特斯拉创始人埃隆·马斯克预测,未来两年,人工智能产业将面临从“缺硅”转向“缺电”的转折点。这一转变揭示了生成式AI及大规模数据处理业务对电力的巨大需求。以OpenAI的ChatGPT为例,这款AI每天消耗超过50万千瓦时的电力,处理约2亿个用户请求,相当于美国家庭每日用电量的1.7万倍。此外,海量数据处理和大规模并行计算正成为“电能吞噬者”,其中超级计算机的能耗问题日益凸显。
超级计算机作为解决复杂问题的利器,其能耗问题已成其长远发展的关键瓶颈。一味追求算力而忽视能源效率,不仅削减了超算的实际价值,也使其发展受阻。专家指出,超级计算机的能耗问题需引起重视,任何技术短板都会限制算力的发挥。
面对性能与能耗的挑战,各国在追逐超算领先地位的同时,积极探索节能技术路径。美国能源部于2013年和2018年启动的“百亿亿次超级计算机”项目强调了在不增加能耗基础上提升性能的重要性。2022年,麻省理工学院林肯实验室的研究人员发现,通过优化硬件设计,如限制GPU功率,AI模型训练的能源成本可降低20%,仅稍有计算时间延长。
安腾系列超级计算机由D. E. Shaw研究所研发,以其卓越的能效比著称。以第二代安腾超级计算机(Anton2)为例,其在单个机架内提供约2 TFLOPS的计算能力,能耗仅为25千瓦,相当于一辆中型电动汽车的充电功率,性能与能效比在同类设备中处于领先水平。
安腾超级计算机的成功秘诀在于采用了以ASIC专用芯片为主的架构,这打破了传统超算依赖CPU、GPU等通用芯片的模式。通过严格限制应用范围,安腾在特定领域(如生物计算中的分子动力学模拟)展现出极强的加速性能和极低的能耗。此外,其软硬件全面定制设计,通过优化硬件布局和通信网络,实现高效的计算资源利用。
安腾超级计算机展示了专用超级计算在节能与高性能之间的平衡之道。其对分子动力学模拟的专注,以及自主研发的软硬件设计,实现了相对于通用计算机高达百倍的计算能效提升,能耗显著降低。这一成就为国内企业提供了启示:在特定高价值应用领域发展专用超级计算路线,有望在提升计算性能的同时,有效降低能耗,推动绿色、可持续的科技创新。