近(jìn)日(rì)，由中國信息通(tōng)信研(yán)究院(yuàn)，四川(chuān)省(shěng)經濟和(hé)信息化廳(tīng)，達州市人(rén)民政(zhèng)府(fǔ)主辦的“首屆全國(guó)先進計算(suàn)技術創新大(dà)賽(sài)總(zǒng)決賽(sài)暨先(xiān)進計算產業發(fā)展大會(huì)”在四川(chuān)達(dá)州舉(jǔ)辦。為把握新一輪科技革命和產業變(biàn)革(gé)機遇(yù)，推(tuī)進(jìn)先(xiān)進計算(suàn)技術(shù)創(chuàng)新，中國(guó)信(xìn)息通信(xìn)研究(jiū)院(yuàn)在會上發布了(liǎo)《先(xiān)進(jìn)計算(suàn)技術(shù)發展白(bái)皮書（2023 年(nián)）》，中(zhōng)國信息(xī)通信研(yán)究(jiū)院(yuàn)，聯(lián)想，長城(chéng)科(kē)技(jì)，浪(làng)潮(cháo)信(xìn)息，鯤雲(yún)科技等多(duō)家單位參(cān)編。

白(bái)皮(pí)書(shū)係(xì)統(tǒng)介紹了當(dāng)前(qián)全球(qiú)及我國(guó)先(xiān)進(jìn)計算(suàn)技術發(fā)展(zhǎn)背景(jǐng)與(yǔ)總體發展態勢(shì)，並(bìng)從(cóng)計算(suàn)芯片，係統(tǒng)架(jià)構，計算模(mó)式，綠(lǜ)色和安(ān)全技(jì)術四方麵研(yán)究(jiū)了產(chǎn)業(yè)技(jì)術(shù)創新(xīn)進展(zhǎn)，同(tóng)時(shí)介紹了量子計算，類腦計算，光(guāng)電計(jì)算(suàn)，生物(wù)計(jì)算等前沿(yán)計算技(jì)術(shù)研(yán)究(jiū)進(jìn)展，並(bìng)結合當前(qián)我國(guó)先進(jìn)計(jì)算技術發(fā)展現狀提出了(liǎo)先進計算(suàn)技(jì)術(shù)發(fā)展推(tuī)進(jìn)建(jiàn)議。

▲ 《2023先(xiān)進計(jì)算(suàn)技術發(fā)展(zhǎn)白(bái)皮(pí)書(shū)》封麵(miàn)

先(xiān)進計算(suàn)技術(shù)成(chéng)為新(xīn)一輪科技革(gé)命的關(guān)鍵突(tū)破點

當前(qián)，在以(yǐ)大模型(xíng)為代表的(dí)人工智(zhì)能(néng)技術(shù)創新(xīn)與(yǔ)應用(yòng)驅動(dòng)下，社(shè)會對(duì)計算能力的(dí)需求空前高(gāo)漲，但隨著“摩爾(ěr)定(dìng)律”演(yǎn)進(jìn)趨(qū)勢(shì)放緩，計(jì)算技(jì)術的傳(chuán)統演(yǎn)進(jìn)路徑(jìng)麵臨挑(tiāo)戰，先(xiān)進計(jì)算(suàn)技(jì)術(shù)創新成(chéng)為破(pò)局關(guān)鍵(jiàn)，驅動(dòng)著芯(xīn)片演(yǎn)進，架(jià)構創(chuàng)新(xīn)，推動計算產(chǎn)品(pǐn)向(xiàng)綠(lǜ)色安全方向發展，探索前(qián)沿(yán)計算(suàn)技術(shù)落(là)地應用。

白皮書(shū)指(zhǐ)出(chū)，先進(jìn)計算並非特(tè)指(zhǐ)某項(xiàng)具(jù)體(tǐ)技(jì)術(shù)，而是指麵向未(wèi)來(lái)，相(xiāng)較於(yú)傳統計(jì)算技術在(zài)理(lǐ)論，硬件(jiàn)，係(xì)統以及(jí)應用等方麵進行的(dí)創(chuàng)新與優(yōu)化(huà)，旨在(zài)提高(gāo)算力(lì)，能效，靈活(huó)性(xìng)，實現(xiàn)人，機(jī)，物更(gēng)高效(xiào)互通(tōng)的計(jì)算(suàn)技術的(dí)統稱(chēng)。先進(jìn)計(jì)算(suàn)是(shì)涵(hán)蓋理(lǐ)論(lùn)，材料，工(gōng)藝，器件，係統，算法，架構，應(yīng)用等(děng)在(zài)內的係統工(gōng)程，具備先進(jìn)性，泛(fàn)在(zài)性(xìng)和多(duō)樣性(xìng)的(dí)特點，是(shì)解(jiě)決計算(suàn)技術發展(zhǎn)問(wèn)題的集合(hé)。

當前，全球(qiú)先進計(jì)算(suàn)技(jì)術正處(chǔ)於(yú)密(mì)集創新(xīn)階(jiē)段，國內外政府(fǔ)，龍(lóng)頭(tóu)企(qǐ)業高(gāo)度(dù)重視先進計(jì)算技(jì)術創新發展，計(jì)算(suàn)芯(xīn)片(piàn)，整(zhěng)機係統，前沿技(jì)術創(chuàng)新突(tū)破(pò)不斷(duàn)。白(bái)皮書(shū)分(fēn)享到，傳統(tǒng)計(jì)算硬件不斷(duàn)演進，可重(zhòng)構數(shù)據流計算，異構計算，存算一(yī)體(tǐ)等(děng)多(duō)種(zhǒng)創(chuàng)新架構湧(yǒng)現，以及(jí)量子(zǐ)計(jì)算，類腦(nǎo)計算，光計(jì)算等(děng)前沿計算技術(shù)的持(chí)續(xù)探索(suǒ)，為(wéi)先(xiān)進計(jì)算產(chǎn)業提供了更多可(kě)能(néng)性(xìng)。

可重(zhòng)構數據流(liú)計(jì)算—從底層創新(xīn)的計(jì)算架(jià)構(gòu)

作為行業內有代(dài)表性(xìng)的創新(xīn)架構之(zhī)一，白皮書梳理了“可重構數(shù)據(jù)流(liú)計(jì)算”的原(yuán)理，優勢，發展路徑(jìng)及應用現狀(zhuàng)。據(jù)白皮(pí)書定(dìng)義(yì)，可(kě)重構(gòu)數據流(liú)架(jià)構是一種(zhǒng)基(jī)於可重構的空間連接(jiē)關係(xì)定(dìng)義計算次序(xù)的計(jì)算(suàn)架(jià)構方(fāng)式(shì)。

如下圖(tú)所示，可重構數據流計(jì)算單元(yuán)之(zhī)間有可重構(gòu)的計算(suàn)連綫，根據計(jì)算(suàn)次序定義(yì)計算(suàn)單元之間的連接關(guān)係，從(cóng)而(ér)定義一(yī)個依次計算(suàn)乘法(fǎ)，累加(jiā)，激活，池化(huà)的案(àn)例(lì)，無(wú)需指令實現對(duì)應(yīng)的(dí)計(jì)算次序，節(jié)省(shěng)由於(yú)數據(jù)讀寫帶(dài)來(lái)的計(jì)算(suàn)單(dān)元閒(xián)置。

▲ 可重構數(shù)據流計算示意圖

在這種(zhǒng)計算方(fāng)式(shì)下(xià)，可重構(gòu)數據流(liú)架(jià)構(gòu)解決指(zhǐ)令(líng)集架(jià)構的幾大(dà)核心問題(tí)
：

（1） 數據流架(jià)構(gòu)中(zhōng)數據(jù)流動次序即(jí)計算(suàn)執行次(cì)序，沒(méi)有(yǒu)指令(líng)概(gài)念(niàn)，移除了(liǎo)由於指令帶來的控製冗(rǒng)餘(yú)以及等待(dài)指令讀取譯(yì)碼帶來(lái)的計算單元(yuán)閒置(zhì)
；

（2） 數據流架構支持時(shí)鐘級的精確計(jì)算，每個(gè)數據(jù)流(liú)動(dòng)及計算(suàn)在(zài)每(měi)個時鐘都(dū)可精(jīng)確預(yù)計，從而支持(chí)將數據流動與計算(suàn)深(shēn)度(dù)重疊，大(dà)幅(fú)降低(dī)計算單元閒(xián)置(zhì)
；

（3） 數據流架構中一(yī)個數(shù)據(jù)流(liú)流水(shuǐ)綫中可深度(dù)整合大(dà)量計算單(dān)元，從(cóng)而打(dǎ)破(pò)指(zhǐ)令集(jí)架構中(zhōng)峰值算力提(tí)升與芯片利用率的衝(chōng)突(tū)問題(tí)
：通過不斷加深數據(jù)流(liú)流(liú)水(shuǐ)綫(xiàn)，可(kě)以在(zài)提升峰值(zhí)算力同時(shí)，不降(jiàng)低流水綫中計(jì)算單元閒(xián)置(zhì)時(shí)間。

2020 年(nián)，鯤(kūn)雲(yún)科技推出(chū)全(quán)球(qiú)首款可(kě)重構數據(jù)流(liú) AI 芯片(piàn) CAISA，CAISA 芯片利用率最(zuì)高可達(dá) 95.4%，在芯片(piàn)成本為國(guó)際(jì)同(tóng)類產品(pǐn) 1/3 的(dí)情況(kuàng)下，最(zuì)高可提供 4.12 倍以上的實(shí)測(cè)性(xìng)能。目前，CAISA 芯片(piàn)已(yǐ)與(yǔ)飛騰，麒麟，浪潮，open 歐拉等完(wán)成(chéng)產品(pǐn)兼(jiān)容，在(zài)算(suàn)力性(xìng)價(jià)比，芯片利(lì)用(yòng)率，實測性能和(hé)處(chǔ)理延(yán)時等(děng)指標實現了(liǎo)業界(jiè)領先，為底層的 AI 算力(lì)支撐提供了新(xīn)的(dí)選擇。

▲ 全(quán)球首款可(kě)重構數(shù)據(jù)流AI芯(xīn)片(piàn)CAISA

除(chú)鯤雲科技外(wài)，全球研發數據流 AI 芯(xīn)片的團隊(duì)還(huán)有脫胎(tāi)於(yú)斯坦福大學(xué)的 SambaNova，前穀歌(gē) TPU 核(hé)心團(tuán)隊創辦(bàn)的 Groq，目(mù)前(qián)仍處(chǔ)於小(xiǎo)規模應(yīng)用階段。同時(shí)，部分(fēn)指(zhǐ)令集(jí)架構(gòu)芯片也在(zài)局部(bù)采用了(liǎo)數據流(liú)架(jià)構，比如(rú) TPU 的 Systolic Array，GPU 裏(lǐ)的 Tensor Core 等，以(yǐ)提(tí)升(shēng)芯(xīn)片利(lì)用率。由此(cǐ)可見(jiàn)，可(kě)重(zhòng)構數(shù)據流計算(suàn)作為一種新的(dí)技(jì)術路綫(xiàn)獲得市場充分認可(kě)。

放(fàng)眼(yǎn)先進(jìn)計算(suàn)產業未(wèi)來發展，白(bái)皮(pí)書(shū)強(qiáng)調，應加強(qiáng)產業(yè)鏈上(shàng)下(xià)遊各方協同(tóng)，加強核心關(guān)鍵(jiàn)技術研發(fā)，以技術驅動標準製(zhì)定，推進(jìn)示(shì)範應(yīng)用，助力產(chǎn)業(yè)加快成熟(shú)。作為(wéi)行業“排(pái)頭兵”，鯤雲科技將基(jī)於(yú)“可重構數(shù)據(jù)流計算”持續加強產品(pǐn)，解決方(fāng)案(àn)的(dí)研(yán)發迭代，為社會(huì)提供下(xià)一代計算(suàn)平台，加(jiā)速人工智(zhì)能(néng)在(zài)各行業(yè)應用(yòng)場(cháng)景落地(dì)。

*關注(zhù)公眾號“鯤(kūn)雲科(kē)技(jì)”，後台(tái)回(huí)復關鍵詞「先進計算(suàn)白(bái)皮書(shū)」，可(kě)獲(huò)取(qǔ)白皮書全(quán)文。