每經(jing)記者｜淡(dan)忠奎    每經(jing)編(bian)輯(ji)｜劉艷美

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“2021年(nian)全國數(shu)(shu)(shu)據中(zhong)(zhong)心的能耗已經達到全社會(hui)用電(dian)量的2.6%，而且(qie)還在快(kuai)速增(zeng)長。”今天（11月24日）上午舉行的2022年(nian)天府數(shu)(shu)(shu)字經濟(ji)峰會(hui)上，中(zhong)(zhong)國科學院院士、北京航(hang)空航(hang)天大學教授錢德(de)沛以(yi)《從網格到東(dong)數(shu)(shu)(shu)西算(suan)(suan)：構建國家計算(suan)(suan)基(ji)礎設施(shi)》為題作了主旨發言，談及(ji)東(dong)數(shu)(shu)(shu)西算(suan)(suan)背景下(xia)算(suan)(suan)力需求不斷上升、計算(suan)(suan)機異構化及(ji)算(suan)(suan)力中(zhong)(zhong)心多(duo)樣化等(deng)最新趨(qu)勢。

他認為，在“雙碳”背景下(xia)，如(ru)何降(jiang)低IT設備的能耗是(shi)一個(ge)非(fei)常緊迫的任務，因(yin)此我們要約(yue)(yue)束(shu)數據(ju)(ju)中心(xin)的能耗。2021年(nian)，全國數據(ju)(ju)中心(xin)能源消(xiao)耗2166億千瓦時，較2020年(nian)增(zeng)(zeng)長44%，占(zhan)全社(she)會用電量(liang)的2.6%左右；二氧化碳排(pai)放(fang)量(liang)約(yue)(yue)1.35億噸(dun)，較2020年(nian)增(zeng)(zeng)加3915萬噸(dun)，占(zhan)全國二氧化碳排(pai)放(fang)量(liang)的1.14%左右。

算(suan)力中心正朝多樣化方向發展

錢(qian)德沛(pei)表(biao)示，東部地區(qu)的(de)電(dian)能已經非常緊張，而西(xi)部地區(qu)的(de)水(shui)電(dian)、太陽能、風(feng)電(dian)等資(zi)(zi)源比(bi)(bi)(bi)較多。但是新能源電(dian)力(li)入(ru)網比(bi)(bi)(bi)較困難，西(xi)電(dian)東送投資(zi)(zi)巨大、輸(shu)(shu)電(dian)損耗也(ye)很大。相比(bi)(bi)(bi)輸(shu)(shu)電(dian)，傳(chuan)輸(shu)(shu)數據是比(bi)(bi)(bi)較劃算的(de)一種方式(shi)。

這也(ye)是“東(dong)數(shu)西算(suan)(suan)(suan)(suan)”工(gong)程的(de)重要背景。在他看(kan)來，在“東(dong)數(shu)西算(suan)(suan)(suan)(suan)”驅動(dong)下，我國的(de)算(suan)(suan)(suan)(suan)力(li)需求(qiu)已經出現新(xin)的(de)趨勢。第一(yi)(yi)(yi)，算(suan)(suan)(suan)(suan)力(li)需求(qiu)不斷上(shang)升。一(yi)(yi)(yi)方面(mian)，傳(chuan)統的(de)科(ke)學研究、產業升級轉型對算(suan)(suan)(suan)(suan)力(li)的(de)需求(qiu)越來越大，比(bi)如(ru)數(shu)字(zi)模(mo)擬、數(shu)字(zi)孿生、產品優化設計；另一(yi)(yi)(yi)方面(mian)，新(xin)興的(de)人工(gong)智能應用和大數(shu)據應用對算(suan)(suan)(suan)(suan)力(li)的(de)需求(qiu)也(ye)不斷上(shang)升，比(bi)如(ru)像大模(mo)型訓(xun)練，訓(xun)練一(yi)(yi)(yi)次就需要很大的(de)算(suan)(suan)(suan)(suan)力(li)。

與(yu)此同(tong)時，云計(ji)算(suan)、大數(shu)據(ju)已經成為行業技術(shu)進步的手段(duan)，越來越多的用戶把網站、業務平(ping)臺(tai)和信息系統牽(qian)引托管(guan)到云數(shu)據(ju)中(zhong)心，也造成了算(suan)力(li)持續上升。

為了高效處(chu)(chu)理多樣化(hua)應用，計算(suan)機體(ti)系結(jie)構(gou)(gou)(gou)(gou)異構(gou)(gou)(gou)(gou)化(hua)，這是(shi)第二個趨(qu)勢。錢德(de)沛指出，在世界TOP500前十(shi)的(de)(de)計算(suan)機當中只有(you)1臺日本的(de)(de)同構(gou)(gou)(gou)(gou)系統(tong)，其他都是(shi)異構(gou)(gou)(gou)(gou)系統(tong)。面(mian)向人工智能應用，異構(gou)(gou)(gou)(gou)結(jie)構(gou)(gou)(gou)(gou)也不(bu)斷發展，CPU+深度學(xue)習(xi)處(chu)(chu)理器(qi)/加速(su)器(qi)結(jie)構(gou)(gou)(gou)(gou)被智算(suan)中心廣泛采(cai)用，比(bi)如CPU+Google TPU，CPU+寒武(wu)紀等。

簡(jian)言之，同構計(ji)算是使(shi)(shi)用相同類(lei)型(xing)指(zhi)令(ling)集和體系架構的計(ji)算單元(yuan)組成系統的計(ji)算方(fang)式，而異(yi)構計(ji)算主要(yao)是指(zhi)使(shi)(shi)用不同類(lei)型(xing)指(zhi)令(ling)集和體系架構的計(ji)算單元(yuan)組成系統的計(ji)算方(fang)式。

第三個趨勢是算(suan)(suan)(suan)力(li)中心(xin)(xin)(xin)多樣化(hua)。為了應(ying)對(dui)應(ying)用多樣化(hua)，算(suan)(suan)(suan)力(li)中心(xin)(xin)(xin)也朝著多樣化(hua)的方向發展，傳統的超算(suan)(suan)(suan)面(mian)向科(ke)學和工(gong)程計算(suan)(suan)(suan)，而(er)智(zhi)(zhi)算(suan)(suan)(suan)中心(xin)(xin)(xin)面(mian)向人工(gong)智(zhi)(zhi)能應(ying)用，需(xu)要(yao)配置深度(du)學習處理器。多樣化(hua)算(suan)(suan)(suan)力(li)中心(xin)(xin)(xin)的業務(wu)較在交叉(cha)，比如超算(suan)(suan)(suan)中心(xin)(xin)(xin)在努力(li)支(zhi)持(chi)人工(gong)智(zhi)(zhi)能和大數(shu)據應(ying)用，而(er)云服務(wu)商除了傳統主(zhu)機(ji)托管外，也開始支(zhi)持(chi)新(xin)興的業務(wu)服務(wu)，像AI、大數(shu)據等。

算力需求變(bian)化亟待運行模式創新

在錢德(de)沛看(kan)來，算(suan)力(li)(li)需求不斷上升、計算(suan)機體系結(jie)構異構化和算(suan)力(li)(li)中心多樣(yang)化趨勢，給算(suan)力(li)(li)發(fa)(fa)展(zhan)帶來三(san)個亟(ji)待破解的(de)問(wen)(wen)題(ti)(ti)。首先要解決的(de)問(wen)(wen)題(ti)(ti)就(jiu)是異構算(suan)力(li)(li)中心的(de)透明調度問(wen)(wen)題(ti)(ti)。在多種(zhong)體系結(jie)構、多種(zhong)算(suan)力(li)(li)形態、不同(tong)部門算(suan)力(li)(li)發(fa)(fa)展(zhan)的(de)前提下，如何把它們互聯和調動起(qi)來。

這需要(yao)根(gen)據(ju)任務類型(xing)確(que)定(ding)所需要(yao)的(de)計算機資(zi)(zi)源，然后根(gen)據(ju)各種(zhong)算力(li)中(zhong)心(xin)(xin)的(de)軟(ruan)硬件(jian)配置，將任務合理(li)分配和調度。不(bu)僅要(yao)考(kao)慮中(zhong)心(xin)(xin)的(de)硬件(jian)資(zi)(zi)源，還要(yao)考(kao)慮中(zhong)心(xin)(xin)是否具備軟(ruan)件(jian)資(zi)(zi)源、用戶服務質(zhi)量和計費需求，比如限定(ding)完成時間、資(zi)(zi)費水平等。

除此之外，異(yi)構體系結構顯著增加了(le)并行(xing)(xing)(xing)編(bian)程(cheng)(cheng)的(de)復雜性，這在(zai)多(duo)樣(yang)化(hua)算力中心場景下更為明(ming)顯。雖然(ran)廠商推出了(le)編(bian)程(cheng)(cheng)語(yu)言/接(jie)口，但(dan)這些編(bian)程(cheng)(cheng)語(yu)言和(he)接(jie)口仍然(ran)只能支(zhi)持他(ta)們自(zi)己的(de)平臺，異(yi)構平臺編(bian)程(cheng)(cheng)的(de)程(cheng)(cheng)序(xu)通常難以(yi)不加修(xiu)改就(jiu)可以(yi)在(zai)其他(ta)平行(xing)(xing)(xing)運行(xing)(xing)(xing)。這就(jiu)需要在(zai)軟件編(bian)程(cheng)(cheng)模式和(he)語(yu)言方面做更多(duo)的(de)工(gong)作，支(zhi)持并行(xing)(xing)(xing)程(cheng)(cheng)序(xu)在(zai)多(duo)樣(yang)化(hua)算力中心的(de)透(tou)明(ming)調(diao)度和(he)運行(xing)(xing)(xing)。

錢德沛認為，分(fen)布(bu)環境(jing)下的數(shu)據放置也是一(yi)個亟待解(jie)決的問題(ti)。如科學(xue)/工程計算(suan)和(he)大(da)數(shu)據應用等(deng)多數(shu)計算(suan)應用的數(shu)據規模都較大(da)，在(zai)分(fen)布(bu)式算(suan)力中心環境(jing)下，數(shu)據的放置對應用性能(neng)和(he)能(neng)耗影響很大(da)，計算(suan)任(ren)務調(diao)度和(he)遷移時要考(kao)慮數(shu)據傳輸和(he)訪問的開銷。

這些都是亟(ji)待(dai)突破(po)的(de)技術性問題。與此同時，算力需(xu)求的(de)變化(hua)也亟(ji)待(dai)運行模式創新(xin)。根(gen)據(ju)他的(de)設想，下一步(bu)要基(ji)于國家超算基(ji)礎設施建(jian)設和運營(ying)超算應(ying)用網，類似于現在(zai)(zai)的(de)網絡銷售平臺，“要在(zai)(zai)超算運營(ying)網上建(jian)設和運營(ying)‘計(ji)算淘寶網’‘計(ji)算京東網’。”

他認為(wei)，在這種環境下領域用(yong)(yong)(yong)(yong)戶面對的是他們所需要的應用(yong)(yong)(yong)(yong)軟件(jian)、應用(yong)(yong)(yong)(yong)流(liu)程、問題(ti)解決(jue)方案，而(er)不是超(chao)級計算機(ji)，不以獲取機(ji)時(shi)為(wei)主要目的。領域應用(yong)(yong)(yong)(yong)可(ke)以按(an)量付費(fei)、按(an)需使用(yong)(yong)(yong)(yong)，改變傳(chuan)統的購買許可(ke)證的方式(shi)，從機(ji)時(shi)提供(gong)向應用(yong)(yong)(yong)(yong)服務轉變。

此(ci)外，應用(yong)軟件和(he)應用(yong)解決方案應該是計算商店(dian)出(chu)售的(de)(de)(de)按用(yong)收費的(de)(de)(de)商品(pin)，因(yin)此(ci)要(yao)發(fa)(fa)展與應用(yong)模式相(xiang)匹配的(de)(de)(de)新開(kai)發(fa)(fa)機制。比如，采用(yong)類APP無(wu)商店(dian)的(de)(de)(de)模式和(he)機制，鼓勵更多的(de)(de)(de)開(kai)發(fa)(fa)者進入這個領(ling)域開(kai)發(fa)(fa)各種應用(yong)軟件。