在劉慈欣的科幻小說《三體》中,曾描繪了這樣的一個橋段。
小說虛構了宇宙中存在一個由三個恒星構成的穩定運行系統,生活在內部的三體星人需要掌握恒星運行規律來躲避災難。為了解決三體問題,穿越到古代的馮·諾伊曼向秦始皇展示了新型的計算工具,在馮的指揮下,三個士兵構成一個組,兩人用白旗和黑旗代表1和0負責輸入信號,還有一個輸出信號,除了輸入信號的兩人都舉黑旗之外,其余情況都舉白旗。
三個人組成一個計算機部件“與門”,在這個系統中,兩個輸入為1時,輸出為1,其余情況為0,代表了計算機部件的“與”、“或”、“非”的信號邏輯。接下來,馮訓練了三千萬這樣的士兵組成了一個運算系統,一千萬個組件構成了占據三十六平方公里的復雜的運算機器,黑旗和白旗在指揮下此起彼伏,構成了一個精密的人形計算機。
小說如此向讀者們展示了在宏觀視角下計算機的運算邏輯?，F實中的計算機要遠比小說里體積更小、系統更復雜、計算過程要更加快速精準。
計算機的算力能力突飛猛進
世界上第一臺計算機埃尼阿克(ENIAC),誕生于1946年2月14日,美國賓夕法尼亞州。它由18000多個電子管組成體重達30多噸,占地有兩三間教室那么大,每秒鐘可進行5000次運算。
如今一臺頂配的家庭電腦便可輕松超越,它們每秒鐘運算次數可達到兩億五千萬次到三億五千萬次之間。我國18年5月自主研發的超級計算機神威E級計算機的運算能力更是突破數百億億次運算,這更是如今普通筆記本電腦運算速度的100萬倍。
1958年,世界上出現了第一個集成電路(芯片),半導體行業的發展使芯片成為計算機算力的載體;到了20世紀七八十年代,芯片技術在摩爾定律的支配下,體積變小的同時算力卻在不斷提升;1981年,世界上誕生了第一個個人PC,這意味著計算機進入家用領域。
美國學者尼古拉斯·尼戈洛龐蒂在《數字化生存》表示,“計算,不再只是與計算機有關,它還決定我們的生存”。1996年,美國IBM公司生產了一臺國際象棋電腦,它在1997年就戰勝了國際棋王卡斯帕羅夫。彼時,圍棋還被認為計算機難以打敗人類,然而在2016年,由美國谷歌公司開發的阿爾法狗人工智能機器人,通過“深度學習”的原理,60局連勝中日韓數十位圍棋高手。
計算機的算力能力正在不斷突破人們的想象。如今,計算機的算力正在不斷應用于政務、傳媒、工業、影視等領域。
算力上云是時代需求
以芯片為核心的現代計算機應用場景正在不斷拓寬。除了計算機體積變小帶來了便捷以外,還在于計算機運算能力的提高,或成為“算力”。
隨著算力的發展應用,人們在pc上可以看4K電影,聽高保真音樂,玩3D游戲,也可以完成工業制圖,這些都離不開算力基礎下的數據和信息的轉換,但是計算機的單體算力在成本控制和性能提升上總會存在著一定的局限性。
隨著時代的發展,云計算登上了算力發展的舞臺。“云”實質上就是網絡,“計算”就是算力,“云計算”的本質是將大量零散算力資源進行打包、匯聚、實現高可靠、高性能、低成本的算力。
云端算力正不斷突破應用場景的局限。以影視產業為例,后期制作人員為了讓電影、電視劇中的特效能夠流暢逼真地展現在顯示屏前,往往在成片前會對樣片進行渲染。像知名的《玩具總動員》、《怪物公司》或《瘋狂動物城》這類動畫作品的2D呈現都是在3D軟件建模后渲染形成。
渲染的實質就是對大量數據的處理,如今大量的影視作品都依靠云渲染,雖然單體電腦都也具備一定的渲染能力,但用于高性能渲染的電腦比較昂貴、耗時較長、且靈活性較低。而云渲染往往采用了并行計算的過程,將數據上傳后,數據的處理通過成百上千臺計算機,大大提升了單機電腦數據處理的上限,在保證渲染質量的同時,降低了渲染工作的時長,通過“渲染工作外包”的方式,也節省了工作室影視制作的成本。
算力網絡使得算力迎來跨越式發展
隨著算力入網,云服務迎來了更多的應用場景。云計算”服務就是指通過互聯網、以按需服務的形式提供計算資源。這樣企業或個人無需自行采購、配置或管理資源,只需要為實際使用的資源付費。這被視為計算機網絡領域的一次革命,因為它的出現,社會生活方式和商業模式發生了深刻的變化。
我們以移動云為例,移動云是中國移動涉云業務主入口,中國移動首次提出算力網絡概念,中國移動致力于打造以算為中心、網為根基,網、云、數、智等多種信息技術深度融合的算力網絡,推動算力成為與水、電一樣,可“一點接入、即取即用”的社會級服務。移動云算網服務應用場景迎來跨越式發展。
在中國移動算力網絡概念的影響下,影視產業迎來發展。在浙江橫店,全國有三分之二的古裝片在此拍攝,其中,影視作品的渲染需要巨大的算力支撐。在移動云和浙江移動的聯手下,影視作品可上傳至貴州、內蒙古等西部地區進行處理,降低客戶投入成本。中國移動積極在西部建設影視渲染中心,為東部地區的影視產業提供影視渲染服務,基于移動云新疆克拉瑪依的算力資源,移動云打造了全國規模最大的影視動漫渲染基地,目前已為《大秦帝國》《大笑江湖》《賽爾號》等電影及動畫提供渲染支撐。
算網服務更能應用于工業、醫療、政務等多個領域。比如湖北馬應龍眼霜膏的制作,在中國移動“5G+邊緣計算”的幫助下,生產設備可以通過各類傳感器將此采集到的數據傳到邊緣計算平臺,平臺就能實時監測工藝流程、環境能耗和成品質量,降低人員工作量。在醫療方面,四川內江通過移動云制作的醫學影像大數據平臺,全市的醫學影像數據實時匯聚、互聯互通,實現數據共享和結果互認,減少患者重復檢查,同時也大幅提升了診斷效率。
由此可見,“算力網絡”能夠大大降低各行業為算力需求而支出的硬件成本,實現了客戶算力服務的按需購買。“算力網絡”所提供的服務也成為普通人的福音,隨著“云”服務的普及,云游戲、云教育、云辦公等應用漸漸“飛入尋常百姓家”。
算力在云的加持下,更加深入地融入到政務、工業、教育、醫療等各行各業中。云計算的未來便是構建一個“以算為中心,網為總線”的超級計算機,這需要在全國范圍內實現算網資源覆蓋和一體化調度機制,構建“算網大腦”,并最終實現“云計算”服務的融合類全業務支撐。
隨著以移動云為代表的國內云服務商的共同努力,算力網絡的應用場景不斷地開花結果,更多創新業務和應用場景正在不斷涌現,數字社會迎來深刻變革。一個“算力成為水電一樣一點接入、即取即用”的時代即將到來。
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