為領域加速、為AI賦能：中科馭數攜專用計算架構全棧式解決方案亮相雙創(chuàng)周

　　6月13日，為期七天的“2019年全國大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新活動周北京會場暨中關村創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)季活動”在中關村國家自主創(chuàng)新示范區(qū)展示中心開幕。其中，來自中科院計算所的中科馭數攜KPU-Conflux-1800 芯片、馭數加速板卡及以KPU為核心的全軟件棧解決方案亮相創(chuàng)新引領主題展。

　　中科馭數攜以KPU為核心的全軟件棧解決方案亮相創(chuàng)新引領主題展

　　隨著智能物聯(lián)時代來臨，催生了包括人工智能、云計算、邊緣計算、區(qū)塊鏈、智能駕駛、富媒體應用等大量的場景和需求。行業(yè)的數字化帶來了數據量的爆發(fā)性增長。據美國發(fā)布的《2016-2045年新興科技趨勢》預測，全球數據量自2015年開始每兩年翻一番。與此同時，芯片的運算能力在經過了半個多世紀的“工藝-架構”雙輪驅動后，工藝已不斷細化到逼近一定的物理極限。

　　中科馭數創(chuàng)始人兼CEO鄢貴海表示，目前，芯片晶體管密度在近三年的年化增長率僅為3.5%，基本上已經宣布了摩爾定律的失效。而5G技術帶來的“端云一體”催生了數據處理的剛性需求。尤其是在金融、人工智能等熱門領域，有幾乎超過九成的數據，因算力不夠導致不能被利用。此外，數據信息的格式多樣性，也造成了數據在處理和管理上的信息孤島。不僅影響了效率和數據價值，同時也在限制行業(yè)發(fā)展。

　　據了解，目前硬件算力的提升，主要還是依靠物理設備的堆積部署。比如用通用處理器CPU+特定應用加速的協(xié)處理器來共同處理海量數據，目前已廣泛應用的有GPU(圖片處理器)、VPU(視頻處理器)、MPU(運動增強處理器)、APU(音頻處理器)等大多與多媒體的編碼解碼相關的協(xié)處理器。據Gartner，IDC等分析機構預測，到2020年，在服務器市場，協(xié)處理器總的滲透率將超過5%，除GPU以外的協(xié)處理器滲透率也將超過3%。

　　專用處理器的發(fā)展機遇

　　然而面對應用的多樣性和數據的復雜性，數據數量和數據格式都呈爆發(fā)性的增長，導致芯片運算的“高性能”和“通用性”，始終處于“不可兼得”的狀態(tài)。主流所使用的WINTEL (Windows+Intel)模式，在應對今天應用多元化的場景時，也確實體現(xiàn)出很多局限性。因此，如何平衡二者的性能，并做到易落地的實操性，就需要技術上的創(chuàng)新和產品上的實踐。

　　鄢貴海表示，當前，已經有一些資深的行業(yè)人士發(fā)現(xiàn)，通過打通底層基礎硬件架構和上層應用的“全棧式”研發(fā)，定制不同的多元化解決方案，將會變成產業(yè)非常重要的組成部分。目前絕大多數企業(yè)仍然只能選擇以各類通用CPU為核心的服務器，即便在利用率低下、購買及使用成本高昂的情況下，仍然別無選擇。此外，現(xiàn)有針對通用計算的軟件棧極為復雜，對于專用加速器而言還是過于厚重了，不僅影響系統(tǒng)執(zhí)行效率，也不利于縮短產品上市的時間。 所以這種“全棧式”的接入形式將是應用驅動的計算范式的典型特征，從根本上掃清專用加速器計算的落地障礙。

　　國內目前的一些新興創(chuàng)業(yè)企業(yè)，主要都是備受矚目的AI專用加速芯片供應商。但是對于例如金融，數據庫，轉碼，網絡安全等應用，不僅僅需要AI技術，更需要針對這些具體應用的加速方案。AI芯片的供應商可能很難用AI芯片的設計模式或特性去適配不同領域的加速應用。另外，在一些領域也有一些廠商通過FPGA的形式提供專用的加速方案。這種方式可以相對靈活的滿足不同領域里客戶的不同定制化要求，但是也很難做到跨領域。

　　為了高效解決特定領域的海量數據處理問題，脫胎于中科院計算技術研究所的中科馭數從底層核心技術出發(fā)，以專用芯片架構為核心，創(chuàng)新性地采用軟件定義加速器的技術路線，實現(xiàn)軟硬件協(xié)同的高效解決方案。其主要核心技術KPU(即核處理器)，是專為加速特定領域核心功能計算而設計的一種協(xié)處理器。 中科馭數CTO盧文巖博士解釋到 KPU以功能核作為基本單元，直接對應用中的計算密集性應用進行抽象和高層綜合，實現(xiàn)以應用為中心的架構“定制“。一顆KPU根據需求可以集成數十至數百個功能核。在運行機制上，采用“數據驅動并行計算”的架構，運行過程中通過數據流來激活不同的功能核進行相應計算。從而可以實現(xiàn)“功能核”到運算需求的“一對一”服務，保證效率。

　　據鄢貴海介紹，結合團隊的技術成果，在過去一年多里，中科馭數主要在金融，數據庫加速，視頻轉碼，網絡協(xié)議轉換四個重點市場進行研發(fā)投入。其中，作為第一代專用處理器芯片，本次參展的KPU-Conflux-1800定位金融領域，集成了20余種kernel類型，主要針對時間序列處理和數據庫應用領域設計，同時支持24路數據流并行處理，峰值性能高達3.2TFLOPS，功耗僅8W，具有極高的效能比。在完成研發(fā)后交由中芯國際55納米工藝流片，于7月底拿到樣片。

　　中科馭數CEO鄢貴海為發(fā)改委領導做產品演示

　　除了KPU-Conflux成功流片，中科馭數已經完成和三級金融機構的多家頭部客戶的技術溝通，并與客戶達成了戰(zhàn)略合作意向，將很快在客戶的仿真系統(tǒng)中實測。目前合作伙伴包括鄭州商品交易所、上海證券交易所、中泰證券、新湖期貨、微眾銀行等眾多金融機構。根據目前情況，針對TOE和數據庫加速的兩款產品最早投入商用，預計19年底至20年年初逐漸進入量產。此外，其還將關注人工智能在金融計算，數據庫，視頻轉碼，網絡協(xié)議轉換中的應用，提供專用計算加速+AI的綜合解決方案。值得一提的是，KPU專用加速芯片將幫助填補我國在計算加速協(xié)處理器領域的空白，并且有可能成為世界先進隊列里的一員，實現(xiàn)在專用計算加速領域的超車。

　　據了解，作為第五個全國雙創(chuàng)周，本次活動以“匯聚雙創(chuàng)活力，澎湃發(fā)展動力”為主題，展出面積超過1.8萬平方米，匯集三百余個項目展示亮相。不僅涉獵新一代信息技術、人工智能、集成電路等一批具有北京水平的“高精尖”硬科技成果，還呈現(xiàn)了一批高科技的惠民項目。

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