英特爾在探索未來計(jì)算的路上砥礪前行

賈蘭

自2015年開始，英特爾洞察數(shù)據(jù)發(fā)生的顛覆性變化，并提出數(shù)據(jù)將改變未來計(jì)算格局乃至整個(gè)世界。

數(shù)據(jù)洪流已將科技產(chǎn)業(yè)推向2020年代重要節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)的價(jià)值正逐步釋放，如“石油”般寶貴的數(shù)據(jù)必將成為未來科技創(chuàng)新的命脈。然而面對(duì)近千億智能設(shè)備所產(chǎn)生數(shù)據(jù)的多元化計(jì)算需求，任何單一的計(jì)算形態(tài)都不足以滿足這項(xiàng)規(guī)模宏大的挑戰(zhàn)。

自2017年起英特爾確立“以數(shù)據(jù)為中心”的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型目標(biāo)，致力于釋放數(shù)據(jù)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)帶來的無限潛能，以“六大技術(shù)支柱”的共同創(chuàng)新為突破口，為業(yè)界提供領(lǐng)先的數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和傳輸?shù)脑频蕉水a(chǎn)品與解決方案，為驅(qū)動(dòng)科技發(fā)展與創(chuàng)新奠定基石。

英特爾中國(guó)研究院院長(zhǎng)宋繼強(qiáng)表示：“英特爾將堅(jiān)持‘以數(shù)據(jù)為中心的戰(zhàn)略，鞏固與繼續(xù)發(fā)展‘六大技術(shù)支柱的協(xié)同創(chuàng)新，為未來10年甚至更長(zhǎng)遠(yuǎn)的未來數(shù)據(jù)世界奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基石?！?/p>

數(shù)據(jù)與計(jì)算的變化

數(shù)據(jù)在過去30年間發(fā)生了3次重要的轉(zhuǎn)變：起初數(shù)據(jù)以純PC計(jì)算形式為主；2000年之后的10年則是PC計(jì)算、服務(wù)器和Web2.0時(shí)代共同產(chǎn)生；2010年之后數(shù)據(jù)輻射到了手機(jī)、汽車、云計(jì)算、IoT、區(qū)塊鏈、智能生活和自動(dòng)駕駛等方方面面?！坝?jì)算機(jī)”變得無處不在，數(shù)據(jù)也為我們叩響了新世界的大門。

從數(shù)據(jù)量來說，根據(jù)IDC的報(bào)告，全球數(shù)據(jù)正以25 %增速呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)量快速產(chǎn)生釋放。從數(shù)據(jù)類型來說，由于產(chǎn)生來源不同，數(shù)據(jù)的形態(tài)日趨多元化，變得越來越復(fù)雜。由此，數(shù)據(jù)的規(guī)模和復(fù)雜性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了當(dāng)前分析、理解這些數(shù)據(jù)的能力，數(shù)據(jù)促使計(jì)算方式發(fā)生變革。然而，未經(jīng)處理的數(shù)據(jù)毫無價(jià)值，只有將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為業(yè)務(wù)價(jià)值，才能創(chuàng)造新的服務(wù)和體驗(yàn)。英特爾正是敏銳把握這些動(dòng)向，從而準(zhǔn)確抓住數(shù)據(jù)和計(jì)算變革的時(shí)代關(guān)口。

英特爾認(rèn)為，人工智能、5G和邊緣計(jì)算是當(dāng)今三大轉(zhuǎn)折性技術(shù)領(lǐng)域。這3項(xiàng)技術(shù)的交會(huì)與疊加催生了終端計(jì)算、邊緣計(jì)算和云計(jì)算形態(tài)的變化，包含CPU，GPU，AI，F(xiàn)PGA在內(nèi)的異構(gòu)計(jì)算漸成趨勢(shì)。

數(shù)據(jù)無處不在，多元化計(jì)算時(shí)代來臨。從云到端，不僅僅是PC、服務(wù)器或其他設(shè)備，人工智能、云數(shù)據(jù)中心、物聯(lián)網(wǎng)、下一代網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)駕駛等新型數(shù)據(jù)密集型工作負(fù)載不斷涌現(xiàn)，正驅(qū)動(dòng)計(jì)算架構(gòu)快速演進(jìn)并呈指數(shù)級(jí)擴(kuò)展，異構(gòu)計(jì)算日漸成為趨勢(shì)，未來10年，架構(gòu)創(chuàng)新將成為計(jì)算創(chuàng)新的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。

英特爾如何變化

早在2017年英特爾便確立了“以數(shù)據(jù)為中心”的轉(zhuǎn)型目標(biāo)，圍繞“以數(shù)據(jù)為中心”，英特爾在戰(zhàn)略發(fā)布、戰(zhàn)略收購(gòu)、產(chǎn)品創(chuàng)新和生態(tài)合作4個(gè)方向上頻頻發(fā)力，在產(chǎn)品和技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了更豐富的計(jì)算能力。

自2015年收購(gòu)Altera起，英特爾先后收購(gòu)了Nervana，Movidius，Mobileye，eASIC，NetSpeed Systems，Habana Labs，成為收購(gòu)最頻繁的科技巨頭之一。結(jié)合戰(zhàn)略發(fā)布、生態(tài)合作，英特爾每年帶來驚人的產(chǎn)品創(chuàng)新能力。

根據(jù)Q3財(cái)報(bào)，英特爾以數(shù)據(jù)為中心業(yè)務(wù)營(yíng)收已與PC業(yè)務(wù)持平。僅2019年11月，英特爾就連續(xù)發(fā)布了Nervana神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器NNP，Movidius Myriad視覺處理單元、基于Xe架構(gòu)的通用GPU等令人振奮的產(chǎn)品，可以說英特爾通過豐富的產(chǎn)品布局已經(jīng)牢牢掌握了下一個(gè)全新計(jì)算時(shí)代的主動(dòng)權(quán)。

為了更好地面向新的計(jì)算時(shí)代，英特爾在2018年提出了“六大技術(shù)支柱”戰(zhàn)略，從制程和封裝、XPU架構(gòu)、內(nèi)存和存儲(chǔ)、互連、安全和軟件這6個(gè)方面確立了如何驅(qū)動(dòng)未來的創(chuàng)新。

其中，作為英特爾“軟件先行”戰(zhàn)略的重要體現(xiàn)，oneAPI最重要的作用是統(tǒng)一和簡(jiǎn)化跨架構(gòu)編程，將CPU，GPU，AI，F(xiàn)PGA等關(guān)鍵技術(shù)打通連接，使他們可以按照需求進(jìn)行靈活組合，從而為客戶提供跨架構(gòu)、跨平臺(tái)的組合式解決方案。

而異構(gòu)整合EMIB和Foveros及2019年7月推出的Co-EMIB技術(shù)則從封裝這個(gè)角度展現(xiàn)了英特爾基于六大支柱的創(chuàng)新能力。由該技術(shù)打造的Lakefield成為英特爾基于六大技術(shù)支柱探索超異構(gòu)計(jì)算的開端。

不久前剛剛發(fā)布的極光（Aurora）超級(jí)計(jì)算機(jī)架構(gòu)由史上首個(gè)百億億次級(jí)GPU打造，并得到7 nm、Foveros3D封裝加持，充分展現(xiàn)了超異構(gòu)計(jì)算的完整愿景。配合英特爾原本在固態(tài)存儲(chǔ)、傲騰和3D NAND等方面的技術(shù)積累，英特爾技術(shù)能提供多元化的計(jì)算需求，完整構(gòu)建了數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和傳輸?shù)娜轿唤鉀Q方案。

英特爾繼續(xù)向前，探索未來計(jì)算

人腦的能耗只有20 W，僅用其中的部分能耗，人腦就能書寫、繪畫，可以較為輕松地識(shí)別分析很抽象的事物和情感，這是目前標(biāo)準(zhǔn)通用計(jì)算無法做到的。怎樣將數(shù)十千瓦能耗的計(jì)算降低到人腦這種20 W的水平？必須要打破原有的規(guī)則，神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算出現(xiàn)到了人們的視野。

英特爾在2017年推出了Loihi神經(jīng)擬態(tài)芯片，它內(nèi)置了128個(gè)核，擁有13萬個(gè)神經(jīng)元和1.3億突觸，還包括了片上存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。能提供高度復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌С侄喾N學(xué)習(xí)模式的擴(kuò)展和片上學(xué)習(xí)能力。Loihi系統(tǒng)部署學(xué)習(xí)機(jī)制后，它將邊工作邊學(xué)習(xí)邊自行改進(jìn)，這已經(jīng)在向人腦的運(yùn)行模式去靠攏。

目前神經(jīng)擬態(tài)的應(yīng)用領(lǐng)域相對(duì)比較集中，體現(xiàn)在智慧工廠、惡意軟件檢測(cè)和自適應(yīng)假肢等方面。為了推動(dòng)神經(jīng)擬態(tài)的研究，英特爾牽頭全球領(lǐng)先的大學(xué)、世界500強(qiáng)企業(yè)、政府實(shí)驗(yàn)室和各類初創(chuàng)公司約75家組織共同在INRC神經(jīng)擬態(tài)研究社區(qū)開展合作。英特爾的神經(jīng)擬態(tài)芯片、工具將與學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界共同合作前沿進(jìn)展。

量子計(jì)算是近幾年興起的新興領(lǐng)域，量子計(jì)算要達(dá)到的目的通常是處理那些標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算無法解決的大規(guī)模計(jì)算問題。當(dāng)然量子計(jì)算想要實(shí)現(xiàn)并不容易，量子計(jì)算中量子躍遷所需要量子位是脆弱的，躍遷結(jié)果難以被測(cè)試，也很容易受到條件因素改變而改變。

同時(shí)，量子位是不容易疊加新的態(tài)，或者讓多個(gè)態(tài)之間進(jìn)行糾纏的，如此一來量子位缺少數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)，難以實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算爆發(fā)的效率優(yōu)勢(shì)。制造更多的量子位，解決量子位的糾錯(cuò)，解決量子位之間的連接和測(cè)試問題，這是龐大而又系統(tǒng)性的工程。量子計(jì)算不管是創(chuàng)造更多的量子位還是監(jiān)測(cè)量子躍遷狀態(tài)，都需要在可測(cè)試的條件下進(jìn)行，所以英特爾目前所做的主要是在不影響量子位和躍遷狀態(tài)的情況下對(duì)量子位進(jìn)行測(cè)試。

根據(jù)此路徑，英特爾帶來了首款49量子位超導(dǎo)量子測(cè)試芯片“Tangle Lake”，并打造了全球第一臺(tái)低溫晶圓探測(cè)儀，它也是目前量子計(jì)算首款測(cè)試工具。在2019年12月，英特爾推出首款低溫量子位控制芯片，令量子位達(dá)到量子計(jì)算所需要的疊加態(tài)、糾纏態(tài)，可實(shí)現(xiàn)-269℃低溫環(huán)境下工作?？梢哉f英特爾的多項(xiàng)成果真正引領(lǐng)了量子計(jì)算前沿領(lǐng)域的突破。

面對(duì)剛剛到來的2020年，英特爾將堅(jiān)持“以數(shù)據(jù)為中心”，釋放數(shù)據(jù)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)帶來的無限潛能。依托于豐富的XPU產(chǎn)品組合，英特爾通過異構(gòu)整合和oneAPI軟件平臺(tái)來推動(dòng)實(shí)現(xiàn)超異構(gòu)計(jì)算愿景。得益于六大技術(shù)支柱，英特爾能夠?yàn)闃I(yè)界提供領(lǐng)先的技術(shù)實(shí)力，構(gòu)建數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和傳輸?shù)耐暾鉀Q方案。同時(shí)英特爾也將繼續(xù)向前，在神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算、量子計(jì)算等前沿計(jì)算領(lǐng)域不斷探索，引領(lǐng)技術(shù)創(chuàng)新大步向前。