智算中心:基本定義,典型特徵,開放標準,集約高效,普適普惠,發展方向,技術路線,相

智算中心將成為智慧時代的基礎設施。智算中心之於智慧社會，就像水利、交通之於農業社會，鐵公基、電網之於工業社會。

2021年12月10日，中科曙光宣布，打造具備“開放、融合、綠色、普惠、服務” 能力的“5A級”智算基礎設施。

基本介紹

中文名：智算中心
特徵：開放標準、集約高效和普適普惠
地位：計算力生產中心

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基本定義

智算中心是智慧時代最主要的計算力生產中心，它以融合架構計算系統為平台，以數據為資源，能夠以強大算力驅動AI模型對數據進行深度加工，源源不斷產生各種智慧計算服務，並通過網路以雲服務形式供應給組織及個人。

計算是在發展過程中從最初的數值計算逐漸演變為科學計算、關鍵計算和智慧計算。每種計算都有相應的算力中心去支撐。承載科學計算的算力中心是超算中心。承載當前企業套用、政府套用和個人套用的算力中心是數量眾多的各類數據中心。當前人工智慧計算需求正呈指數級增長，未來在社會總計算需求中將占據80%以上，承載這種需求的就是AI算力中心，即智算中心。

典型特徵

智算中心要滿足開放標準、集約高效和普適普惠三個基本要求。

開放標準

開放標準，要求智算中心從硬體到軟體、從晶片到架構、從建設模式到套用服務都應該是開放的、標準的；

從軟體到硬體，從晶片到數據中心，開源開放的IT軟硬體基礎，讓構建智算中心成為可能。

目前ICT產業開放的邊界已經越來越廣闊，這為智算中心的開放標準提供了堅實的基礎。

從最初的作業系統、資料庫、中間件的開源到雲和大數據、算法框架等基礎軟體的開源，再到以RISC-Ⅴ為代表的晶片的開放，以開放計算項目、開放數據中心委員會為代表的計算硬體的開放。由軟體到硬體，從晶片到數據中心，開放變革了IT產業的生產模式和套用服務模式，持續推動著信息技術的發展，促進了整個IT產業的生態繁榮。開源開放的IT，是一個健康的IT。開源開放的軟硬體，才是智算中心建設的需要。

代表數據中心最高發展水平的頂級網際網路數據中心已經大規模部署了OCP、ODCC開放計算伺服器，通信、金融、能源等關鍵領域的TOP企業也紛紛加入這些開源組織並在數據中心建設中加以實踐。像OpenStack、K8S、Hadoop、TensorFlow等面向雲計算、大數據、人工智慧等場景的開源基礎軟體，已經成為了智算中心軟體平台的事實標準，超過80%的企業都在其數據中心中套用了開源軟體技術。開放計算給這些用戶帶來了巨大的價值，浪潮一個客戶在某個大型數據中心使用開放計算技術後，節約電力 30%，系統故障率降低 90%，投資收益提高33%，並且運維效率提升3倍以上，交付速度可達到每天1萬台。

集約高效

集約高效要求智算中心的建設要有超大規模，要採用領先的技術，保證自身的先進性。

融合架構代表著數據中心體系結構的未來發展方向。融合架構=硬體重構+軟體定義，融合架構可以讓部署幾十萬台伺服器的智算中心像一台計算機一樣工作，從根本上改變了智算中心資源的利用方式，實現了高效集約。

目前融合架構正處於3.0階段，通過連線、池化和重構的技術，實現不同計算資源的自動化協同，通過軟體定義實現業務自動感知和資源自動重構。

硬體層面，通過硬體重構實現資源池化。例如CPU與GPU、FPGA、xPU等各種加速器將更加緊密結合，利用全互聯的新型超高速內外部互連技術，實現異構計算晶片的融合；與此同時，計算資源可以根據業務場景實現靈活調度；NVMe，SSD，HDD等異構存儲介質則通過高速互連形成存儲資源。

軟體層面，通過軟體定義，在可重構的硬體資源池基礎上，通過靈活的組織，將不同的資源池組成專業的伺服器、存儲、網路系統，並實現資源的高效管理和調度以及數據在池化資源的靈動流轉。

AI與軟體定義進一步結合，“讓合適的人乾合適的事”，智算中心的AI計算效率將實現驚人提升。

從業務上，實現了基於業務特徵感知的智慧型資源調度，讓合適的資源在合適的位置去執行合適的任務，就像一般人常說的讓合適的人去乾合適的事一樣。

軟體定義一個典型的趨勢是軟硬體協同設計，由專用晶片、FPGA處理更多的業務負載，由軟體進行更智慧型化的管理和調度，這種趨勢將為AI計算帶來驚人的效率提升。例如，FPGA和NVMe組成資源池，以硬體輔助虛擬化的方式為虛擬機提供接近硬體性能的計算、存儲、網路功能，性能損失從傳統軟體模擬方式的50%降低到1%左右，性價比提升25%~50%，百倍加速了AI作業效率。

普適普惠

普適普惠，則要求智算中心發揮基礎設施的社會價值，服務大眾。

智算中心作為基礎設施，要服務大眾，提供算力服務、數據服務和智慧型服務，支撐智慧城市、智慧型製造、智慧型家居以及智慧型醫療等行業的智慧化轉型。

發展方向

智算中心是智慧時代社會經濟運行必不可少的基礎設施，開放計算和AI是智算中心重要發展方向。

發展開放計算，築基智算中心

硬體的開放設計與軟體的開源正在重構ICT產業的分工模式，在全球範圍內形成一個開放融合的產業生態。浪潮持續引領和驅動開放計算，為智算中心的建設和發展提供必要的產業基礎，目前，浪潮開放計算業務已經形成了全棧產品布局，涵蓋計算、存儲、網路、管理等全領域，硬體支持OCP、ODCC、Open19等三大硬體開放社區標準，雲海OS全面轉向OpenStack。

AI計算是智算中心的核心

發展AI要創新計算技術，發展領先AI計算力，還要發展AI生態，推進產業AI化。

AI技術的套用過程就是計算力從“生產、聚合、調度到釋放”全過程，支持各類AI晶片的全系列高性能AI伺服器將成為智算中心生產算力的“動力機組”，生產出強大的計算力；最佳化的計算平台、框架和底層算法將進一步完成算力的聚合；浪潮AIStation管理平台實現從模型開發、訓練、部署、測試、發布的全流程的“流水式生產”與一站式交付，在業務全過程中，將算力精細調度，與套用需求完美匹配；最後，釋放算力上，通過自動機器學習平台AutoML Suite，自動建模、自動模型壓縮、自動參數調整，降低AI套用門檻，快速釋放AI算力，推動AI在不同產業和行業的套用，成就行業大腦。

國家工業信息安全發展研究中心11日發布的《新一代人工智慧算力基礎設施發展研究報告》認為，作為一種新型的公共服務平台,新一代人工智慧算力基礎設施應考慮其包容性、普惠性、安全性、共享性及節能性,應成為能夠覆蓋多元算力的創新融合型算力平台、能夠兼容行業主流軟體的開放包容型算力平台、能夠確保自主可信和持續升級的安全可信型算力平台、能夠實現資源跨區域流動的快速靈活型算力平台,以及低能耗、高效能的綠色節能型算力平台。

作為新一代人工智慧計算平台的主要參與方，中科曙光宣布，面向新時代新要求，打造具備“開放、融合、綠色、普惠、服務” 能力的“5A級”智算基礎設施。以期加速形成智算基礎設施的建設共識，形成可複製範本，推進行業透明化、標準化進程。“5A級”智算中心通過分散式異構並行體系結構，搭載多類型晶片，可覆蓋全算力精度，實現多樣性算力供應，滿足不同套用場景和多類型用戶的需求。依託全球領先的浸沒式相變液冷技術，PUE值可降至1.04，能耗降低達30%。同時，“5A級”智算基礎設施通過多種策略，持續最佳化算力成本，實現綜合建設成本低於市場既有價格30%。它採取了一體化服務模式，實現從規劃設計、中心建設、到平台運營的完整配套服務，貫穿智算基礎設施的全生命周期，為地方算力建設和產業生態繁榮提供切實保障和支撐。

技術路線

為了構建起智算中心普惠高效的運行體系，依據這四大建設原則，《指南》提出構建智算中心的“四化”技術路線。

以算力基建化為主體。智算中心通過算力基建化，使得AI算力像水、電一樣成為城市的公共基礎資源，供政府、企業、公眾按需使用。智算中心的建設，既要滿足現有客戶的現實需求，又要適度超前，滿足面向未來客戶的算力多元化需求，基於開放計算，兼顧軟硬一體協同，構建多元融合型架構，將通用CPU與多元異構晶片集成，融合多種算力，充分釋放算力的價值。

以算法基建化為引領。智算中心的服務模式從提供算力為主向提供“算法+算力”轉變。智算中心通過提供預置行業算法、構建預訓練大模型、推進算法模型持續升級、提供專業化數據和算法服務，讓更多的用戶享受普適普惠的智慧型計算服務。算力基建化和算法基建化相輔相成，共同推動算力的普惠化。

以服務智件化為依託。人工智慧算法開發和模型訓練正在從專業化、高門檻向泛在化、易用型轉變。相應地，智算中心的發展將由傳統的硬體、軟體向“智件”升級。“智件”的構建，讓用戶無需關注底層算力晶片和技術細節，以低代碼甚至無代碼開發的模式，為用戶提供功能豐富、使用便捷的智慧型算力、算法服務和個性化開發服務，實現“帶著數據來、拿著成果走”的效果。

以設施綠色化為支撐。在國家“雙碳”目標和相關政策要求下，智算中心踐行綠色發展理念，通過採用液冷技術等節能降碳技術，推進智算中心綠色發展。

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