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從ChatGPT的技驚四座，到智能家居、自動(dòng)駕駛，再到今年2月OpenAI公司正式發(fā)布顛覆性的文生視頻模型Sora，這一切的背后，算法可能并不是拉開差距的最大環(huán)節(jié)，而是真正卡脖子的算力環(huán)節(jié)。
來源：中國電信微信公眾號(hào)
在數(shù)字化浪潮席卷全球的今天，算力已經(jīng)成為推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的重要引擎，正以前所未有的速度改變著我們的生活。今天，就隨小編走進(jìn)算力的世界，一起探索它的奧秘。
01 什么是算力？
算力（Computational Power，CP）是指設(shè)備根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)的改變，每秒可以處理的信息數(shù)據(jù)量，它以FLOPS作為計(jì)量單位（Floating-point Operations Per Second的縮寫），即每秒所能夠進(jìn)行的浮點(diǎn)運(yùn)算數(shù)目（每秒浮點(diǎn)運(yùn)算量）。通常算力可以用來衡量一個(gè)計(jì)算設(shè)備或系統(tǒng)處理速度和計(jì)算能力的強(qiáng)弱。
簡(jiǎn)單來說，算力就是計(jì)算能力，不論是人類文明初期的口算和心算；還是結(jié)繩記事、算盤等工具的應(yīng)用；或是如今計(jì)算機(jī)服務(wù)器芯片的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，本質(zhì)上都是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理。從古至今，算力的載體發(fā)生了多次重大的變化，每次變化都對(duì)計(jì)算能力帶來了跨越式的提升。
圖片來源：科普中國網(wǎng)站
02 算力革命
1946年，世界上第一臺(tái)數(shù)字式電子計(jì)算機(jī)ENIAC誕生，從這一刻起，人類算力正式進(jìn)入了數(shù)字電子計(jì)算機(jī)時(shí)代。這臺(tái)計(jì)算機(jī)使用1.8萬個(gè)電子管，占地面積達(dá)到170平方米，重達(dá)30噸，功率高達(dá)150千瓦，可以每秒完成5000次加法或400次乘法，約為手工計(jì)算的20萬倍。
程序員操作ENIAC主控制面板（來源：ARL Technical Library 館藏）
此后，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，芯片成為了算力的主要載體，人類進(jìn)入了“芯片時(shí)代”。1967年，大規(guī)模集成電路（LSI）的出現(xiàn)標(biāo)志著“芯片時(shí)代”的到來。1971年，英特爾公司開發(fā)出了世界上第一個(gè)商用處理器——Intel 4004，它的出現(xiàn)同樣標(biāo)志著微處理器時(shí)代的開始。
20世紀(jì)90年代，處理器、內(nèi)存等硬件技術(shù)全面升級(jí)，操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用軟件大量涌現(xiàn)，計(jì)算機(jī)能力變得越來越強(qiáng)大。而隨著云計(jì)算、邊緣計(jì)算、人工智能等新型算力的出現(xiàn)，算力呈指數(shù)級(jí)增長，應(yīng)用場(chǎng)景更廣泛，人類算力規(guī)模有了新的飛躍。
算力的指數(shù)級(jí)增長（來源：中國電信公眾號(hào)）
03 算力“三兄弟”
作為數(shù)字世界的核心驅(qū)動(dòng)力，算力有多種分類方式。根據(jù)使用設(shè)備和提供算力的強(qiáng)度，可以把其分為通算、智算和超算。
1. 通算：通用計(jì)算能力
通算，即通用計(jì)算能力，是指由使用CPU芯片的服務(wù)器所提供的計(jì)算能力，是目前的算力主力。通過通用處理器（CPU）或者圖形處理器（GPU），通算型計(jì)算機(jī)就可以滿足我們?nèi)粘Ｉ钪械拇蟛糠只A(chǔ)計(jì)算需求，如網(wǎng)頁瀏覽、文件處理、移動(dòng)計(jì)算以及物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用。此外，云計(jì)算、邊緣計(jì)算等也都是基礎(chǔ)算力的具體體現(xiàn)，它為數(shù)字世界的運(yùn)行提供了穩(wěn)定的基礎(chǔ)，是各類應(yīng)用得以順利運(yùn)行的前提。
2. 智算：智能計(jì)算能力
智算，即智能計(jì)算能力，指由GPU、FPGA、ASIC等AI芯片的加速計(jì)算平臺(tái)提供的算力。它采用大量的流處理器和并行計(jì)算單元，可以同時(shí)執(zhí)行多個(gè)線程或計(jì)算任務(wù)，以加快圖形和圖像數(shù)據(jù)的處理速度。智算在人工智能的訓(xùn)練和推理計(jì)算中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，如語音、圖像和視頻的處理等，不僅推動(dòng)了人工智能技術(shù)，也為各行各業(yè)帶來了前所未有的變革。
3. 超算：超級(jí)計(jì)算能力
超算，即超級(jí)計(jì)算能力，是指由超級(jí)計(jì)算機(jī)等高性能計(jì)算集群所提供的算力。超級(jí)算力在尖端科學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，如行星模擬、基因分析、藥物分子設(shè)計(jì)等。它以處理大規(guī)模數(shù)據(jù)的卓越計(jì)算能力，為科研工作者提供了強(qiáng)大支持，推動(dòng)了科學(xué)研究的深入發(fā)展。
隨著技術(shù)發(fā)展，算力向通算、智算、超算一體化演進(jìn)，未來計(jì)算系統(tǒng)將更加綜合和高效，能夠同時(shí)滿足各種類型的計(jì)算需求。
04 中國超算的發(fā)展之路
超級(jí)算力，主要通過超級(jí)計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)，是當(dāng)前綜合國力的重要體現(xiàn)之一。改革開放之初，鄧小平即提出“中國要搞四個(gè)現(xiàn)代化，不能沒有巨型機(jī)”，中國超級(jí)計(jì)算機(jī)事業(yè)由此啟動(dòng)。
我國第一臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)——103機(jī)（來源：中國科學(xué)報(bào)）
1975年，中國開始研制第一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)。1983年，我國第一臺(tái)每秒運(yùn)算億次級(jí)計(jì)算機(jī)“銀河一號(hào)”問世。
“銀河一號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)（來源：黨建網(wǎng)）
此后，中國超級(jí)計(jì)算機(jī)發(fā)展呈現(xiàn)出驚人的幾何級(jí)增長。2009年，我國首臺(tái)千萬億次超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)——“天河一號(hào)”由國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制成功。它采用6144個(gè)CPU和5120個(gè)GPU的強(qiáng)大計(jì)算能力，將運(yùn)算速度推至千萬億次級(jí)別。它的成功研制，使中國成為繼美國之后全球第二個(gè)成功研制出千萬億次超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的國家。
“天河一號(hào)”千萬億次超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（圖片來源：中國科學(xué)技術(shù)部官網(wǎng)）
2013年，超級(jí)計(jì)算機(jī)“天河二號(hào)”問世，并多次奪得世界超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜TOP500的冠軍，這也標(biāo)志著中國已成為全球超算領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者之一。
“天河二號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)（圖片來源：中國政府網(wǎng)）
2016年6月，采用國產(chǎn)芯片的“神威太湖之光”擊敗霸占榜首3年的“天河2號(hào)”，其運(yùn)算速度約為“天河2號(hào)”近三倍。此后，該超級(jí)計(jì)算機(jī)連續(xù)10次蟬聯(lián)世界之冠，并獲得高性能計(jì)算應(yīng)用最高獎(jiǎng)“戈登·貝爾獎(jiǎng)”。
2016年6月，第一臺(tái)全部采用國產(chǎn)處理器的超級(jí)計(jì)算機(jī)“神威 太湖之光”奪得世界超算冠軍（圖片來源于國家超級(jí)計(jì)算無錫中心）
40年間，從初代的“銀河”“曙光”到近10年的“天河”和“神威”，中國在超級(jí)計(jì)算機(jī)方面飛速發(fā)展，從空白走向繼美國、日本之后第三個(gè)能獨(dú)立設(shè)計(jì)和研制世界頂尖超級(jí)計(jì)算機(jī)的國家。在2021年世界超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單中，中國共有186臺(tái)上榜，數(shù)量排行第一。2023年，我國最新一代超級(jí)計(jì)算機(jī)“天河星逸”問世，標(biāo)志著我國在高性能計(jì)算領(lǐng)域取得重要突破。
05 中國電信算力發(fā)展
作為算力基礎(chǔ)設(shè)施和骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)者，中國電信加快云網(wǎng)融合的數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)施布局，致力成為算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的主力軍。
2023中國算力大會(huì)中國電信展臺(tái)（來源：中國電信公眾號(hào)）
2012年，中國電信宣布啟動(dòng)天翼云計(jì)算戰(zhàn)略。十年“鑄云”，通過將“計(jì)算+連接”的深度融合打造了算力傳輸?shù)摹案咚俾肪W(wǎng)”。基于中國電信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)和IDC資源，天翼云在全國已形成了“2+4+31+X+O”的算力布局，該布局與“東數(shù)西算”戰(zhàn)略布局高度契合，為數(shù)字經(jīng)濟(jì)打造堅(jiān)實(shí)的算力底座。
作為云服務(wù)國家隊(duì)，天翼云持續(xù)推進(jìn)科技創(chuàng)新，“息壤”就是代表之一，它讓算力、存力、運(yùn)力完美匹配，把算力及時(shí)、快速、經(jīng)濟(jì)地傳輸給每個(gè)需要算力的人。此外，天翼云構(gòu)建了包括“慧聚”在內(nèi)的全棧大模型智算服務(wù)，打造智算數(shù)據(jù)中心AIDC、升級(jí)云智超一體化基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)—“云驍”、構(gòu)建國云大模型生態(tài)，形成云智一體的智算服務(wù)體系。
從最初的簡(jiǎn)單計(jì)算，到如今的超級(jí)計(jì)算、云計(jì)算、邊緣計(jì)算等多元化形態(tài)，算力的發(fā)展不僅提升了數(shù)據(jù)處理的速度和效率，也見證了人類智慧的不斷進(jìn)化。
展望未來，隨著5G、云計(jì)算、量子通信、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展和深度融合，算力將在更多領(lǐng)域展現(xiàn)出強(qiáng)大的應(yīng)用潛力，一個(gè)全新的數(shù)字世界將向我們走來。
參考資料：
1. 《關(guān)于“算力”，這篇文章值得一看》，來源：鮮棗課堂，作者：小棗君；
2. 《中國電信中部智算中心引爆算力市場(chǎng)新需求》，來源：人民郵電報(bào)，作者：許國勝；
3. 《世界算力簡(jiǎn)史》，來源：鮮棗課堂，作者：小棗君；
4. 《超級(jí)計(jì)算：探索未知的無盡之旅》來源：科學(xué)雜志1915；
5. 《中國電信加快建設(shè)算力網(wǎng)絡(luò)，助推產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)》，來源：通信信息報(bào)；
6. 《“算”你厲害！》，來源：中國電信天翼云；
7. 《6部門聯(lián)合發(fā)文！未來3年算力基礎(chǔ)設(shè)施要這樣發(fā)展》，來源：中國政府網(wǎng)。
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