在劉慈欣的科幻小說《三體》中,曾描繪了這樣的一個(gè)橋段。
小說虛構(gòu)了宇宙中存在一個(gè)由三個(gè)恒星構(gòu)成的穩(wěn)定運(yùn)行系統(tǒng),生活在內(nèi)部的三體星人需要掌握恒星運(yùn)行規(guī)律來躲避災(zāi)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(jì)算工具,在馮的指揮下,三個(gè)士兵構(gòu)成一個(gè)組,兩人用白旗和黑旗代表1和0負(fù)責(zé)輸入信號(hào),還有一個(gè)輸出信號(hào),除了輸入信號(hào)的兩人都舉黑旗之外,其余情況都舉白旗。
三個(gè)人組成一個(gè)計(jì)算機(jī)部件“與門”,在這個(gè)系統(tǒng)中,兩個(gè)輸入為1時(shí),輸出為1,其余情況為0,代表了計(jì)算機(jī)部件的“與”、“或”、“非”的信號(hào)邏輯。接下來,馮訓(xùn)練了三千萬這樣的士兵組成了一個(gè)運(yùn)算系統(tǒng),一千萬個(gè)組件構(gòu)成了占據(jù)三十六平方公里的復(fù)雜的運(yùn)算機(jī)器,黑旗和白旗在指揮下此起彼伏,構(gòu)成了一個(gè)精密的人形計(jì)算機(jī)。
小說如此向讀者們展示了在宏觀視角下計(jì)算機(jī)的運(yùn)算邏輯?，F(xiàn)實(shí)中的計(jì)算機(jī)要遠(yuǎn)比小說里體積更小、系統(tǒng)更復(fù)雜、計(jì)算過程要更加快速精準(zhǔn)。
計(jì)算機(jī)的算力能力突飛猛進(jìn)
世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)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(gè)電子管組成體重達(dá)30多噸,占地有兩三間教室那么大,每秒鐘可進(jìn)行5000次運(yùn)算。
如今一臺(tái)頂配的家庭電腦便可輕松超越,它們每秒鐘運(yùn)算次數(shù)可達(dá)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(fā)的超級(jí)計(jì)算機(jī)神威E級(jí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力更是突破數(shù)百億億次運(yùn)算,這更是如今普通筆記本電腦運(yùn)算速度的100萬倍。
1958年,世界上出現(xiàn)了第一個(gè)集成電路(芯片),半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展使芯片成為計(jì)算機(jī)算力的載體;到了20世紀(jì)七八十年代,芯片技術(shù)在摩爾定律的支配下,體積變小的同時(shí)算力卻在不斷提升;1981年,世界上誕生了第一個(gè)個(gè)人PC,這意味著計(jì)算機(jī)進(jìn)入家用領(lǐng)域。
美國學(xué)者尼古拉斯·尼戈洛龐蒂在《數(shù)字化生存》表示,“計(jì)算,不再只是與計(jì)算機(jī)有關(guān),它還決定我們的生存”。1996年,美國IBM公司生產(chǎn)了一臺(tái)國際象棋電腦,它在1997年就戰(zhàn)勝了國際棋王卡斯帕羅夫。彼時(shí),圍棋還被認(rèn)為計(jì)算機(jī)難以打敗人類,然而在2016年,由美國谷歌公司開發(fā)的阿爾法狗人工智能機(jī)器人,通過“深度學(xué)習(xí)”的原理,60局連勝中日韓數(shù)十位圍棋高手。
計(jì)算機(jī)的算力能力正在不斷突破人們的想象。如今,計(jì)算機(jī)的算力正在不斷應(yīng)用于政務(wù)、傳媒、工業(yè)、影視等領(lǐng)域。
算力上云是時(shí)代需求
以芯片為核心的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用場景正在不斷拓寬。除了計(jì)算機(jī)體積變小帶來了便捷以外,還在于計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力的提高,或成為“算力”。
隨著算力的發(fā)展應(yīng)用,人們?cè)趐c上可以看4K電影,聽高保真音樂,玩3D游戲,也可以完成工業(yè)制圖,這些都離不開算力基礎(chǔ)下的數(shù)據(jù)和信息的轉(zhuǎn)換,但是計(jì)算機(jī)的單體算力在成本控制和性能提升上總會(huì)存在著一定的局限性。
隨著時(shí)代的發(fā)展,云計(jì)算登上了算力發(fā)展的舞臺(tái)。“云”實(shí)質(zhì)上就是網(wǎng)絡(luò),“計(jì)算”就是算力,“云計(jì)算”的本質(zhì)是將大量零散算力資源進(jìn)行打包、匯聚、實(shí)現(xiàn)高可靠、高性能、低成本的算力。
云端算力正不斷突破應(yīng)用場景的局限。以影視產(chǎn)業(yè)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(xiàn)在顯示屏前,往往在成片前會(huì)對(duì)樣片進(jìn)行渲染。像知名的《玩具總動(dòng)員》、《怪物公司》或《瘋狂動(dòng)物城》這類動(dòng)畫作品的2D呈現(xiàn)都是在3D軟件建模后渲染形成。
渲染的實(shí)質(zhì)就是對(duì)大量數(shù)據(jù)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(shí)較長、且靈活性較低。而云渲染往往采用了并行計(jì)算的過程,將數(shù)據(jù)上傳后,數(shù)據(jù)的處理通過成百上千臺(tái)計(jì)算機(jī),大大提升了單機(jī)電腦數(shù)據(jù)處理的上限,在保證渲染質(zhì)量的同時(shí),降低了渲染工作的時(shí)長,通過“渲染工作外包”的方式,也節(jié)省了工作室影視制作的成本。
算力網(wǎng)絡(luò)使得算力迎來跨越式發(fā)展
隨著算力入網(wǎng),云服務(wù)迎來了更多的應(yīng)用場景。云計(jì)算”服務(wù)就是指通過互聯(lián)網(wǎng)、以按需服務(wù)的形式提供計(jì)算資源。這樣企業(yè)或個(gè)人無需自行采購、配置或管理資源,只需要為實(shí)際使用的資源付費(fèi)。這被視為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的一次革命,因?yàn)樗某霈F(xiàn),社會(huì)生活方式和商業(yè)模式發(fā)生了深刻的變化。
我們以移動(dòng)云為例,移動(dòng)云是中國移動(dòng)涉云業(yè)務(wù)主入口,中國移動(dòng)首次提出算力網(wǎng)絡(luò)概念,中國移動(dòng)致力于打造以算為中心、網(wǎng)為根基,網(wǎng)、云、數(shù)、智等多種信息技術(shù)深度融合的算力網(wǎng)絡(luò),推動(dòng)算力成為與水、電一樣,可“一點(diǎn)接入、即取即用”的社會(huì)級(jí)服務(wù)。移動(dòng)云算網(wǎng)服務(wù)應(yīng)用場景迎來跨越式發(fā)展。
在中國移動(dòng)算力網(wǎng)絡(luò)概念的影響下,影視產(chǎn)業(yè)迎來發(fā)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(dòng)云和浙江移動(dòng)的聯(lián)手下,影視作品可上傳至貴州、內(nèi)蒙古等西部地區(qū)進(jìn)行處理,降低客戶投入成本。中國移動(dòng)積極在西部建設(shè)影視渲染中心,為東部地區(qū)的影視產(chǎn)業(yè)提供影視渲染服務(wù),基于移動(dòng)云新疆克拉瑪依的算力資源,移動(dòng)云打造了全國規(guī)模最大的影視動(dòng)漫渲染基地,目前已為《大秦帝國》《大笑江湖》《賽爾號(hào)》等電影及動(dòng)畫提供渲染支撐。
算網(wǎng)服務(wù)更能應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療、政務(wù)等多個(gè)領(lǐng)域。比如湖北馬應(yīng)龍眼霜膏的制作,在中國移動(dòng)“5G+邊緣計(jì)算”的幫助下,生產(chǎn)設(shè)備可以通過各類傳感器將此采集到的數(shù)據(jù)傳到邊緣計(jì)算平臺(tái),平臺(tái)就能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工藝流程、環(huán)境能耗和成品質(zhì)量,降低人員工作量。在醫(yī)療方面,四川內(nèi)江通過移動(dòng)云制作的醫(yī)學(xué)影像大數(shù)據(jù)平臺(tái),全市的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)匯聚、互聯(lián)互通,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和結(jié)果互認(rèn),減少患者重復(fù)檢查,同時(shí)也大幅提升了診斷效率。
由此可見,“算力網(wǎng)絡(luò)”能夠大大降低各行業(yè)為算力需求而支出的硬件成本,實(shí)現(xiàn)了客戶算力服務(wù)的按需購買。“算力網(wǎng)絡(luò)”所提供的服務(wù)也成為普通人的福音,隨著“云”服務(wù)的普及,云游戲、云教育、云辦公等應(yīng)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(wù)、工業(yè)、教育、醫(yī)療等各行各業(yè)中。云計(jì)算的未來便是構(gòu)建一個(gè)“以算為中心,網(wǎng)為總線”的超級(jí)計(jì)算機(jī),這需要在全國范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)算網(wǎng)資源覆蓋和一體化調(diào)度機(jī)制,構(gòu)建“算網(wǎng)大腦”,并最終實(shí)現(xiàn)“云計(jì)算”服務(wù)的融合類全業(yè)務(wù)支撐。
隨著以移動(dòng)云為代表的國內(nèi)云服務(wù)商的共同努力,算力網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場景不斷地開花結(jié)果,更多創(chuàng)新業(yè)務(wù)和應(yīng)用場景正在不斷涌現(xiàn),數(shù)字社會(huì)迎來深刻變革。一個(gè)“算力成為水電一樣一點(diǎn)接入、即取即用”的時(shí)代即將到來。
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