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在當今數位化高速發展的時代，智算中心如同一顆璀璨的新星，逐漸成為推動各行業智能化升級的關鍵力量。那麼，究竟什麼是智算中心呢？
本篇文章主要從以下5個角度，讓您全方位瞭解智算中心。
1. 智算中心的定義
2. 智算中心的重要組成部分
3. 智算中心的關鍵技術
4. 智算中心的作用
5. 中國智算中心的發展現狀
智算中心的定義
智算中心即人工智慧計算中心，是指專門為人工智慧（AI）應用提供強大計算能力和資料儲存的基礎設施。它融合了大量的高性能計算裝置、高速網路以及先進的軟體系統，旨在為人工智慧的訓練和推理提供高效、穩定的計算環境。
智算中心的重要組成部分
強大的伺服器叢集：由眾多高性能伺服器組成，這些伺服器通常配備先進的處理器，如 GPU（圖形處理器）、TPU（張量處理單元）等，能夠快速處理大規模的計算任務。
高速儲存裝置：包括固態硬碟（SSD）和高速記憶體，以確保資料能夠快速讀取和寫入，滿足人工智慧演算法對資料的高吞吐量需求。
低延遲網路：智算中心內部採用高速網路架構，如 InfiniBand 或乙太網路等，確保資料在伺服器之間的快速傳輸，減少計算過程中的延遲。
與外部網路的高速連接：為了方便資料的獲取和傳輸，智算中心通常與網際網路或其他資料中心建立高速連接，以便獲取大規模的資料集和與其他機構進行合作。
人工智慧框架：如 TensorFlow、PyTorch 等，這些框架提供了豐富的演算法庫和工具，方便開發者進行人工智慧模型的訓練和部署。
資源管理軟體：用於管理計算資源的分配和調度，確保不同的人工智慧任務能夠高效地利用計算資源。
資料管理軟體：負責資料的儲存、預處理和管理，確保資料的質量和可用性。
除此之外，智算中心的安全至關重要。
在硬體方面，需加強伺服器叢集和儲存裝置的物理安全防護，嚴格控制機房存取權，防止裝置被非法接觸。同時，硬體自身應具備安全機制，如加密儲存等，保障資料安全。對於網路連線，要部署專業安全裝置，防範網路攻擊。
在軟體層面，人工智慧框架等應及時更新漏洞，嚴格使用者權限管理。資料管理軟體要通過加密、存取控制等手段保護資料安全。此外，還需建立完善的安全管理制度，確保智算中心穩定運行和資料安全。
智算中心的關鍵技術
AI 晶片：AI 晶片是專門為加速 AI 計算而設計的硬體，它能夠與 AI 演算法協同工作，以滿足對算力的極高需求。其架構豐富多樣，包括 GPU（圖形處理器），擅長平行計算，在深度學習領域應用廣泛；FPGA（現場可程式設計門陣列），具有高靈活性，適用於定製化的加速任務；ASIC（專用積體電路），針對特定任務進行最佳化，能效比高；還有類腦架構晶片，模擬人腦神經元結構設計，適用於某些特定類型的 AI 計算。
AI 伺服器：作為智算中心的關鍵組成部分，AI 伺服器通常採用 CPU+AI 加速晶片的異構架構，通過整合多顆 AI 加速晶片來實現高計算性能。NVLink 和 OAM 等高速互聯架構被廣泛應用，以提高伺服器內部的通訊效率。
AI 叢集：由多台 AI 伺服器構成的大規模計算系統，主要用於支援大規模模型的訓練和推理。通過最佳化計算、網路和儲存資源的組態，可實現高性能、可擴展的計算能力。例如，華為的昇騰 AI 叢集就是高性能 AI 叢集的代表之一，具有較快的訓練速度和較長的穩定訓練周期。
AI 大模型：超大規模智能模型是利用大量資料訓練而成，具有更強的泛化能力和廣泛的應用場景。主要分為語言大模型，專注於文字生成、翻譯、問答等自然語言處理任務；視覺大模型，專注於圖像分類、目標檢測、視訊理解等電腦視覺任務；以及多模態大模型，能夠結合文字、圖像、音訊等多種類型資料進行處理任務。
分散式運算框架：如 TensorFlow 和 PyTorch 等框架，主要用於建構和訓練大規模深度學習模型。它們提供易於使用的程式設計介面，並具備支援分佈式訓練的能力。
高性能計算叢集：由多台高性能伺服器組成，通過高速網路連線，實現大規模平行計算。採用 InfiniBand 或 RDMA 技術，可實現低延遲、高頻寬的通訊。
容器化技術：如 Docker 和 Kubernetes，用於簡化應用程式的部署和管理過程。能夠使開發者快速打包、部署和運行應用，同時確保應用在不同環境之間的一致性和隔離性。
軟體定義網路（SDN）：SDN 技術允許網路管理員通過集中式的控製器來管理和組態網路資源，從而實現靈活的流量調度和最佳化。
邊緣計算：在資料產生地附近處理資料，可減少延遲，提高響應速度。對於即時性和互動性要求高的應用尤為重要，它能降低資料中心與終端使用者之間的通訊延遲。
智算中心的作用
大規模資料處理：智算中心能夠處理海量的資料集，為人工智慧演算法提供豐富的訓練資料，從而提高模型的精準性和泛化能力。
高效計算：憑藉強大的計算能力，智算中心可以在較短的時間內完成複雜的人工智慧演算法訓練，大大縮短了模型的開發周期。
即時響應：在實際應用中，智算中心能夠快速響應人工智慧模型的推理請求，實現即時決策和智能控制。
高並行處理：可以同時處理多個推理請求，滿足大規模應用場景的需求。
醫療領域：智算中心可以幫助醫生進行疾病診斷、醫學影像分析等，提高醫療效率和精準性。
交通領域：實現智能交通管理、自動駕駛等，改善交通擁堵和安全性。
金融領域：進行風險評估、欺詐檢測等，提升金融服務的質量和安全性。
中國智算中心的發展現狀
建設規模不斷擴大：目前，智算中心已成為數字經濟高品質發展的重要支撐，據媒體報導顯示，目前全國已有超過 40 個城市佈局智算中心。各級政府、營運商、網際網路企業等紛紛啟動建設計畫。例如，2024 年 8 月底，國內最大的智算中心將在哈爾濱投用，中國移動黑龍江公司在哈爾濱智算中心共計部署 1.8 萬張 AI 加速卡，叢集建設完成後，可提供算力 6.6EFlops。
政策支援力度大：國家和地方政府出台了一系列政策推動智算中心的發展。如 2023 年 10 月，工業和資訊化部等六部門印發的《算力基礎設施高品質發展行動計畫》，對中國的算力、運載力、存力建設和應用賦能做出了目標指引。此後，上海、深圳、北京等重點城市和地區也結合本地需求制定了相關政策。此外，地方政府還通過發放 “算力券” 等補貼算力建設的方式助力產業發展。
市場需求持續增長：隨著人工智慧在網際網路、金融、政務、電信和製造等領域的應用滲透度明顯提升，人工智慧技術將更加深入地應用到行業場景中，智能算力進一步帶動產業發展，成為拉動 GDP 增長的關鍵力量。根據中金公司 2024 年 3 月 22 日研報，隨著智能算力市場需求的不斷攀升，大模型的發展和 AIGC 應用的落地豐富了人工智慧的應用場景，企業加碼 AI 技術開發和投入，IDC 預計未來三年內中國智能算力需求的復合年增長率（CAGR）將達到 48%。
技術水平不斷提升：中國在 AI 晶片、伺服器、叢集等關鍵技術領域不斷取得突破，部分技術達到國際先進水平。同時，也在積極探索液冷等新技術，以提高散熱效率、降低能耗，推動智算中心的綠色發展。例如，智算中心採用液冷技術能有效提高散熱效率，提升晶片工作穩定性並降低 PUE 值，隨著液冷技術的不斷成熟、成本逐漸下降。曙光數創副總裁兼CTO張鵬曾對媒體表示，“液冷的趨勢很明顯。我個人判斷，未來5年液冷滲透率大機率會到30%甚至更高。不過，液冷也不會完全替代風冷。風冷還是有很多優勢，如維護和可靠性等。尤其在一些功率比較低的情況下，沒必要上液冷，所以兩者是並存的。”
然而，中國智算中心的發展也面臨一些挑戰，如算力資源的合理分配、算力成本的最佳化控制、算力安全和資料隱私保護等，同時，目前的算力閒置率較高，資源浪費問題需要得到重視，並且算力中心比較分散，較難形成協同運轉。
總之，智算中心作為人工智慧時代的關鍵基礎設施，將在推動各行業智能化升級、促進經濟發展和社會進步方面發揮越來越重要的作用。隨著技術的不斷進步，智算中心的性能將不斷提升，應用場景也將不斷拓展，為我們帶來更加智能、便捷的生活和工作體驗。 (超算百科)