算力经济时代,如何构建高质量、可持续发展算力平台?
算力作为最为重要的生产力之一,已逐步成为和水、电、燃气一样的基础资源。特别是ChatGPT的爆火出圈,以大算力、大模型、大数据为核心的生成式人工智能引发全社会广泛关注,极大地拉动了对算力的需求,进一步“引爆”了算力服务市场。据IDC预估,未来五年全球算力规模将以超过50%的速度增长,到2025年整体规模将达到3300EFlops。
2018年,益企研究院开启数字中国万里行,至今实地考察了位于全国一体化算力网络国家枢纽节点的几十个数据中心,并推出《2023新型算力中心调研报告:算力经济时代·数字中国万里行》。算力服务的快速崛起,意味着我们进入了算力经济的时代,以数据中心为载体的新型算力基础设施是算力经济时代传统产业数字化转型的关键力量。如何面对高质量、可持续发展要求所带来的机遇和挑战,成为算力平台供应商需要考虑的问题。
为此,益企研究院联合戴尔科技集团、英特尔共同开启算力经济与可持续发展高端沙龙。第十四届全国政协委员、九三学社中央科技专委副主任、中国科学院计算技术研究所研究员、益企研究院首席专家顾问张云泉博士,戴尔科技集团大中华区信息基础架构解决方案事业部资深总监席与琛、英特尔SMG全球客户部资深客户经理罗艺,益企研究院创始人张广彬,与来自金融、制造等行业领域的专家,共同就算力经济时代的算力平台技术演进、构建绿色可持续发展数据中心进行深入探讨和交流。戴尔科技数据中心架构师高天旭主持本次论坛。
算力经济时代
构建可持续数据中心
张云泉博士于2018年正式提出“算力经济”这个概念,算力经济是数字经济衍生的一种新经济形态,以数据作为主要生产要素,通过算力、算法、算效等技术创新,促进数字经济与实体经济深度融合,实现效率、效能、质量提升和经济结构优化升级。
第十四届全国政协委员、九三学社中央科技专委副主任、中国科学院计算技术研究所研究员、益企研究院首席专家顾问 张云泉博士
目前我国目前已经基本形成较为完整的算力服务产业链,算力服务产业链主要包含四类参与者:一是算力设施提供者,二是算力生产者,三是算力运营者,四是算力消费者;他们共同闭环成为一种商业模式。
算力设施提供者主要是算力生产所需软硬件设备的供应方,为算力直接生产者提供了丰富的资源选择与资源积累。作为承载算力和存力的基础设施,数据中心行业获得了巨大的发展机遇。
戴尔科技集团大中华区信息基础架构解决方案事业部资深总监 席与琛
在戴尔科技集团大中华区信息基础架构解决方案事业部资深总监席与琛看来,国家对PUE提出越来越高的要求,数据中心作为算力经济的载体,在满足算力不断提出更高要求的前提下,为保证正向的算力资源与经济的投入产出比,传统数据中心必须转型为可持续性数据中心。而绿色低碳、智能冷却成为可持续数据中心的重要参考指标。在满足客户算力要求的同时,要考虑算力效率与算力密度,即单位功耗可以带来多少算力、单位面积可以带来多少算力,这涉及产品设计,以及如何用技术来实现这些理念。
多维度技术创新
从源头构建绿色低碳算力
为了将可持续数据中心落地,顺应绿色数据中心的建设和发展趋势,戴尔科技践行绿色理念,持续进行绿色创新实践,不仅将绿色供应链管理提高至战略高度,并将其纳入集团发展规划,积极研发绿色节能的创新型技术、产品与解决方案,帮助企业顺利实现绿色低碳转型。
首先,戴尔在制造环节就降低碳足迹源头。在今年3月份,戴尔厦门工厂屋顶分布式光伏发电一期项目竣工,工程总面积达1.6万平方米,装机容量达1.9兆瓦。席与琛表示,待二期项目完成,这两个系统每年将产生388万千瓦时的可再生电力,可以满足厦门两座工厂白天100%的电力需求,全年可减少2500吨温室气体排放。
不仅如此,戴尔科技是全球第一个根据服务器实际使用状况来提供碳排放计算的服务器厂商。借助带有电源管理器的OpenManage Enterprise,用户可以真正受益于数据中心级别的冷却效率,实现碳排放能源洞察,提高可持续性。
目前,戴尔在绿色可持续发展过程中,从设计、构建、运输、使用、回收等多方面实现了产品全生命周期的管理,并在绿色设施运营体系建设和供应链等诸多领域坚持可持续发展的实践。
面向未来
液冷技术匹配数据中心降耗需求
随着数据中心的规模扩大和计算密度增加,服务器的散热需求变得越来越高,传统的空气冷却系统已经无法满足这种需求。因此,液冷技术逐渐成为数据中心的热门解决方案,液冷服务器通过利用液体冷却能够提供更高的散热效率和能源利用率,实现更好的性能和能效的平衡。
席与琛表示:“由于液冷数据中心IT与基础设施是紧耦合模式,过去IT不怎么关心的冷却系统现在变成了强相关,IT、冷却、电力、空间这四个作为数据中心的架构核心要素,牵一发动全身,液冷数据中心在我们视角是一个定制化的系统工程。”
为此,戴尔能够为数据中心用户在液冷项目规划、交付、运维等过程中对项目的可靠性进行全方位的评估、反复测算,并作出必要调整,以达到液冷项目的预期。
戴尔科技数据中心架构师 高天旭
戴尔科技数据中心架构师高天旭介绍,在创新解决方案方面,戴尔科技能够提供冷板式液冷解决方案。冷板式液冷系统主要是由冷板、液体分配管路、热交换器、冷源等部件构成。冷板式液冷将热量传递给循环管道中的冷却液体,通过液体本身的制冷特性将服务器产生的热量带走,提高冷板的冷却效率,大幅度降低能耗。
不仅如此,戴尔科技还提供了浸没式液冷解决方案,将发热的电子元件浸没在冷却液中,依靠液体流动循环带走热量。据悉,截至2022年第四季度,戴尔科技集团已经在世界各地的多个数据中心成功部署了浸没式液冷解决方案。在中国,戴尔科技集团帮助武汉某高校的超算数据中心通过浸没式液冷技术实现了1.049的超低PUE。
面向未来
芯片加速打造高质量、可持续算力
英特尔SMG全球客户部资深客户经理罗艺表示,英特尔会针对不同的工作负载进行量身定制,以支持特定工作负载的需求。在通往更高质量算力的过程中,英特尔实现了CPU路线加GPU路线的双管齐下。
英特尔SMG全球客户部资深客户经理 罗艺
制程的发展是半导体发展的基石,也是算力稳步增加的基础。英特尔提出了四年五个节点的计划,推进处理器性能的快速增长,包括增加核心数和提升单核的性能。为了解决这一难题,为了算力的绿色可持续发展,英特尔也会进一步优化能耗,除了通过制程进步改进能效比,英特尔还会针对不同应用的需求提供不同的产品,譬如从2024年起,可为数据中心提供基于能效核或性能核的至强处理器。
除了增加核心数、提升单核性能,处理器的效率提升还包括为特定负载提供加速器。以英特尔第四代至强可扩展处理器为例,它带来五大加速器技术:针对AI的推理和训练的先进矩阵扩展 AMX技术;为数据库尤其是内存数据库增加数据读取带宽的内存分析加速 IAA技术;针对数据迁移场景相关应用的数据流加速器 DSA技术;针对多核环境下对数据包和访问请求调度的动态负载平衡器 DLB技术;以及对涉及安全加密、大数据量的压缩和解压缩场景进行加速的全新CPU内置QAT技术。
计算能力与内存容量、内存带宽相关,从CPU发展来看,在过去十年中,内存带宽成为许多工作负载加速的瓶颈,GPU的内存带宽很高,但是显存容量低。英特尔通过打破内存带宽瓶颈实现绿色可持续发展。英特尔发布了采用HBM技术的x86处理器——英特尔至强CPU Max系列,通过在CPU内部提供高带宽高性能的内存,来解决现在内存性能瓶颈的问题。对于目前的大语言模型场景而言,需要大容量而且是高性能内存,Max系列尤其适合6亿到13亿参数的模型场景。
随着各类AI芯片、硬件加速器不断涌现,异构计算已经成为整个行业最重要的趋势。oneAPI作为一种开放式的可选方案,提供了一个通用、开放的编程体验,让开发者只需要开发一次代码,就可以让其在跨平台的异构系统上执行,底层的硬件架构可以是CPU、GPU、FPGA、神经网络处理器或其他针对不同应用的硬件加速器等,从而充分释放硬件的性能潜力。
英特尔Flex系列GPU解决方案堆栈通过oneAPI实现,能让开发人员摆脱封闭编程模式带来的经济和技术负担,让用户得以开发开放的、易于移植的代码,更大限度地利用多种跨英特尔CPU和GPU的组合。英特尔Flex系列GPU适合流媒体处理、媒体 AI分析、云游戏和虚拟云桌面这四个应用场景。
英特尔一直通过与庞大的合作伙伴生态系统携手合作,提供了多种基于通用、开放式基础设施构建的创新、智能技术和解决方案,益企研究院也曾对搭载搭载英特尔第四代至强可扩展处理器戴尔PowerEdge 16G服务器、支持英特尔Flex系列的PowerEdge 15G服务器进行过测试验证。
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随着AI大模型进一步发展,算力需求愈发呈指数级增长,高算力往往伴随着高能耗,这对于算力使用效率、数据中心绿色低碳发展提出了更高的要求。
益企研究院创始人 张广彬
益企研究院创始人张广彬在总结分享中也提到了绿色数据中心的重要性,他表示:“既要把握算力蓬勃发展的趋势,也要符合国家双碳战略的要求,数据中心需要加快向具有创新技术、强大算力、超高能效、更加绿色安全为特征的方向演进。”
作为全球领先的IT基础设施产品、方案及服务提供商,戴尔将继续可持续数据中心战略的深入,持续在绿色技术和产品创新、绿色标准及评价方法等方面积极探索与实践,为各行业实现节能降碳目标提供可持续的绿色算力支撑。