生成式AI趨勢(shì)下，系統(tǒng)級(jí)算力升級(jí)是未來方向

日前，2023人工智能計(jì)算大會(huì)（AICC）在北京召開。大會(huì)以“智算力就是創(chuàng)新力”為主題，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)布了《2023-2024年中國人工智能計(jì)算力發(fā)展評(píng)估報(bào)告》（簡稱報(bào)告）、《北京市人工智能行業(yè)大模型創(chuàng)新應(yīng)用白皮書（2023年）》（簡稱白皮書），并舉行了北京人工智能公共算力平臺(tái)點(diǎn)亮儀式，同時(shí)發(fā)布首批104GB中文互聯(lián)網(wǎng)語料庫。

2023年，中國智能算力規(guī)模同比增長59.3%

國際數(shù)據(jù)公司（IDC）與浪潮信息聯(lián)合發(fā)布《2023-2024年中國人工智能計(jì)算力發(fā)展評(píng)估報(bào)告》。報(bào)告顯示，人工智能正在加速從感知智能到生成式智能邁進(jìn)，中國人工智能算力市場(chǎng)規(guī)?？焖俪砷L擴(kuò)大。2023年，中國人工智能服務(wù)器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)91億美元，同比增長82.5%；智能算力規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)到414.1EFLOPS（每秒百億億次浮點(diǎn)運(yùn)算），同比增長59.3%；2022-2027年期間，年復(fù)合增長率預(yù)計(jì)達(dá)33.9%。

中國智能算力規(guī)模及預(yù)測(cè)，2020-2027

該報(bào)告指出，當(dāng)前在AIGC的帶動(dòng)下，人工智能計(jì)算力技術(shù)及應(yīng)用趨勢(shì)發(fā)生了較大的變化，體現(xiàn)為“三變：

一是計(jì)算范式之變。大模型和AIGC的發(fā)展加速了更高計(jì)算性能、更快互聯(lián)性能的算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推進(jìn)人工智能在云-邊-端的覆蓋。此外，伴隨應(yīng)用場(chǎng)景多樣性，底層基礎(chǔ)設(shè)施呈現(xiàn)多元化發(fā)展。

二是產(chǎn)業(yè)動(dòng)量之變。AIGC可重構(gòu)現(xiàn)有的工作方式，在內(nèi)容創(chuàng)作、自動(dòng)駕駛、零售、醫(yī)療等諸多領(lǐng)域改變著人們的生活和生產(chǎn)方式，同時(shí)也帶來更大的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。算力、算法、應(yīng)用、服務(wù)等諸多產(chǎn)業(yè)變量將成為創(chuàng)新的加速器，在算力生態(tài)鏈上的各個(gè)環(huán)節(jié)催生出新的玩家。

三是算力服務(wù)格局之變。由于基礎(chǔ)大模型的本地訓(xùn)練成本不菲，企業(yè)將更多地使用已有的人工智能數(shù)據(jù)中心設(shè)施和生成式AI服務(wù)器集群，這將為算力服務(wù)市場(chǎng)帶來新機(jī)會(huì)。算力服務(wù)供應(yīng)商要能夠提供定制化的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)能力，滿足單個(gè)用戶對(duì)訓(xùn)練和推理資源的獨(dú)占式、大規(guī)模、長時(shí)間使用的訴求，同時(shí)幫助用戶實(shí)現(xiàn)成本控制。

生成式AI時(shí)代，智算力系統(tǒng)面臨三重挑戰(zhàn)

浪潮信息高級(jí)副總裁劉軍進(jìn)行了《智算力系統(tǒng)創(chuàng)新，加速生成式AI的產(chǎn)業(yè)發(fā)展》的主題演講。他認(rèn)為，生成式AI給算力系統(tǒng)帶來的挑戰(zhàn)主要有三方面：計(jì)算、數(shù)據(jù)和互聯(lián)。

首先在計(jì)算層面，全球高端的AI訓(xùn)練芯片百花齊放，當(dāng)前已經(jīng)有40余種。由于不同芯片廠商采用的技術(shù)路線不同，在接口互聯(lián)協(xié)議方面存在較多不兼容的情況，從而給AI算力系統(tǒng)帶來開發(fā)適配周期長、定制開發(fā)投入大、業(yè)務(wù)遷移時(shí)間久等問題。

由于大模型訓(xùn)練對(duì)算力規(guī)模要求高，那么在單芯片算力有限的情況下，為了獲得更高的訓(xùn)練性能，必須通過擴(kuò)展集群規(guī)模來獲得性能的擴(kuò)展。

第二，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面，由于大模型正在從單模態(tài)向多模態(tài)、跨模態(tài)演進(jìn)，這其中涉及文本、圖像、音頻、視頻等多態(tài)數(shù)據(jù)，訓(xùn)練數(shù)據(jù)集通常會(huì)達(dá)到TB級(jí)甚至PB級(jí)。同時(shí)，大模型在訓(xùn)練和推理的不同階段中對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的要求也不同。

第三，互聯(lián)方面，傳統(tǒng)RoCE網(wǎng)絡(luò)因ECMP哈希不均導(dǎo)致40%以上的網(wǎng)絡(luò)帶寬被浪費(fèi)，且尾時(shí)延高導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)間占比訓(xùn)練時(shí)間高達(dá)40%，極大降低了計(jì)算效率。此外，網(wǎng)絡(luò)作為集群的共享資源，網(wǎng)絡(luò)故障以及性能波動(dòng)，會(huì)影響到所有計(jì)算資源的利用率。

面對(duì)三重挑戰(zhàn)，浪潮信息總結(jié)了多年產(chǎn)品研發(fā)和用戶服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，提出三部分解決之道。

在計(jì)算方面，首先要解決多元算力的問題?？梢灶A(yù)見，未來在相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)，一定是多元算力芯片共存的局面。浪潮信息希望通過統(tǒng)一的系統(tǒng)架構(gòu)和接口規(guī)范兼容各類多元的AI芯片，從而能夠保障芯片算力的高效釋放。據(jù)介紹，浪潮信息從2018年就開始打造開放多元的AI算力平臺(tái)，最新發(fā)布的新一代G7多元算力平臺(tái)，是業(yè)界目前唯一可以同時(shí)兼容SXM、OAI加速卡并實(shí)現(xiàn)8卡全互聯(lián)、16卡全互聯(lián)和混合立方互聯(lián)系統(tǒng)拓?fù)涞腁I算力平臺(tái)。通過多元算力平臺(tái)的構(gòu)建，浪潮信息顯著降低了新型AI加速卡的上市時(shí)間，降低了整體開發(fā)的成本，也保證了搭配不同AI芯片的系統(tǒng)，具備良好的一致性品質(zhì)。

為了保障更大規(guī)模的集群擴(kuò)展性能，浪潮信息研發(fā)了開放加速的計(jì)算架構(gòu)，在節(jié)點(diǎn)內(nèi)和跨節(jié)點(diǎn)的互聯(lián)可以做到896GB/s的互聯(lián)帶寬，支持PCIe、RoCE多協(xié)議擴(kuò)展，使得整個(gè)集群性能加速比超過90%以上。

在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面，浪潮信息在業(yè)界率先實(shí)現(xiàn)了一套集群系統(tǒng)同時(shí)支持文件、對(duì)象、大數(shù)據(jù)等多種非結(jié)構(gòu)化協(xié)議的無損互訪，同時(shí)支持閃存、磁盤、磁帶、光盤四類存儲(chǔ)介質(zhì)，并支持?jǐn)?shù)據(jù)全生命周期熱、溫、冷、冰四級(jí)存儲(chǔ)管理，以一套存儲(chǔ)架構(gòu)支持一個(gè)數(shù)據(jù)中心，真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)融合、管理融合。

在互聯(lián)創(chuàng)新方面，浪潮信息專為生成式AI計(jì)算場(chǎng)景發(fā)布旗艦51.2T高性能交換機(jī)，為企業(yè)級(jí)智算網(wǎng)絡(luò)提供高吞吐、高可擴(kuò)展、高可靠的智算網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品及方案，解決了傳統(tǒng)RoCE方案普遍存在的有效帶寬低、尾時(shí)延高、故障收斂慢等問題，將大模型訓(xùn)練性能提升38%以上，性能接近InfiniBand，助力AI用戶高效釋放大模型生產(chǎn)力。

“以應(yīng)用為導(dǎo)向、系統(tǒng)為核心”是算力升級(jí)新路徑

大模型和AIGC的發(fā)展提升了智能算力需求，給計(jì)算市場(chǎng)帶來了發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)也帶來了算力緊缺等挑戰(zhàn)。對(duì)此，《2023-2024年中國人工智能計(jì)算力發(fā)展評(píng)估報(bào)告》指出：面對(duì)單芯片算力瓶頸、算力緊缺等問題，中國市場(chǎng)對(duì)于智能算力供給能力的衡量標(biāo)準(zhǔn)將發(fā)生變化——評(píng)估指標(biāo)將從硬件性能向應(yīng)用效果轉(zhuǎn)變，用戶在獲得算力服務(wù)的過程中，會(huì)更加以應(yīng)用為導(dǎo)向進(jìn)行綜合考量，增加對(duì)于諸如單位時(shí)間可處理Token數(shù)量、可靠性、時(shí)延、訓(xùn)練時(shí)間和資金成本、數(shù)據(jù)集質(zhì)量等指標(biāo)的關(guān)注。

針對(duì)這一轉(zhuǎn)變，算力供應(yīng)商需要“以應(yīng)用為導(dǎo)向、系統(tǒng)為核心”，構(gòu)建算力基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)，提高算力利用率，提升諸如卡間互聯(lián)、多節(jié)點(diǎn)間互聯(lián)等水平，支持靈活穩(wěn)定擴(kuò)展和彈性容錯(cuò)，打造通用的人工智能軟件和硬件平臺(tái)，以先進(jìn)的系統(tǒng)性能力滿足市場(chǎng)的應(yīng)用需求。根據(jù)報(bào)告建議，與其過分關(guān)注單一芯片的性能強(qiáng)弱，不如根據(jù)AI業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求，設(shè)計(jì)更具針對(duì)性的算力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)整體性能最優(yōu)。