資料在過去30年間發生了三次重要的轉變:起初資料以純PC運算形式為主,2000年之後的10年則是PC運算、伺服器、Web2.0時代共同產生,2010年之後資料又延伸到了手機、汽車、雲端運算、物聯網(IoT)、區塊鏈、智慧生活、自動駕駛等多個領域。

根據IDC的報告,全球資料量正以25%增速,並呈指數級增長。然而,未經處理的資料毫無價值,只有將資料轉化為業務價值,才能創造新的服務和體驗。「這些資料從產生到最後帶來商業價值,是一個長鏈條。」英特爾(Intel)中國研究院院長宋繼強認為,如果這些資料只是採集儲存下來卻不加以利用,就像很多工廠裡透過感測器採集了資料,但不知道怎麼利用去最佳化生產流程和供應鏈一樣,除了耗電、耗資產之外沒有產生太大價值。但這仍然是一個寶藏,就是沒有經開採的寶藏,要開採它就要處理它,處理就要做資料的挖掘分析。

20191224NT61P1 英特爾中國研究院院長宋繼強

他將人工智慧、5G、邊緣運算視作當今三大轉折性技術領域,這三項技術的交匯與疊加催生了終端運算、邊緣運算、雲運算形態的變化。但由於資料產生來源不同,資料形態日趨多元化,資料的規模和複雜性也遠遠超出了當前分析、理解這些資料的能力,這使得包含CPU、GPU、AI、FPGA在內的異質運算正成為新的趨勢。

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從2017年開始,透過在戰略發佈、戰略收購、產品創新、生態合作四個維度上的發力,英特爾開始從「以PC為中心」向「以資料為中心」的目標轉型。下圖以時間軸的形式列出了自2015年以來與英特爾以資料為中心業務相關的重大事件,包括收購Altera、Nervana、Movidius、Mobileye、eASIC、NetSpeed Systems、Habana Labs等公司;連續發佈Nervana神經網路處理器NNP、Movidius Myriad視覺處理單元、基於Xe架構的通用GPU等產品。根據Q3財報,英特爾以資料為中心業務營收已與PC業務持平。

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為了更好的鎖定新的運算時代,2018年,英特爾還提出了「六大技術支柱」策略,從製程和封裝、XPU架構、記憶體和儲存、互連、安全、軟體這六個方面確立了如何驅動未來的創新。其中,作為英特爾「軟體先行」戰略的重要體現,oneAPI最重要的作用是統一和簡化跨架構程式設計,將CPU、GPU、AI、FPGA等關鍵技術打通連接,使它們可以按照需求進行靈活組合,從而為客戶提供跨架構、跨平台的組合式解決方案。而異質整合EMIB和Foveros及今年7月推出的Co-EMIB技術則從封裝這個角度展現了英特爾基於六大支柱的創新能力,由該技術打造的Lakefield成為英特爾基於六大技術支柱探索超異質運算的開端。11月剛剛發佈的Aurora(極光)超級電腦架構則由史上首個百億億次級GPU打造,並得到了7nm、Foveros 3D封裝技術的加持。

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持續投身前瞻科學 探索未來運算脈絡

神經擬態運算是宋繼強領導的英特爾中國研究院重點關注的前瞻科學之一。之所以要給予高度關注,是因為人腦的能耗只有20瓦,僅用其中的部分能耗,人腦就能書寫、繪畫,可以較為輕鬆的辨識分析很抽象的事物和情感,這是目前標準通用運算無法做到的。那麼,怎樣才能將數萬瓦能耗的運算降低到人腦這種20瓦的水準?

英特爾在2017年推出了Loihi神經擬態晶片,它內建了128個核心,擁有13萬個神經元和1.3億突觸,還包括了片上儲存結構,能提供高度複雜的神經網路拓撲,支援多種學習模式的擴展和片上學習能力。Loihi系統部署學習機制後,它將邊工作邊學習邊自行改進,這已經朝人腦的運作模式去靠攏。

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目前神經擬態的應用領域還相對比較集中,主要應用於智慧工廠、惡意軟體檢測、自我調整假肢等領域。為了推動神經擬態的研究,英特爾聯合全球領先的大學、世界500強企業、政府實驗室和各類初創公司約75家組織共同在INRC神經擬態研究社區開展合作。

量子運算是近幾年興起的新興領域,目標是處理那些標準運算無法解決的大規模運算問題。當然量子運算想要實現並不容易,量子運算中量子躍遷所需要量子位元是脆弱的,躍遷結果難以被測試,也很容易受到條件因素改變而改變。同時,量子位是不容易疊加新的態,或者讓多個態之間進行糾纏的,如此一來量子位元缺少數量優勢,難以實現量子運算爆發的效率優勢。製造更多的量子位元,解決量子位元的糾錯,解決量子位元之間的連接和測試問題,這是龐大而又系統性的工程。

量子運算不管是創造更多的量子位元還是監測量子躍遷狀態,都需要在可測試的條件下進行,所以英特爾目前所做的主要是在不影響量子位元和躍遷狀態的情況下對量子位元進行測試。以此路徑,英特爾帶來了首款49量子位元超導量子測試晶片「Tangle Lake」,並打造了全球第一台低溫晶圓探測儀,它也是目前量子運算首款測試工具。不久前,英特爾推出首款低溫量子位元控制晶片,令量子位元達到量子運算所需要的疊加態、糾纏態,可實現攝氏-269度低溫環境下工作。

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宋繼強表示,面對即將到來的2020年,英特爾將堅持「以資料為中心」策略,鞏固與繼續發展「六大技術支柱」的協同創新,並在神經擬態運算、量子運算等前瞻運算領域不斷探索,為未來十年甚至更長遠的未來資料世界奠定堅實的技術基石。

本文為EE Times Taiwan China原創文章