 是高效复工复产的必要条件。 我们见证了智慧计算是如何在这场战疫中发挥巨大作 用的。3月4日，中央决定对人工智能、大数据中心等新基 建提速，这也是在为智慧计算的发展提速。我们讲过，计 算力就是生产力，智慧计算改造升级了生产力三要素，最 终驱动了人类社会的转型升级。智慧计算将劳动者由人变 成了人与人工智能的复合体，劳动者可以呈现指数增长； 将数据变成了一种新的生产资料，从有形到无形，生生不 息，越用越多；将计算力驱动的信息化设备变成了生产工 具，也是指数增长，生产力得到了前所未有的解放。 伴随生产力的升级，社会基础设施也在产生变化。农 业时代的基础设施比较简单，就是水利、交通等；工业时 代，则是我们熟悉的“铁公机”、电网等；那么，智慧时 代必将需要新型的基础设施。 我们可以和电力基础设施做个类比。电力基础设施提 智算中心成为新基建的基本条件与智慧时代动力源 CIIT FORUM 工信论坛 46 中国工业和信息化 ｜CHINA INDUSTRY & INFORMATION TECHNOLOGY 供电力服务，其核心是生产电力的地方，就是发电厂，像 三峡电站、大亚湾核电站；智慧时代的新型基础设施，要 能够对外提供各种算力服务、数据服务和AI服务等，其核 心就是计算力的生产中心。 计算从最初的数值计算逐渐演变为科学计算、关键计 算和智慧计算。每种计算都有相应的计算力中心去支撑。 科学计算的算力中心是超算中心。承载当前企业应用、政 府应用和个人应用的算力中心是数量众多的各类数据中 心。当前，人工智能计算需求正呈指数级增长，未来将 占据80%以上的计算需求，承载这种需求的就是AI算力中 心，即智算中心。 智算中心成为新基建的三个基本条件 工业时代的电力生产需要电厂，计算力也需要强大 的生产供给中心，它就是智算中心。智算中心融合多元算 力，以开源架构计算系统为平台，以数据为生产资料，以 强大计算力驱动人工智能，为社会生产和生活提供源源不 断的智慧服务。 智算中心已成为经济新动能，社会新基建。 智算中心要成为新基建，必须满足以下三个基本条 件：开放标准、集约高效和普适普惠。 开放标准要求智算中心从硬件到软件、从芯片到架 构、从建设模式到应用服务都应该是开放的、标准的； 集约高效要求智算中心的建设要有超大规模，要采用 领先的技术，保证自身的先进性； 普适普惠则要求智算中心发挥基础设施的社会价值， 服务大众。 下面，具体分析这三个条件。 首先是开放标准。通过简单回顾开源开放的历史，可 以看到开放的边界越来越广阔。 从最初的操作系统、数据库、 中间件的开源，到云和大数据、算 法框架等基础软件的开源，再到以 以RISC-V为代表的芯片的开放，以 OCP、ODCC为代表的计算硬件的开 放。由软件到硬件，从芯片到数据中 心，开放变革了IT产业的生产模式和 应用服务模式，持续推动着信息技术 的发展，促进了整个IT产业的生态繁 荣。 开源开放的IT才是健康的IT，开 源开放的软硬件也才是智算中心建 设所需要的。浪潮作为三大开放计 算标准组织的发起会员和白金会员、 OpenStack开源社区的黄金会员，一 直是开源计算生态发展的推动者，一 直在积极地将开源开放的建设理念和 标准向全球推广，一直在大力推进开 放计算生态发展，所有的顶级互联网 数据中心已经在大规模的落地开放计 算服务器。同时通信、金融、能源 等关键领域的TOP企业，也纷纷加入 了开源组织，并在数据中心建设当 中加以实践，像OpenStack、K8S、 Hadoop、TensorFlow等面向云计 算、大数据、人工智能等场景的开源 技术软件，已经成为了智算中心软件 平台的实施标准，超过80%的企业都 在其数据中心应用了开源软件技术。 开放计算带来的好处是显而易 工信论坛 47 ｜ 2020 年 4 月刊 见的，以浪潮的某个大型数据中心客 户为例，使用开放计算架构，能够节 约电力30%，系统故障率降低90%， 投资收益提高33%，并且运营效率提 升三倍以上，交付速度可以达到每天 一万台。模块化、标准化推动了智算 中心高质量发展。 大家知道，基础设施必然要以 规模效应来实现降本增效，要能够快 速地建设。这就要求智算中心的建 设，就像现在盖房子一样，通过采用 预生产的标准化、模块化的硬件来实 现装配式的建设。从标准化的节点单 元到标准化的整机柜，到标准化的微 模块数据中心，再到整个智算中心， 像热播节目一样，层层组装，快速建 设。作为基础设施，要求不同的智算 中心要能够互联互通，包括管理上的 互操作，统一的调度、分发、监控、 运维；业务上的互联接，包括网络打 通、业务迁移等；数据上的互流通， 实现容灾、数据共享等。 二是基础设施的超大规模要求智 算中心应该是集约高效的。首先智算 中心整体设计理念先进，技术上说融 合架构代表着数据中心体系结构的未 来发展方向。融合架构从1.0到2.0， 已经实现了存储资源和异步计算资源 的弹性组合。现在的融合架构正处于 3.0阶段，也就是通过连接池化和重 构技术，实现不同的计算资源的协同 能力。通过软件定义来实现业务自动 感知和资源自动重复，使计算的性能和效率大幅度提升。 在硬件层面，通过硬件重构来实现资源置换。CPU与GPU、 FPGA、xPU等各种加速器将更加紧密结合，利用全互联 NVSwitch、CXL、Open CAPI等新型超高速内外部互连技 术，实现异构计算芯片的融合；CPU之间可以通过池化融合 的方式来实现灵活组合，可以根据业务场景动态形成1路到 多路多种计算单元；异构存储介质，如NVMe、SSD、HDD 等则通过高速互连形成存储资源池。 在计算和存储资源池中，除了传统的CPU和GPU之外， 还可以运用更多新型的计算芯片、存储介质和互联技术， 进一步提升数据中心的处理能力。 例如，谷歌专为人工智能设计的芯片TPU。与GPU相 比，TPU采用低精度（8位）计算，以降低每步操作使用的 晶体管数量，是同代CPU或者GPU速度的15~30倍。同时， TPU还可以进行池化，实现了TPU之间的高速互联，也就是 TPU POD，并对外提供TPU算力服务。 存储方面，非易失内存DCPMM，既可以作为高速硬盘 使用，也可以作为标准的内存使用。当作为内存使用时， 其单条内存容量最大可以到512GB，使得推理作业密度提升 一倍，每单位作业成本下降近50%。 互连方面，异构芯片高速互连的技术CXL、open CAPI 等，实现了CPU和设备、设备和设备之间的内存共享，构建 高效池化的智算中心从理想照进了现实。 软件层面则通过软件定义，在可重构的硬件资源池基 础上，通过灵活的组织，将不同的资源池组成专业的服务 器、存储、网络系统，并实现资源的高效管理和调度以及 数据在池化资源的灵动流转。当AI与软件定义结合后，赋 予了软件定义更高级的含义。从业务上，实现了基于业务 特征感知的智能资源调度，让合适的资源在合适的位置去 执行合适的任务，就像我们说的让合适的人去干合适的事 智算中心成为新基建的基本条件与智慧时代动力源 CIIT FORUM 工信论坛 48 中国工业和信息化 ｜CHINA INDUSTRY & INFORMATION TECHNOLOGY 一样。从管理上，实现了智能化的运维，也就是智算中心 的无人巡检、故障自愈等。 软件定义的典型趋势是软硬件协同设计，由专用芯 片、FPGA处理更多的业务负载，由软件进行更智能化的 管理和调度。例如，基于FPGA和NVMe组成资源池，以 硬件辅助虚拟化的方式为虚拟机实例提供接近硬件性能的 计算、存储、网络功能，性能损失从传统软件模拟方式的 50%降低到1%左右，性价比提升25%~50%，相同条件下可 以百倍加速AI作业效率。 绿色节能则是一个永恒的话题，从传统的节点内风冷 到机柜级冷板式液冷，再到数据中心的浸没式液冷整体设 计，配合余热回收、相变储能等循环节能技术，可以实现 PUE接近于1的目标，打造高效清洁的绿色智算中心。 三是普适普惠。智算中心作为基础设施，要服务大 众，要提供算力服务，数据服务和各种智能服务，在支撑 智慧城市、智能制造、智能家居以及智能医疗等行业的智 慧化转型。 目前，行业用户的智慧化转型，仍然面临着巨大的 技术鸿沟。这个鸿沟既有如何选择最合适的算法模型，也 有如何从软硬件两个方面对算法做性能优化，更有如何面 向特定领域的智能算法进行高效敏捷的开发部署等诸多问 题。要填补这个鸿沟，就需要计算 中心提供整合的、易用的开放服务平 台。 基于智算中心先进的AI算力基 础平台、AI算力调度平台、AI算法模 型来打造人工智能开放服务平台，汇 聚并赋能行业AI应用的开发者，加速 开发各种各样的行业智慧应用，加速 行业AI化、加速产业AI化。智算中心 不管你看得见，还是看不见，他就在 那里源源不断地产生着智慧时代的动 力：计算力。 智算中心是智慧时代的动力源 对智算中心的需求是巨大的。浪 潮作为全球领先的智慧计算企业，将 以开放开源为原则，在智算中心IT基 础设施方面向更深、更广发展，形成 硬件重构的智算中心算力系统和软件 定义的智算中心操作系统。浪潮将与 各位伙伴一起，抓住机会，为客户提 AS13000-X,面向云化基础设施 Sk棚先的多橘块有点，业界小型化最好的分布式 AS13000-H,面向HPC和AI应用 领先的并行文件系统，业界最高的单劳点吞吐率 AS13000-P,面向高性能离可篇场景 独家支持Powers,业界最高的单节点计算力 AS13000- M,面向离性价比场景 高度差异化领先的4U60节点，业界最易用易部署 AS13000-C,面向国产芯片市场 FT2000+平台，业界性能最高的国产歴器节点 智算中心设施及应用 工信论坛 49 ｜ 2020 年 4 月刊 供智算中心咨询规划、建设交付、应 用开发等服务，让智算中心更快地推 动社会智慧化转型。 在产品方面，浪潮在融合架构 技术路线的指引下，将持续巩固算力 系统、云数智软件平台层面的优势， 提供人工智能服务器、通用计算服务 器、关键计算服务器，并面向海量数 据和高速互联提供存储和交换机产 品。此外，将技术栈持续往底层延 伸，面向不同的场景，开发定制化的 AR芯片、BMC芯片、网络和存储加速 芯片等。最终形成覆盖芯片、系统、 平台和算法的领先产品体系。 过去几年，浪潮服务器取得了高 速发展，增速居全球第一，是全球唯 一持续保持高速增长的主流服务器厂 商。浪潮业务覆盖了全球120多个国 家和地区，不仅保持了全球前三的位 置，并且与前两名的占有率差距已大 幅度缩小，朝着全球第一的目标迈进 了一大步。 在AI服务器方面，浪潮已经连续 三年在国内市场占有率超过50%，保 持了智慧计算领导者的地位。 智算中心的两大发展方向是人工 智能和开放计算。 浪潮将高举人工智能计算的大 旗，全力发展领先的计算力。 首先是生产算力。浪潮将为智算 中心建设供给最领先的算力机组。浪潮拥有业内最强最全 的AI计算产品阵列：浪潮AGX-5是目前全球最高性能的AI 计算主机之一；AGX-2是目前单位空间内GPU计算密度最高 的服务器；FP5295可支持CPU和GPU间数据同步传输。浪潮 超大规模AI计算框架LMS，可实现单GPU超大算力支撑，支 持70亿参数的NLP智能语言模型训练，相比主流Bert模型参 数量提升20倍。 第 二 是 聚 合 算 力 。 在 训 练 方 面 ， 浪 潮 优 化 了 TensorFLow框架，在全球首次实现在512个GPU卡上90%的 扩展效率，打破Imagenet训练时间全球最快纪录；在推理 方面，针对高并发推理集群进行架构优化，构建了高性能 的NVMe存储池，深度优化了软件栈，性能提升了3.5倍以 上。 第三是调度算力。浪潮AIStation 计算资源平台支持AI 训练和推理，可以提供AI模型开发和部署一站式交付，是 业界功能最全的AI管理平台，赋能更多的创新者。 最后是释放算力。浪潮自动机器学习平台AutoML Suite ，可自动建模、自动模型压缩、自动超参调整，降低 AI应用门槛，快速落地进化AI。同时，它还支持本地化和 云端部署，已被智慧城市、高铁等客户成功应用。 浪潮将引领开放计算体系，打造智算中心基石，构 建从模式开放到技术开放、从产品开放到服务开放的计 算体系。模式开放就是以客户场景为核心，与合作伙伴 一起联合规划、协同设计、敏捷研发、快速交付；技术 开放，无论是以液冷、循环利用为代表的冷却技术，还 是以RISC-V、FPGA、CXL、智能网卡等为代表的基础技 术，浪潮将一直坚持技术领先；产品开放以开放架构和开 源为指导，基于先进的开放硬件架构，模块化、标准化构 建MDC，并引领其发展方向。基于先进的开源软件，打造 标准、高效、敏捷的智算中心基础软件平台和统一管理平 台，并最终形成开放的云数智一体化服务。 智算中心成为新基建的基本条件与智慧时代动力源 CIIT FORUM 工信论坛 50 中国工业和信息化 ｜CHINA INDUSTRY & INFORMATION TECHNOLOGY 责任编辑：孟繁科 mengfanke@ccidmedia.com 浪潮多年来一直践行开放计算的理念，引领开放计算 的标准，牵头了服务器全部国标，持续定义领先的开放计 算产品，拥有全球唯一符合三大开放标准的整机柜产品， 拥有全球架构最全、配置最多、规格最高的开放计算服务 器，最先开发了开放技术的OAM加速计算模块和OTII边缘 计算服务器，拥有全球性能领先的存储系统和性能、安全 性领先的云海OS。 智慧社会离不开智慧生态——元脑生态计划 目前，行业信息化市场已经步入了产业AI化阶段，这 将会是一个万亿级的市场。 在AI产业化过程中，浪潮是新兴AI企业的主要合作 伙伴和算力提供商，已经积累了大量优质的算法框架、模 型和数据，这些优质的AI技术正是产业AI化过程中行业用 户所需要的，也是为这些用户服务的传统合作伙伴所欠缺 的。为了帮助行业用户更好地进行智慧化转型，连接传统 合作伙伴和新兴AI企业，浪潮提出了元脑生态计划。 元脑由浪潮联合具备AI开发核心能力的左手伙伴和 具备行业整体方案交付能力的右手伙伴共同组成。聚合了 AI最强算力平台、最优质的算法模型开发能力和最优质的 集成、部署和服务能力，将支撑和加速各行业、各产业与 人工智能的融合，让各个行业、各个产业具备可感知、自 学习、可进化的能力，最终帮助用户完成业务智能转型升 级，以生态之力成就行业、产业AI大脑。 通过元脑生态，浪潮加快了智算中心的建设和应用服 务落地。例如，在金融行业，浪潮在国有六大行的服务器 占有率超过50%，在银行支撑着每日数亿笔金融交易，每 日TB级账务更改，每日数千亿元金融业务IT服务。浪潮和 声扬科技、赞华一起推出的“智慧声纹识别”解决方案在 某大型银行落地，该方案实现2秒语音通话即可确认客户身 份，1∶1声纹确认准确率达99.7%，大 幅提升了银行在客服、风控方面的工 作效率。 在铁路运输行业，浪潮支撑了新 一代客票系统、铁路电子支付平台、 短信及语言平台等系统，硬件计算 能力提升30%以上，售票能力从每天 1500万