2024数字科技前沿应用.docx
《2024数字科技前沿应用.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2024数字科技前沿应用.docx(132页珍藏版)》请在课桌文档上搜索。
1、2024数字科技前沿应用过去一年,我们见证了数字科技的加速度。每个人都身处变革巨浪之中,既对大模型的突破进展无比兴奋,也对未来充满了无限憧憬。新年伊始,眺望未来2-3年的科技趋势。我们正驶向一个由连接衍生交互、由计算催生智能的时代。高性能计算、量子计算、云计算和边缘计算这“四大计算”融汇贯通,正催生全新的计算范式。通用人工智能渐行渐近,大型模型走向多模态,Al智能体可能成为下一代平台,”AI科学家”有望加速问世。全球已达共识,Al治理将引领我们踏上更智慧、更安全的未来。机器人演进加速,灵巧手让人形机器人更敏捷、更像人。Al与生命科学的交融,将帮助我们洞察更多的生命奥秘。我们会进入一个3D、全真
2、在场的新世界。脑机接口不仅在医疗实现突破,正拓展至更多的互动场景。或许不久的将来,我们将亲自见证意识上载从科幻成为现实。手机卫星电话、垂直起降飞机将改变我们的应急方式和出行模式。交通网、信息网、能源网的融合,将推动智能、绿色的能源变革。未来已来,一个充满韧性和重塑的全新时代即将揭开序幕。让我们拥抱变革,共同谱写人类与科技和谐共生的新篇章!Tencentitib力M202620211MMD+自计UJDT5?计算重塑BSKitwn-MII0智能升维aswaAF三A.A,*三数字科技星图鸿DIGITHLTECHHOLOGySTHRCHRRT/沉浸交互R*fil.Mfltt.XXKBK*未来连接城建通
3、7.evo.Ctiaerf?或外侨natt)Xtt3H舄O.,植”“2I.国回鼻灯的i*4*WMRWi.jnaeR.文*为.AtW一二他/、,2-JMGC引CTfBTWl21“二::配:f*Mttfi*!Md4JftttaesnJ,1.WW*l“Z检本wm6VtS10iCM*e一38,Ie1.”三6GWW三IWUI*.-一nfS:巩.三串H串Ge*NItIm83*HflU丽BJSB境BHIfVTL技术影响力KW1B*g技术成熟度B目录一、计算重塑高性能计算的四算聚变”二、智能升维多模态智能体加速AGl进程Al加速人形机器人手、脑“进化Al+基因计算解读生命密码三、沉浸交互数字交互引擎激发超级数
4、字场景脑机接口从医疗突破迈向交互革命沉浸式媒体催生3D在场四、未来连接星地直连通信推动泛在网络覆盖eVTOL加速空中出行奔赴新时代多能流实时协同重塑虚拟电厂高性能计算的I算聚亦”本章节与行业机构光子盒联合研究推出高性能计算的“算聚变”今年,全球各地高性能计算集群迎来向2.0架构(CPUGPU)的升级潮,高性能计算集群、量子计算、云计算和边缘计算的四算融合也成为高算3.0演进的新趋势,衍生新一轮科技探索。高算相关研究机构和企业纷纷加大了在计算单元、存储、网络互联、软件中间件、算法等关键技术上的科研投入以适应新形势,并努力寻找穿越内存墙”的有效路径。未来几年,高性能算力应用将爆发,以人工智能和科学
5、计算模拟为代表的应用算法、软件、以及相关的研究成果和记录将迎来一轮刷新。加之可持续计算的加大投入,高性能计算技术应用发展呈现快演进、重效能的新形势。量超云边高性能计算3.0将以高性能集群为基础,融合量子计算、云原生和边缘高性能,形成并行与分布式一体的计算架构。破墙而出模拟一切处理器、存储和网络等关键硬件技术,正在不断进化、重组甚至 是革新,试图突破现有的性能瓶颈,其中存算一体技术为后冯 诺依曼时代”提供新的发展路径.计算机模拟,因为算力的提升、软件工具的迭代、以及与人工智 能的结合,将成为大语言模型之后、迭代最快的应用发展路径。持续高企的耗能,使得计算能效成为可持续计算的重要指标, 高性能计算
6、各个层面为降耗提效”加紧探索。发展阶段与大事件1.0:CPU为核心计算单元2.0:CPU+GPU成主流3.0:CPU+GPU+QPU异构计算集群2023chronicle of events大事记纠错量子技术实现盈亏平衡点盘古气象模型投入首个RISCV高性能服务器集群交付 最新E级高性能计算机Jupiter开建2月,GoogleQuantumAl团队在自然杂志上发表名为通过扩展表面码逻辑量子比特来抑制量子错误的论文,证明将多个量子比特分组合成为一个逻辑量子比特的纠错方法可以提供更低的容错率,进而证明量子纠错达到盈亏平衡点”,量子计算机将“越纠越对”。这是量子计算发展的重要里程碑,为实现通用计算
7、所需的逻辑错误率指出了新的途径.7月,欧洲中期天气预报中心(ECMWF)发布了4月和7月进行的对比测试报告,将华为盘古气象模型于欧洲数值模型进行了对比.报告显示,盘古气象模型在一系列精度指标上展现出优势,在处理气象学家关心的极端天气预报方面表现出色.其1小时-7天的预测精度均高于传统算法OPeratiOnalIFS,同时预测速度提升IoOOo倍.相关论文也发表在自然杂志.9月,算能与山大共同研发了面向高密度计算和数据中心场景的RISC-V融合服务器集群方案正式交付,这是RISC-V在数据中心的首次商业落地,标志着RISC-V正式迈入高性能计算领域.该集群共有3072核,采用48颗算能科技SG2
8、042RISC-VSoC64核CPU芯片.10月4日,欧洲高性能计算联合组织Eur。HPC启动了欧洲第一台百亿亿级高性能计算机JUPlTER建设.该系统专为科学和M领域的最大可能模拟和人工智能应用而设计,预计2024年推出.aPlTER采用了当前最先进的高性能计算技术方案,包括欧洲自研CPURhea、英伟达GH200、液冷机柜等,此外系统还预留了量子计算和神经形态计算的扩展规划.高性能计算市场趋势(单位 百万美元)60000 oooo 4O0 30000 20000 IO(XX) KKB aM 研 ffiW IQOL55 *杓未来5年,高性能计算传统市场的CAGR将维持在8%,而高算云服务的C
9、AGR将超过18%.合并市场总量预计将在2027年达到592亿美元.数据来源htp!ypenOnrCsearchCQmwp-cq11h)ntUPloads/2023/11/EJoSCChHPCMarkeI-UPdaIe-IntrodUelIOnHyPenOn-ReSearCh-SC23-BrelinQ.DcH冯诺依曼架构下,限制高性能算与T展的“内存墙”越发明显https:/medium.coE/risegb/ai-and-memory-wall-2cb4265cbb8技术热点容错量子计算机RlSe高性能计肾量子计算软件开发工具包集群全柜化连接与测控技术Al+科学计算模拟量子计算飒以器浸没式相
10、变边缘高性能计Jl液冷技术量子云平台近存计理神经形态计黄高性能5服务量超融合分布式高性能计苴NISQ量子存储器硅光集成芯片量子机器学习3年以上23年以上0-1年以上影痢力中等影德力大JK电力大信息与计算科学T集成电路设计与系统T量子信息科技算融台,衍生新技术路径趋势要点7:高算集群、量子计算、云计算和边缘计算 随着高性能计算机群不断引入Web服务和容器化等云计算技术,以及云计算平台开始提供分布式高性能虚拟机服务,两者技术栈开始迅速同化; 传统高性能计算与量子计算的融合,成为未来高性能算力跃升的高潜路径,世界各大研究机构纷纷开展试验; 量子计算系统的扩展引入了集群的思路,量子云平台将成为量子计算
11、软件开发和应用探索的重要基础设施; 高性能、低功耗的芯片技术正在培育高性能边缘计算的基础,云边协同的分布式架构将成为高性能计算未来的典型架构之一。云超同化量超融合量子集群出现、云服务普及高性能计算走向云边协同高性能算力的充分利用,云计算技术的引 入是必要选择。现有高算集群云原生化脚 步进一步加快,如IBM云原生高算VHa, 以及AWS和英伟达联合的PrOjeCt Ceiba;量超融合成为行业共识:通过将计算任务在 量子计算机和高性能集群之间进行分解和调 配,实现量超协同,在大幅节约资源的情况 下,双向发挥量子计算机和超级计算机各自 优势。预计连接两者的量子测控系统将成为 量超融合“三步走”的关
12、键系统之一.量子计算集群出现:IBM公布可扩展量 子计算系统 IBM Quantum System Two,引入模块化架构和计算机集群设 计,可让系统容纳IoOOo个量子比特。另一方面云计算平台对于并行十分布式的 高性能计算方案实践,也展现了进一步释 放现有算力价值的可能.比如谷歌云提出 算力多切片训练”方案,以实现超出一 股高算集群负载的超大规模Al训练。2023年11月,芬兰VTT技术研究中心开放子计Il机. 并通过LUMlfiI8计Jl机遵行访问2023年9月,本海子与上海、郑州机构/公司共丽 造了中Sl营个超融合”先迸计首平台高性能边缘计算(HPEC)成长中:目前 HPEC单点算力可达
13、千万亿次每秒,自动驾 驶和机器人是典型应用场景。除传统计算平 台外,神经形态芯片、光电计算芯片等新技 术的成熟也在不断樨升边缘算力和能效.用M神鳗形态芯片 NorrthPoIe 比相同 副粗的CPU芯片能 物1升25倍,将在 自动驾驶等场景试点.Snapdragon可以运行文生!大 横悭的朝龙8Gen3 很快樗面世.清华大学研发的ACCEL 光电计算芯片在槐嵬Al 任务中,比同用途常规芯 片快三千余偌,能效IS升 四百万余倍.量子云服务普及:这有助于上层软件和 应用的高效研发。全球已有超过20家机 构推出该服务,机构从整机公司(如 IBM),发展到云服务商(如AWS), 再到科研院所(如北京量
14、子院)。云边协同:为获得实时计算决策以及更高的 信息安全环境,将部分数据处理、模型训练 以及推理等工作,从数据中心/云平台迁移 至云边协同架构下,是必要的技术路径.趋势要点2:高性能芯片多元发展,QPU发展由数量转向质量既谷歌和亚马逊,微软、Meta今年先后发布自研高性能芯片;而老牌芯片公司也相继补齐CPU和GPU产品矩阵;同时,ARM和RISC-V芯片1QQOQ在高性能领域的应用探索也在增加,高性能芯片性能之争加剧;冯诺依曼架构的“内存墙越发明显,业界纷纷采用存算一体技术,提升现有芯片性能的同时,研发神经形态计算芯片,探索破墙”之路;-w三-*三WWJ量子比特制备的各条技术路线均有进展,竞争
15、更加激烈;而芯片互联、逻辑量子比特制备等突破,显示量子计算芯片发展开始追求质量和实用。-OO-O芯片技术多元化发展加剧存算一体,突破“内存墙量子比特制备路径之争将更激烈QPU发展从数量到质量众多科技企业纷纷加入高性能芯片大 战的同时,芯片技术的多元化发展进 一步加剧.多条技术路径并迸:超导、离子阱、光量子、 冷原子等路径均有进展,竞争将更激烈.滩软的ARM架构 CPU CobaItIOOMeta RISC-V 架构SoC Al HQ5片英伟达、ImeL AMD等纷纷采用HBM和 LPDDR等内存技术实现近存计算,内存带宽 突破5TBs,算力再提升。AMD MI300X采用英伟达Grace CP
16、U采用192GBHBM3e 内存96OGB LPDDR5X 内存鹿能科技日前向山东 大学交付国内首台 RISC-V服务器集群, 该集群拥有48颗 RISC-V高性他芯片 SG042.QUantInUUm 推出 32?tt 特 GHZ状态的新一代H2离子防量 子计算机.川S三号首次突破255个可控 M国干级量子计算机达成:IBM 发布了 1121量子比特的 Condor 处理器;Atom COmPUting将在24年推出全 球首台超过IOOo量子比特 的中性原子量子计算机.芯片互联出现:IBM发 布133比特具备互联结构 的Heron处理器.这是 国际首次完成芯片互联 的结构,模块化量子计 算机
17、时代即将至悚.位于菊萄牙的高性能 计舞集群DeUCallOn 将采用高士通的 ARM架构高性能芯 片 A64FX.:神经形态计算(Neuromophic Computing) :是后冯诺依曼时代突破内存墙”的重 ;要计算技术路径.受人类大脑原理的启发, :神经形态计算芯片通过存内计算(Compute in Memory)方式,实现高算力的同时实现 ;超低功耗。目前该类芯片尚处研发早期, Intel, IBM,中科院和清华等发布阶段成果.Intel推出名为TUnnelAWS (亚马逊)发布超导量子芯Falls.含有12个娃自度片,提出“主动+被动.纠错方案.子比特的子芯片.专注提升纠错能力.逻辑
18、量子比特制备突破:哈佛大 学、QuEra 、 MIT和NIST/马里 兰大学联合实现在48个逻辑量子 位上执行复杂纠错量子算法.趋势要点3:云原生技术将释放高性能算力潜能,科学计算模拟应用大量增加云原生技术的加快普及,以及虚拟化和容器化技术与传统计算变成平台的结合,将加快Al计算和传统科学计算应用的大规模迁移,高性能算力的潜力将进一步得到释放;.一一一ao人工智能大模型的研发、科学计算应用软件的迁移,以及科学计算建模算法与人工智能技术的结合,将比预计的快许多,科学家和科研团队的生产力将迅速提高,科学研究将迎来快速进步的新形势。云原生技术加快普及科学模拟应用和成就将迎来大爆发更多高算集群尝试LL
19、M训练云平台HPC云服务容器眼努计算平台谷歌云H3, A3GKECUDATPU v5e亚马逊云EC2 UltraCLusterEKSOpenCL微软云NC H100 V5AKSOpenACC英伟达云DGX CloudNCT+IBM云VPCKSOpenMP腾讯云THCCTKESYCL阿里云SCCACKROCm百度云CHPCCCE华为云GACSCCEOneAPI云平台容器服务将加快对高性能计算服务的支持,并进一 步兼容CUDA等并行计算平台,为用户提供高度自动化的 高性能计算工作环境,大大提高研发和实验效率.算力骤增,算法升级:传统高算集群正在迅速的向CPU+ GPU的 计算架构升级,如芬兰的LU
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2024 数字 科技前沿 应用
链接地址:https://www.desk33.com/p-1083264.html