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AI大型模擬計算比超算快200倍 可執行復雜的模擬和機器學習任務

2020-11-30 15:21:38來源:科技日報

美國塞雷布拉斯系統公司基于有史以來最大芯片制造的專用人工智能(AI)計算機CS—1,在一場具有5億個變量的模擬計算中,擊敗了世界排名第69的超級計算機。這項研究成果近日在世界超級計算大會SC20上進行了展示。

研究表明,CS—1在解決燃煤電廠的燃燒問題時,其速度要比其模擬的真實火焰更快。塞雷布拉斯及其合作伙伴美國國家能源技術中心稱,CS—1的完成速度要快于當今任何基于CPU或GPU的超級計算機。

塞雷布拉斯首席執行官安德魯·費爾德曼表示,天氣預報、飛機機翼設計、核電站溫度預測以及許多其他復雜的問題,都可以通過模擬“流體在空間中的運動隨時間的推移”來解決。模擬計算將世界劃分為一組多維數據集,對這些多維數據集中的流體運動進行建模,并確定多維數據集之間的交互作用。這些多維數據集可以有100萬個甚至更多,可能需要50萬個變量來描述正在發生的事情。

此類模擬問題的解決方案需要計算機系統具有許多處理器內核、非常接近內核的大量內存、連接內核和內存的巨大帶寬,以及連接內核的帶寬負載。同樣地,這也是神經網絡訓練計算機所需要的。CS—1包含一塊單芯片,其擁有40萬個內核,18GB內存,每秒9PB的內存帶寬和每秒100PB的內核間帶寬。

美國國家能源技術中心的科學家使用CS-1和世界排名第69的超級計算機“焦耳”對燃煤電廠中的燃燒問題進行了模擬。“焦耳”超算具有84000個CPU內核,耗電量為450千瓦。相比之下,CS—1的功率約為20千瓦。模擬顯示,“焦耳”在2.1毫秒內完成了計算,而CS-1用時僅為6微秒,將速度提高了200倍以上。

費爾德曼認為這一速度具有兩重含義。其一,在此類流體力學問題的大型模擬計算上,當今沒有CPU甚或GPU的組合可以擊敗CS—1。其二,由于模擬完成的速度比模擬的真實燃燒事件快,因此CS—1現在可以承擔一項新任務,即在復雜機器的控制系統中發揮作用。

第一代CS—1使用臺積電的16納米工藝,目前正在研制的下一代CS—1將使用7納米工藝,其內存為40GB,AI處理器內核數量將達85萬個。

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