超级计算(HPC)你了解多少
人均HPC算力消费反映一个国家的科技创新水平
高性能计算(High Performance Computing,简称HPC),常被称为“超级计算”。
80年代中国人均电力消耗是300多度/年, 美国则是人均近1万多度/年, 差了30多倍。这也真实反映了当时两个国家的发展水平和差距。如今我国人均用电量已接近世界平均水平,为部分发达国家的1/4—1/5。
过去十年,我国电力工业快速发展,人均用电量快速增长,这和我国经济发展的轨迹是吻合的, 所以人均生活用电量反映了一个国家的经济发展水平。同样,高性能计算的算力的人均消费则是反映了这个国家的科技创新和技术实力。对一个公司和企业而言更是如此, 在2004年代韩国三星电子EDA设计团队所消耗的高性能计算集群规模就已经达到了3000台以上, 而那个时候的华为海思EDA计算集群规模也就100多台。
而到了2018年的时候华为海思EDA设计的高性能计算集群也已经达到了上万颗CPU,几千台计算集群的规模,这时的华为手机已成为中国第一品牌,跻身世界三大品牌之一。 反观中国汽车行业,国产品牌汽车几乎没有大量使用高性能计算集群,因为我们大部分在做逆向设计制造, 自主创新凤毛麟角,也就对高性能计算的规模要求不高,这也就可以解释为什么当今中国汽车制造还是外国品牌独大的局面。 所以高性能计算能力可以用来直接衡量一个企业,一个公司, 一个产品和品牌的科技创新能力和实力。
如今从超级计算机数量分布来看中国占比45%,位居世界第一;但从超算算力看,美国第一,我国华为、浪潮、曙光上榜,但制造商算力只占11%。
这反应出我国超算制造业虽然占优势,但性能和发达国家还有较大差距。所以,我国在超算领域,无疑是“超算大国”,但和“超算强国”仍有一定距离,后续应该着重发展质量,而非数量。国内不少有识之士也认识到我们的两大软肋:
HPC软件应用差距,我们的超算应用普遍局限在气象、军事、航空领域,而国外超算应用比较广泛。
HPC应用软件差距,在HPC软件应用方面,我们几乎没有自己的软件, 这些软件都掌握在外国人手里。相对于芯片技术, 我们发现软件情况更严峻, 我们几乎没有替代品。
超级计算作为高科技发展引擎,已早已成为世界各国经济、国防、科研方面的竞争利器,在材料科学,生物化学,智能制造,国家高科技领域与尖端技术研究方面是不可或缺的。经过我国科研人员不懈的努力,我国超算研制飞速发展,成为继美国、日本之后的第三大高性能就计算机研制生产国。这对我国科研发展发挥了重要作用,是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。
超级计算机与人工智能
早在80年代,我在读研究生的时候,和师兄弟一起讨论人工智能未来发展方向以及探讨人和机器下棋的结局时,就得出结论,未来计算机一定会下过人类,只要计算速度足够的快。1997年IBM“深思”之子“深蓝”肩负使命,向卡斯帕罗夫发起了挑战,这一次,深蓝电脑以3.5–2.5击败卡斯帕罗夫,成为首个在标准比赛时限内击败国际象棋世界冠军的电脑系统!
国际象棋也被计算机完全破解!这是因为下棋是个决策树问题, 象棋决策树的规模大约是40^80步。当用现代超级计算机能力,一般的暴力算法就能完败任何世界象棋高手。然而,当西方世界智力游戏沦陷时刻,人们把目光瞄准了遥远的东方,我们中国的围棋是当时计算机无法攻克的一座高山。
尽管原因很简单,就是算不过来!围棋每一局可是有150步,每一步有250种可选的下法!计算机对应的就要计算250^150 步!再加上其中的无穷变化,用暴力算法就算用世界上最快的计算机,在地球毁灭之前也算不出来。Google的阿尔法围棋的诞生,这一切被改变了。阿尔法围棋在计算能力上并不出奇,它最恐怖的属性在于其学习速度。
研究者们用最新的方法“深度学习”对其进行训练,在阿尔法围棋的核心中植入了全新的算法,使得阿尔法围棋不再像自己的老前辈一样只会闷头算数,而是可以和人类棋手一样,会依据棋局判断当前局面以推断未来的局面了!说白了以前计算机每一步下法都是个天文数字,而有了人工智能算法,大大缩小了这颗搜索树的范围。
并且最牛的是,它还可以和自己对弈,通过不断的学习,在短时间内就能让自己的棋艺继续精进,也就是搜索树更加精准!2016年1月,阿尔法围棋就在实战中击败了欧洲冠军,震惊了世界。紧接着同年3月,阿尔法围棋与人类顶尖的围棋高手韩国人李世乭(shí)、2017年5月与排名世界第一的围棋冠军柯洁对弈中,人类完败。 人工智能活生生的把人类引以为自豪的围棋打回了原型。 人类彻彻底底的了解的人工智能的强大。
自从阿尔法狗战胜人类棋类博弈后, 有人惊呼人工智能未来会战胜人类从而统治人类。 这一观点的代表人物是知名物理学家斯蒂芬·威廉·霍金,他曾经对人工智能做出过预言:未来人工智能也许会是人类的终结者。 这里我不想对霍金的论断作出评论,还是回到我在八十年代和师兄弟的关于人工智能的探讨吧, 其实今天人工智能在围棋上战胜人类,我们在30多年前的讨论中已经有了答案, 所以今天的结果并不出乎意外。
但是,当时我们的话题的另一半就是人工智能在智能上,人类可能比不过她。但是人工智能在智慧上和人类差距很大, 我们举了一个著名的例子来说明智能和智慧的差别。 比如在一间办公室到中午了老王出去吃饭了, 这时有个电话打进来找老王,显然回答是老王不在办公室。那么如果问老王为什么不在?我们人类会很快回答,“因为他去吃饭了”。
然而人工智能就不能回答, 因为她不知道老王出去吃饭和他不在办公室的因果关系。 这就是我们要说的上下文关系问题, 这个牵涉到的是智慧而不是智能。 现在的科技也证明了这一点, 尽管人工智能下围棋战胜了何洁, 但是在智慧方面,如今的人工智能也就相当于5岁小孩的能力。
智力涉及的是人脑进行信息加工部分的能力,英国的心理学家斯皮尔曼将能力划分为一般能力和特殊能力,智力(Intelligence)属于一般能力范畴。可测量的智力也成为了如今当红研究——人工智能(Artificial Intelligence)的理论基础之一。
智慧是一个人集智商、情商、挫商、爱商等等诸多能力于一体的整体表征,不仅为了生存,更是为了改造和创造而拥有的优秀品质,是探得根本、融会贯通的高级境界。智力或许决定了能力的高低,而智慧决定是关联性的广度与深度。
再回到霍金的论断, 斯坦福大学计算机科学院教授、谷歌首席科学家Yoav Shoham称,他特别赞同霍金对于人工智能的评价,有激动人心的一方面,但更多的要提早预防AI带来的一系列问题。而对于“机器人取代人类”的言论,Yoav Shoham认为,未来人与机器的界限会越来越模糊,当人和机器融为一体了,就不存在机器会取代人的一个过程。
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