导论

随着人工智能的快速发展，其涉及的领域越来越广，交叉的学科越来越多，尤其与大数据、物联网和云打算等新兴技能的结合越来越成为研究的热点。
随着其处理的工具和任务的不断增多，其打算速率问题日益成为制约其发展的重点。
如今，高性能打算已经得到了长足的发展，并且已经成熟地利用在大型科学打算、繁芜数据处理等各个方面，但其紧张面向一个巨大而繁芜的科学整体问题，对多用户和多任务的处理能力还有待提升。
如果将人工智能的优化能力和高性能技能的打算能力相结合，将大大提高人工智能的处理数量和高性能打算的拓展能力，这将是未来具有机遇和寻衅的新兴技能发展契合点。
本文就两种技能的相互结合上风以及结合中的难点进行剖析，并进行未来展望，希望能供应一个办理问题的新思路。

01 人工智能和高性能打算

各自的特性和上风有哪些

AI），人工智能是指人造的机器实现智能处理，现在一样平常用打算机编程来实现人工智能技能。
简言之，人工智能便是让机器或者系统能够像人一样思考并办理问题。
人工智能的运用领域非常之多，涉及的方向也非常之广，如今在人脸识别、图像处理、智能机器人等日常生活得到广泛运用。
软硬结合以及算法的挖掘是人工智能发展的根本。
高性能打算（HPC）一样平常是指通过大型打算机如超级打算机，在巨大的打算能力和存储能力的根本上，对繁芜而弘大的科学问题进行并行高速处理。
高性能打算的核心在于设计高效打算架构来对一个整体的问题进行拆解，用不同的打算节点同时进行打算，即一种分而治之的方法提高运算的速率，比如对环球的景象预报系统的及时快速处理。
但高性能打算必须基于超级大的打算能力和超高的耗能之上。

02 人工智能为什么须要高性能

打算的支撑？

当人工智能中机器学习有巨大的数据和演习任务时，比如北斗三号环球卫星导航的智能图像识别，有环球如此弘大的卫星图像资料，要处理的数据量非常巨大，单靠数据挖掘和图像处理上的优化虽然能够提高遥感系统的准确性，但很难担保卫星遥感的及时性，也便是打算的韶光过长，不利于卫星的及时导航和紧急情形的急速反馈，这就须要高性能打算机对数据进行并行快速处理，来知足卫星的及时反馈哀求。
人工智能对多用户和大数据的处理如环球极度景象预测、核爆仿照和智能导航等须要有极大的数据处理能力的高性能打算机的支撑，并随着用户和数据的增多需求越来越强烈。

图1：利用高性能打算的人工智能

03 高性能打算为什么须要

人工智能的负载？

众所周知高性能打算的代表是超级打算机，目前超级打算机现在表现最好的是美国能源部下属的橡树岭国家实验室的‘Summit’超级打算机，其运算速率可达每秒进行200千兆次浮点运算，一秒的运算相称于一个一样平常电脑30年的打算能力。
其打算速率是‘光速’级别的，与其无与伦比的打算速率比较，其人工智能的运用能力也是超乎想象的。
‘Summit’的设计之初就将人工智能作为其运用方面的重点，以人工智能的运用牵引设计了CPU+GPU的异构构造，每个节点带有六块Telsa V100运算加速卡，也便是我们平常说的显卡，里面内置有用于深度学习运算的TelsorCore。
设计负载于人工智能上的构造，实在是为了运用在医疗康健、物理原子能打算和基因工程等方面的人工智能的优化处理，不仅打算速率极其快而且打算结果的精度也非常高，有极大的经济和国防带动效应。

在未来，‘Summit’还将利用人工智能技能处理超导体、新兴材料和宇宙天体元素的剖析和仿照实验，这对付已有高速打算能力的超级打算机带来了新的发展思路，即让超级打算机警能化。
将人工智能引入高性能打算也有助于提高科学打算的精度，如极度景象台风、暴雨的精准预测；也能够对大数据和云打算供应有力的高速智能处理，如汽车智能导航的全体城市的调度和方案，都可以在一台超级打算机上完成。
通过人工智能的负载，超级打算机能够更好地发挥其打算能力，并且运用到更多的领域和技能之中。

图2：负载人工智能的高性能打算机‘Summit’

04 人工智能与高性能打算结合的

寻衅与难点有哪些？

人工智能与高性能打算的结合有很多的运用处景和很大的技能上风的凑集，但是两者的结合也存在很多难点和寻衅。
首先，高性能打算作为一个传统技能，其主流运用范围在科学工程打算，然而人工智能作为一个还在发展的技能，目前没有系统的理论框架根本和成熟的数学理论支撑，两者的结合在框架和理论还没有一个整体的顶层设计，以是结合起来还须要这两个方面都有很大成绩的人才。
其次，硬件和软件的结合也是一个寻衅。
运用于人工智能的高性能打算的关键问题紧张在打算机架构的设计和适用于AI的芯片以及专用的软件的发明上。

我国超级打算机的软件运用本来就远远掉队于其打算速率的发展，在考虑人工智能上更加缺少根本，在新一带的E级超级打算机的研发上，险些没有考虑人工智能的成分，纯挚地追求打算速率却不考虑其打算速率的实用性，其运用效率将大为低下，运用代价没有得到相应的提高。
还有，在措辞的利用上，如何结合高性能打算的措辞和人工智能灵巧的措辞也是一个难题。
高性能打算的措辞主流是Fortran/C，其打算韶光迅速，但语法刻板；广泛运用于人工智能的Python语法灵巧，但数值打算效率不高。
如何结合这两种措辞的上风，通过稠浊利用来让这两种措辞的上风发挥到最大，这也是未来须要办理的主要课题。

05 人工智能与高性能打算结合的

前景展望

人工智能和高性能打算都是未来发展的重点，虽然两者各有侧重，但是如果将两者的上风结合在一起，就能各取所长补其所短，能更快更智能地办理目前存在的很多问题。
我国的超级打算机已经走在世界的前列，但是运用于人工智能的软件和硬件都很少，而且缺少从运用的角度去办理工业和企业实现存在的运用难点，超级打算机的潜力没有得到充分的开释。

如果从人工智能的角度去利用高性能打算机，在运行快的根本上能够运行得聪慧起来，这将大为提高高性能打算机的科学研究能力和实际的经济效果，而且能够带动我国极其须要的软件设计人才的培养和芯片生产工业的发展，并为我国着重发展的新材料研究、航空航天器设计、基因工程探索以及量子打算仿照等国防和关键领域的发展带来新的技能支撑和解决方案。
可以预见，人工智能和高性能打算的结合将是未来发展的一定趋势。

注：原文来源网络，文中不雅观点不代表本"大众年夜众号态度，干系建议仅供参考。

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