美國重奪超算第一背后是英偉達(dá)助力 微軟加入自研AI芯片陣營

時(shí)隔5年后，美國奪回了世界超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的頭把交椅。橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室6月8日宣布，他們研發(fā)出的超級(jí)計(jì)算機(jī)“頂點(diǎn)”（Summit），浮點(diǎn)運(yùn)算速度峰值可達(dá)每秒20億億次，接近“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)的兩倍。此外，最新的消息顯示，微軟有計(jì)劃設(shè)計(jì)自有的AI計(jì)算機(jī)芯片。

美國重奪超算第一 英偉達(dá)GPU提供了95%計(jì)算力

6月8日，美國能源部下屬橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室宣布，他們研發(fā)出的超級(jí)計(jì)算機(jī)“頂點(diǎn)”（Summit），浮點(diǎn)運(yùn)算速度峰值可達(dá)每秒20億億次，接近“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)的兩倍。據(jù)悉，這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)由IBM公司負(fù)責(zé)制造，搭載了近28000塊英偉達(dá)GPU，逾9000個(gè)IBM傳統(tǒng)處理器的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

GPU即圖像處理器。理解 GPU 和 CPU 之間區(qū)別的一種簡單方式是比較它們?nèi)绾翁幚砣蝿?wù)。CPU 由專為順序串行處理而優(yōu)化的幾個(gè)核心組成，而 GPU 則擁有一個(gè)由數(shù)以千計(jì)的更小、更高效的核心（專為同時(shí)處理多重任務(wù)而設(shè)計(jì)）組成的大規(guī)模并行計(jì)算架構(gòu)。這次英偉達(dá)提供的GPU為“頂點(diǎn)”提供了95%的計(jì)算力。

自2013年6月中國超級(jí)計(jì)算機(jī)首次成為最強(qiáng)超算之后，美國就不再擁有世界上最強(qiáng)大的超算。全球超算TOP500組織的超級(jí)計(jì)算機(jī)官方排名將在本月底更新，“頂點(diǎn)”有望結(jié)束這一局面。

雖然超級(jí)計(jì)算機(jī)在云計(jì)算和大數(shù)據(jù)中心時(shí)代略微失色，但是很多棘手的計(jì)算問題還是需要大型機(jī)器。去年美國政府的一份報(bào)告中稱，美國應(yīng)該在超級(jí)計(jì)算上投入更多，以在核武器和高超音速飛機(jī)等國防項(xiàng)目，航空航天工業(yè)、石油開采和制藥業(yè)的商業(yè)創(chuàng)新方面趕上中國。

美國能源部長里克·佩里認(rèn)為，“頂點(diǎn)”超算將給能源研究、科學(xué)發(fā)現(xiàn)、經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力和國家安全帶來深遠(yuǎn)影響。

橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（Oak Ridge National Laboratory）成立于1943年，最初是作為美國曼哈頓計(jì)劃的一部分，以生產(chǎn)和分離鈾和钚為主要目的建造的，原稱克林頓實(shí)驗(yàn)室。他們的使命是攻克美國當(dāng)下面臨的最嚴(yán)峻的科學(xué)難題，并且開發(fā)新技術(shù)，為人類創(chuàng)造更加美好的生活，保護(hù)人類。

27648塊英偉達(dá)GPU+9000個(gè)IBM傳統(tǒng)處理器

根據(jù)橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室公布的數(shù)據(jù)，“頂點(diǎn)”占地面積相當(dāng)于兩個(gè)網(wǎng)球場(chǎng)大小，其循環(huán)系統(tǒng)每分鐘需要消耗4000加侖（約等于15142升）水來使37000個(gè)處理器降溫。利用評(píng)估超級(jí)計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)度量的結(jié)果顯示，“頂點(diǎn)”的浮點(diǎn)運(yùn)算速度可達(dá)20億億次每秒。這比美國此前制造的超級(jí)計(jì)算機(jī)“Titan”的速度快了100倍。

而“頂點(diǎn)”超強(qiáng)的計(jì)算機(jī)力有95%來自英偉達(dá)為其提供的GPU，即搭載了27648塊Tensor Core的英偉達(dá)Volta圖形處理器，可以讓“頂點(diǎn)”進(jìn)行每秒超30億億次（3.3 exaops）的混合精密計(jì)算。

伊利諾伊大學(xué)香檳分校、美國國家超級(jí)計(jì)算應(yīng)用中心的研究員Eliu Huerta將“頂點(diǎn)”巨大的 GPU 池形容為“就像夢(mèng)境一樣”。

GPU即圖像處理器，它與一般計(jì)算機(jī)的中央處理器（CPU）不同之處在于：CPU由專為順序串行處理而優(yōu)化的幾個(gè)核心組成，而GPU則擁有一個(gè)由數(shù)以千計(jì)的更小、更高效的核心（專為同時(shí)處理多重任務(wù)而設(shè)計(jì)）組成的大規(guī)模并行計(jì)算架構(gòu)。

數(shù)年前，有研究人員發(fā)現(xiàn)圖形處理器的并行運(yùn)行能力，非常適合運(yùn)行深度學(xué)習(xí)算法。英偉達(dá)也正是借著人工智能的浪潮，推出GPU，迅速占領(lǐng)了市場(chǎng)，甚至影響到了英特爾在計(jì)算機(jī)芯片市場(chǎng)里的地位。

橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人Thomas Zacharia表示，如此大規(guī)模的GPU使用對(duì)超級(jí)計(jì)算機(jī)來并不常見，它有助于機(jī)器學(xué)習(xí)在解決科學(xué)難題方面做出突破。

除了有英偉達(dá)的GPU的幫助外，IBM提供的超過9000個(gè)傳統(tǒng)處理器也功不可沒。

微軟計(jì)劃自研AI芯片，專攻云計(jì)算

6月12日上午消息，從最近的招聘消息看，微軟想設(shè)計(jì)自有AI計(jì)算機(jī)芯片。3月末，微軟提供一些空缺職位，至少有3個(gè)，全都來自Azure公共云部門，它想找到一些出色的人才，為AI芯片開發(fā)新技術(shù)。次月，微軟又發(fā)布消息，準(zhǔn)備招募一名硅芯片項(xiàng)目經(jīng)理，還有一名工程師，他的工作與軟件硬件合作設(shè)計(jì)、AI加速優(yōu)化有關(guān)。

為了擁有強(qiáng)大的云服務(wù)，微軟愿意投資，它要與AWS、谷歌競(jìng)爭(zhēng)。如果使用專用處理器，微軟就可以證明自己很認(rèn)真，想提升云業(yè)務(wù)AI服務(wù)的水平。

在3月份發(fā)送給員工的備忘錄中，微軟CEO納德拉18次提到AI。今天，公共云已經(jīng)成為微軟主要的增長動(dòng)力之一，幾天前微軟剛剛宣布投資75億美元收購GitHub，它是一個(gè)流行的合作工具，瞄準(zhǔn)開發(fā)者。

事實(shí)上，微軟對(duì)半導(dǎo)體技術(shù)并不陌生。在云計(jì)算領(lǐng)域，微軟一直在研究AI運(yùn)算技術(shù)，開發(fā)FPGA芯片，叫作Project Brainwave。在Azure服務(wù)中，已經(jīng)有一些機(jī)器學(xué)習(xí)軟件為使用做好了準(zhǔn)備，微軟可以用這些芯片增強(qiáng)軟件，訓(xùn)練AI模型，讓AI模型運(yùn)行。去年微軟曾說，它已經(jīng)為下一代HoloLens MR頭盔開發(fā)定制AI芯片，這款芯片與云部門無關(guān)。

微軟新聞發(fā)言人證實(shí)，最新的招聘與FPGA項(xiàng)目沒有關(guān)系，不過與微軟設(shè)計(jì)自有云硬件有關(guān)，這個(gè)項(xiàng)目叫作Project Olympus。聲明稱：“一段時(shí)間以來，集團(tuán)一直在設(shè)計(jì)服務(wù)器、芯片和AI架構(gòu)，為云計(jì)算服務(wù)。”

Azure執(zhí)行副總裁賈森·桑德爾（Jason Zander）上個(gè)月接受采訪時(shí)曾說：“我們實(shí)際上設(shè)計(jì)了許多自有芯片，用于數(shù)據(jù)中心?！绷硗?，微軟Azure還使用英特爾、Nvidia的芯片。