上海天數(shù)智芯半導(dǎo)體有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“天數(shù)智芯”)首席技術(shù)官呂堅(jiān)平博士受邀出席北京智源大會(huì)，在“AI平臺(tái)與系統(tǒng)專(zhuān)題論壇”發(fā)表演講，與多位專(zhuān)家一起討論“如何調(diào)節(jié)后摩爾時(shí)代的架構(gòu)計(jì)算之爭(zhēng)”。

呂博士指出，摩爾定律(Moore’s Law)的衰微、并行計(jì)算的興起以及人工智能(AI)的出現(xiàn)，引發(fā)了關(guān)于后摩爾時(shí)代計(jì)算架構(gòu)(post-Moore Computer Architecture)的爭(zhēng)論。

早在2005年，業(yè)界就意識(shí)到摩爾定律[1]將走向衰微，為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算性能倍增，并行計(jì)算[2]成為當(dāng)時(shí)“唯一的選擇”。但并行計(jì)算受到功耗墻及阿姆達(dá)爾(Amdahl)[3]天花板的雙重限制，不能真正拯救摩爾定律，除非找到一個(gè)計(jì)算的范式遷移[4]。

這時(shí)AI出現(xiàn)了，它引入了巨量并行架構(gòu)，移除了Amadhl天花板，也允許斜率更高的性能功耗曲線(xiàn)，鼓勵(lì)更有效率的并行度，達(dá)到了計(jì)算范式遷移的所有要求。由此看來(lái)，后摩爾時(shí)代的計(jì)算架構(gòu)之爭(zhēng)，是在于哪一個(gè)巨量并行架構(gòu)能夠貫徹AI帶來(lái)的范式遷移。2017年圖靈獎(jiǎng)得主John Hennessy 和David Patterson提出的領(lǐng)域特定架構(gòu) (DSA) [5]被譽(yù)為是解決后摩爾時(shí)代計(jì)算架構(gòu)挑戰(zhàn)的冠軍，Google TPU、Tesla Dojo等AI芯片即所謂的“AI DSA”則被認(rèn)為可以碾壓GPU這個(gè)理論上的“圖形DSA”。但事實(shí)上這種情況卻并沒(méi)有出現(xiàn)，甚至未能轉(zhuǎn)變GPU主導(dǎo)地位。

呂堅(jiān)平博士分析，AI既然是個(gè)范式，而不是某個(gè)特定領(lǐng)域，自然就不受限于DSA。所以DSA更像是架構(gòu)取舍的通則，而非處理器家族。而GPU具有極其強(qiáng)大的功能，它可以與AI芯片一樣運(yùn)用DSA的架構(gòu)取舍通則;也可以長(zhǎng)久以來(lái)一直在不影響軟硬件介面的條件下，整合固定功能協(xié)同處理器以增強(qiáng)處理效率;甚至還效仿固定功能管線(xiàn)的特色，既節(jié)省大量功耗，又保持計(jì)算單元運(yùn)作順暢。由此，誰(shuí)將繼續(xù)主導(dǎo)計(jì)算領(lǐng)域也就不言而喻了。

當(dāng)然，對(duì)于GPU來(lái)說(shuō)，AI計(jì)算與圖形渲染并非對(duì)立關(guān)系，呂博士提到，在元宇宙數(shù)字孿生的未來(lái)社會(huì)中，AI計(jì)算需要圖形渲染實(shí)現(xiàn)大量二維(2D)圖像產(chǎn)生三維(3D)模型，圖形渲染則更需要AI計(jì)算在光線(xiàn)追蹤[6]降噪及在超分辨率中增進(jìn)渲染效能。在未來(lái)，AI計(jì)算將與圖形渲染不可分割。

這是摩爾定律最黑暗的時(shí)期，也是計(jì)算架構(gòu)最輝煌的時(shí)代。呂博士總結(jié)道，要在后摩爾時(shí)代勝出，計(jì)算架構(gòu)一定要在維持通用的條件下，達(dá)到接近ASIC管線(xiàn)的效率，即滿(mǎn)足如下三點(diǎn)要求：

1)維持穩(wěn)定的軟硬件介面;

2)接近固定功能管線(xiàn)的效率;

3)同時(shí)精通AI計(jì)算與圖形渲染。

迎合技術(shù)發(fā)展方向及時(shí)代發(fā)展潮流，天數(shù)智芯正在不斷努力、貫徹落實(shí)該發(fā)展路徑。在未來(lái)，天數(shù)智芯將以DSA通用化、圖形計(jì)算化、計(jì)算圖形化、硬件微分化為要求，探索走出一條通用GPU趕超發(fā)展道路。

關(guān)于北京智源大會(huì)

北京智源大會(huì)是中關(guān)村論壇系列活動(dòng),作為“AI內(nèi)行頂級(jí)盛會(huì)”,在過(guò)去的三年間,共有8位圖靈獎(jiǎng)得主,500余位頂尖AI專(zhuān)家,數(shù)萬(wàn)名專(zhuān)業(yè)人士注冊(cè)參會(huì),覆蓋30多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，匯聚國(guó)際人工智能頂級(jí)專(zhuān)家與專(zhuān)業(yè)群體。

關(guān)于天數(shù)智芯

上海天數(shù)智芯半導(dǎo)體有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)“天數(shù)智芯”)于2018年正式啟動(dòng)通用GPU芯片設(shè)計(jì)，是中國(guó)第一家通用GPU高端芯片及超級(jí)算力系統(tǒng)提供商。公司以“成為智能社會(huì)的賦能者”為使命，立足客戶(hù)、市場(chǎng)的需求，致力于開(kāi)發(fā)自主可控、國(guó)際領(lǐng)先的高性能通用GPU產(chǎn)品，加速AI計(jì)算與圖形渲染融合，探索通用GPU趕超發(fā)展道路，加快建設(shè)自主產(chǎn)業(yè)生態(tài)，打造世界一流的算力引擎，以更可信、更高效、更綠色的算力賦能各行各業(yè)智能化轉(zhuǎn)型，促進(jìn)我國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，開(kāi)啟中國(guó)引領(lǐng)世界走向元宇宙、數(shù)字孿生的嶄新一頁(yè)。

原文標(biāo)題：呂堅(jiān)平：計(jì)算架構(gòu)正處于最輝煌的時(shí)代

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