科技云報(bào)道：從“算力核彈”到生成式AI，新紀(jì)元還有多遠(yuǎn)？

科技云報(bào)道原創(chuàng)。

“我們需要更大的GPU”！

3月19日凌晨，一年一度的“AI風(fēng)向標(biāo)”重磅會(huì)議——GTC 2024如期而至。

英偉達(dá)CEO黃仁勛在大會(huì)上發(fā)布了包括新一代加速計(jì)算平臺(tái)NVIDIA Blackwell、Project GR00T人形機(jī)器人基礎(chǔ)模型、Omniverse Cloud API、NVIDIA DRIVE Thor集中式車載計(jì)算平臺(tái)等在內(nèi)的一系列突破性科技成果。

其中，NVIDIA Blackwell作為英偉達(dá)的“王炸”力作，再次將AI芯片的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)推向了新的高度。

緊接著，NVIDIA和亞馬遜云科技宣布了雙方的擴(kuò)展合作，Blackwell將很快登陸亞馬遜云科技，并與亞馬遜云科技引以為傲的網(wǎng)絡(luò)連接、高級(jí)虛擬化和超大規(guī)模集群等領(lǐng)先技術(shù)結(jié)合，為數(shù)萬(wàn)億參數(shù)規(guī)模的大模型推理工作負(fù)載帶來巨大的性能飛躍。

萬(wàn)億級(jí)參數(shù)規(guī)模正處在當(dāng)前全球頂級(jí)大模型的實(shí)際參數(shù)區(qū)間，也許用戶很快就能在各種生成式AI應(yīng)用中體驗(yàn)到新硬件帶來的提升。

“王炸”AI芯片誕生

訓(xùn)練萬(wàn)億參數(shù)級(jí)別的大模型，需要多大規(guī)模的算力？

在GTC現(xiàn)場(chǎng)，黃仁勛首先算了一道數(shù)學(xué)題。以O(shè)penAI最先進(jìn)的1.8萬(wàn)億參數(shù)大模型為例，該模型需要幾萬(wàn)億的Token進(jìn)行訓(xùn)練。

萬(wàn)億參數(shù)與數(shù)萬(wàn)億的Token相乘，就是訓(xùn)練OpenAI最先進(jìn)大模型所需的計(jì)算規(guī)模。黃仁勛估算，如果用一顆petaflop（每秒鐘進(jìn)行1千萬(wàn)億次運(yùn)算）量級(jí)的GPU進(jìn)行運(yùn)算，需要1000年的時(shí)間才能完成。

在Transformer發(fā)明后，大模型的規(guī)模正在以驚人的速度擴(kuò)展，平均每6個(gè)月就會(huì)翻倍，這意味著萬(wàn)億級(jí)別參數(shù)并不是大模型的上限。

在這種趨勢(shì)下，黃仁勛相信，生成式AI的迭代和發(fā)展，需要更大的GPU、更快的GPU互連技術(shù)、更強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)內(nèi)部連接技術(shù)，以及更龐大的超級(jí)計(jì)算機(jī)巨型系統(tǒng)。

一直以來，NVIDIA推出的GPU一般是兩種架構(gòu)，其中面向游戲的GeForce RTX系列GPU是Ada Lovelace架構(gòu)，面向AI、大數(shù)據(jù)等應(yīng)用的專業(yè)級(jí)顯卡是Hopper架構(gòu)。風(fēng)靡世界的H100就是基于Hopper架構(gòu)。

雖然Hopper已經(jīng)能夠滿足大部分商用市場(chǎng)的需求，但黃仁勛認(rèn)為這樣還不夠：“我們需要更大的GPU，更需要將GPU堆疊在一起。”

于是，同時(shí)用以上兩種架構(gòu)類型的產(chǎn)品Blackwell誕生了。Blackwell是英偉達(dá)祭出的第六代芯片架構(gòu)。這塊小小的GPU，集成了2080億個(gè)晶體管，擁有著超強(qiáng)的算力，也顛覆了此前所有的產(chǎn)品。

據(jù)黃仁勛透露，英偉達(dá)為該芯片的研發(fā)投入了100億美元。這一新架構(gòu)以加州大學(xué)伯克利分校數(shù)學(xué)家David Harold Blackwell命名。他專門研究博弈論和統(tǒng)計(jì)學(xué)，也是第一位入選美國(guó)國(guó)家科學(xué)院的黑人學(xué)者。

Blackwell在單芯片訓(xùn)練方面的FP8性能是其上一代架構(gòu)的2.5倍，在推理方面的 FP4 性能是其上一代架構(gòu)的5倍。它具有第五代NVLink互連，速度是Hopper的兩倍，并且可擴(kuò)展至576個(gè)GPU。

所以，Blackwell不是一個(gè)芯片，而是一個(gè)平臺(tái)。

NVIDIA GB200 Grace Blackwell超級(jí)芯片通過900GB/s超低功耗的片間互聯(lián)，將兩個(gè)NVIDIA B200 Tensor Core GPU與NVIDIA Grace CPU相連。

其巨大的性能升級(jí)，能為人工智能公司提供20 petaflops或每秒2萬(wàn)億次計(jì)算的AI性能，相較于H100，大語(yǔ)言模型性能提升30倍，同時(shí)能耗只有1/25。

不難看出，Blackwell平臺(tái)如此卓越的性能提升，是為了下一代生成式AI做準(zhǔn)備。而從OpenAI最近發(fā)布的Sora和已經(jīng)開始研發(fā)更強(qiáng)大、更復(fù)雜的GPT-5模型也能看出，生成式AI的下一步是多模態(tài)和視頻，也就意味著更大規(guī)模的訓(xùn)練。Blackwell帶來了更多可能性。

如今，從谷歌的無(wú)邊搜索引擎，到亞馬遜的云頂天堂，再到特斯拉的智能駕駛，各大科技巨頭正紛紛加入NVIDIA的Blackwell陣營(yíng)，開啟了一場(chǎng)令人興奮的AI加速計(jì)算盛宴。

亞馬遜、谷歌、戴爾、Meta、微軟、OpenAI、Oracle、特斯拉等行業(yè)翹楚都在爭(zhēng)先恐后地布局，準(zhǔn)備在AI新時(shí)代大展身手。

難掩戰(zhàn)略焦慮

受益于去年以來生成式AI的火爆，2月21日盤后，英偉達(dá)公布的最新一季度財(cái)報(bào)再次打破市場(chǎng)預(yù)期。財(cái)報(bào)顯示，2024財(cái)年，英偉達(dá)總營(yíng)收達(dá)609億美元，同比增長(zhǎng)125.85%；凈利潤(rùn)為297.6億美元，同比增長(zhǎng)超581%；調(diào)整后每股盈利為12.96美元，同比增長(zhǎng)288%。此次已經(jīng)是英偉達(dá)實(shí)現(xiàn)連續(xù)四個(gè)季度的盈利超出市場(chǎng)預(yù)期。

英偉達(dá)的業(yè)績(jī)加速實(shí)則反映了全球科技公司對(duì)于AI算力需求的激增。隨著Sora等應(yīng)用的橫空出世，世人看到了大模型落地的巨大潛力。

生成式 AI很有可能進(jìn)入“軍備競(jìng)賽”階段，與之伴隨的是科技公司對(duì)芯片的需求也會(huì)持續(xù)提升。

Counterpoint Research的數(shù)據(jù)顯示，2023年，英偉達(dá)的營(yíng)收將飆升至303億美元，比2022年的163億美元增長(zhǎng)86%，躍升為2023年全球第三大半導(dǎo)體廠商。

富國(guó)銀行則預(yù)計(jì)，英偉達(dá)2024年將會(huì)在數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)獲得高達(dá)457億美元的營(yíng)收，或創(chuàng)下歷史新高。

不過，創(chuàng)造歷史的英偉達(dá)并非高枕無(wú)憂。英偉達(dá)在AI計(jì)算的“壟斷”的現(xiàn)狀并不讓所有人都滿意，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手在竭力打破英偉達(dá)的統(tǒng)治地位，客戶也需要第二個(gè)AI芯片供應(yīng)源。

盡管英偉達(dá)的GPU有很多優(yōu)點(diǎn)，不過它在用于AI時(shí)它可能耗電量太高且編程復(fù)雜。從創(chuàng)業(yè)公司到其他芯片制造商和科技巨頭，英偉達(dá)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手層出不窮。

近期，OpenAI CEO奧爾特曼正在與中東阿布扎比G42基金、日本軟銀集團(tuán)等全球投資者籌集超過80億美元資金，成立一家全新AI 芯片公司，目標(biāo)是利用資金建立一個(gè)工廠網(wǎng)絡(luò)來制造芯片，直接對(duì)標(biāo)英偉達(dá)。

2月17日，業(yè)內(nèi)人士透露，日本投資界巨頭軟銀集團(tuán)創(chuàng)始人孫正義正在尋求籌集最高達(dá)1000億美元的資金，打造一家規(guī)模龐大的合資芯片公司，這家公司能夠與芯片設(shè)計(jì)部門Arm形成互補(bǔ)。

過去，AMD一直在進(jìn)行其新一代AI戰(zhàn)略規(guī)劃，包括并購(gòu)和部門重組等，但生成式AI的橫空出世導(dǎo)致該公司產(chǎn)品陣容進(jìn)一步擴(kuò)充：去年12月發(fā)布的MI300芯片專門面向復(fù)雜的AI大模型，配置了1530億個(gè)晶體管、192GB的內(nèi)存、每秒5.3TB的內(nèi)存帶寬，分別是英偉達(dá)最強(qiáng)AI芯片H100的大約2倍、2.4倍和1.6倍。

亞馬遜云科技也在自研芯片領(lǐng)域進(jìn)行持續(xù)投入，以提升客戶云上工作負(fù)載性價(jià)比。亞馬遜云科技很早就面向AI領(lǐng)域推出了Trainium訓(xùn)練芯片和Inferentia推理芯片兩個(gè)系列，并不斷更新迭代。

去年底推出Trainium2能夠通過云中擴(kuò)展和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)提供65exaflops的AI算力，數(shù)周時(shí)間即可完成3千億參數(shù)的大語(yǔ)言模型的訓(xùn)練。這些AI芯片已被使用在包括Anthropic等生成式AI領(lǐng)域的頭部企業(yè)當(dāng)中。

這些大廠不約而同地砸下重金，選擇自研AI芯片，透露出誰(shuí)都不想將科技的話語(yǔ)權(quán)和主導(dǎo)權(quán)交到芯片大廠的手中，只有處于“AI食物鏈”頂端，才有可能掌握通向未來的鑰匙。

研發(fā)為底，生態(tài)為徑

黃仁勛曾在很多地方有過這樣的表示：英偉達(dá)不是在銷售芯片，而是在銷售解決問題的能力。

在這種產(chǎn)業(yè)生態(tài)共建的理念驅(qū)動(dòng)下，英偉達(dá)圍繞GPU打造了一個(gè)涵蓋硬件、軟件及開發(fā)工具在內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)。

例如，英偉達(dá)在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的投資成果顯著，其Drive PX系列平臺(tái)以及后來推出的Drive AGX Orin系統(tǒng)級(jí)芯片，成為了眾多汽車制造商實(shí)現(xiàn)高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵部件，這是底層技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景深度融合的成功案例。

面對(duì)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，英偉達(dá)希望發(fā)揮整體的生態(tài)協(xié)作力量，共同為產(chǎn)業(yè)服務(wù)，為市場(chǎng)服務(wù)。

英偉達(dá)與云計(jì)算“一哥”亞馬遜云科技的合作同樣成果不凡，從第一個(gè)GPU云實(shí)例到現(xiàn)在的Blackwell平臺(tái)解決方案，雙方的合作已經(jīng)超過13年?？蛻艉芸炀湍茉趤嗰R遜云科技上使用基于NVIDIA GB200 Grace Blackwell Superchip和B100 Tensor Core GPUs的基礎(chǔ)設(shè)施。

英偉達(dá)的超強(qiáng)算力芯片系統(tǒng)與亞馬遜云科技強(qiáng)大的Elastic Fabric Adapte（EFA）網(wǎng)絡(luò)連接能力、高級(jí)虛擬化（Amazon Nitro System）和超大規(guī)模集群（Amazon EC2 UltraClusters）等領(lǐng)先技術(shù)的結(jié)合，使得客戶能夠更快更大規(guī)模且更安全地在云上構(gòu)建和運(yùn)行數(shù)萬(wàn)億參數(shù)的大語(yǔ)言模型。

在大模型研發(fā)領(lǐng)域，萬(wàn)億級(jí)參數(shù)規(guī)模此前還算是一道門檻。根據(jù)公開的報(bào)道，去年年中發(fā)布的GPT4的模型參數(shù)是1.8萬(wàn)億，由8個(gè)220B模型組成；前不久發(fā)布的Claude3模型沒有公布參數(shù)規(guī)模，而馬斯克最新開源的Grok大模型參數(shù)是3140億參數(shù)規(guī)模。

雙方此次合作，有望在加速萬(wàn)億級(jí)別大語(yǔ)言模型的研發(fā)方面，為生成式AI領(lǐng)域的突破提供新的可能。

英偉達(dá)自身的AI團(tuán)隊(duì)專門在亞馬遜云科技上構(gòu)建了Project Ceiba項(xiàng)目，以幫助其推動(dòng)未來生成式AI的創(chuàng)新。

Ceiba項(xiàng)目首次亮相是在2023年11月底亞馬遜云科技2023 re:Invent全球大會(huì)上，這是當(dāng)時(shí)英偉達(dá)與亞馬遜云科技合作建造的世界上最快的AI超級(jí)計(jì)算之一，當(dāng)時(shí)的計(jì)算性能為65 exaflops。

隨著Blackwell平臺(tái)加入Ceiba項(xiàng)目，為其帶來了7倍于原先的計(jì)算性能，現(xiàn)在，該AI超級(jí)計(jì)算機(jī)將能夠處理高達(dá)414 exaflops的AI計(jì)算量。

新的Ceiba項(xiàng)目擁有20,736顆B200 GPU的超級(jí)計(jì)算機(jī)，采用新型NVIDIA GB200 NVL72系統(tǒng)構(gòu)建，該系統(tǒng)利用第五代NVLink技術(shù)連接10,368顆NVIDIA Grace CPU。

系統(tǒng)還通過亞馬遜云科技的第四代EFA網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)展，為每個(gè)Superchip提供高達(dá)800 Gbps的低延遲、高帶寬網(wǎng)絡(luò)吞吐量。

此外，亞馬遜云科技還計(jì)劃提供配備基于新的英偉達(dá)B100 GPU的Amazn EC2實(shí)例，并能夠在Amazon EC2 UltraClusters中進(jìn)行大規(guī)模部署。

此次合作被黃仁勛抱以更多期待：“人工智能正在以前所未有的速度推動(dòng)突破，導(dǎo)致新的應(yīng)用、商業(yè)模式和跨行業(yè)的創(chuàng)新。

英偉達(dá)與亞馬遜云科技的合作正在加速新的生成式AI能力的發(fā)展，并為客戶提供前所未有的計(jì)算能力，以推動(dòng)可能性的邊界?！?/span>

如此多的行業(yè)，如此繁復(fù)的創(chuàng)新，英偉達(dá)正與其合作伙伴構(gòu)建起越來越強(qiáng)大的AI生態(tài)，共同引領(lǐng)生成式AI的新紀(jì)元。用黃仁勛的話說，當(dāng)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、物理學(xué)、人工智能交匯，便衍生出NVIDIA的靈魂。

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審核編輯 黃宇