成立于2020年10月的GPU企业摩尔线程,可以说是AI赛道上最瞩目的新星之一。一年内,相继完成天使轮、Pre-A轮、A轮融资,每轮融资都获得战略投资、国有资本和著名财投的支持,推算总融资金额约数十亿人民币。且在去年11月完成A轮20亿融资时,摩尔线程还公布了研发上的重大突破——首款全功能GPU产品研制成功。

 

何谓全功能GPU?国产GPU的增长支点是什么?……这些都是业界大大的问号。2022年伊始,低调了许久的摩尔线程CEO张建中,接受了<与非网>等媒体的专访,畅谈了他对全功能GPU的定义,以及GPU如何助力元宇宙的实现、如何成为数字经济的算力基础。

 

元宇宙驱动数字经济

 

数字经济已成为我国经济增长和高质量发展的新引擎,当前,我国数字经济规模达41万亿元,居世界第二。但与发达国家数字经济的GDP占比相比,仍有不小差距。

 

根据信通院白皮书和发改委报告等,西欧、北美、日本等发达国家整体的数字经济规模约为24万亿美元,占全球GDP总量约75%,约是发展中国家数字经济规模的3倍。在中国,即使是数字经济发展比较前沿的北京、上海,数字经济占GDP的比重分别为55.9%和55.1%,与美国超过60%的占比仍有一定差距。发展数字经济不仅是国家发展的重要指标,也是一切策略的重中之重,“十四五”规划专门针对数字经济的发展做出了规划。

 

那么,作为提供基础算力支撑的企业,如何看待数字经济的发展?又能提供哪些助力?

 

张建中认为,数字经济最主要的任务是产业数字化和数字产业化。产业数字化覆盖各行各业,无论是工业、农业还是建筑业等等,覆盖面非常广泛。尽管产业数字化有快有慢,但最终所有的产业都会数字化,同时带来数据的无限增多。

 

有了大量的数据后,如何用它来服务现实生活呢?“这就是数字产业化,数字产业化走得很快,例如自媒体、互联网服务等等”, 张建中表示,“数字产业化正逐步成熟应用到我们今天生活、工作的方方面面,产业数字化程度越高,数字化反哺这个行业就会越快。”

 

以自动驾驶为例,首先要实现产业数字化,数据采集很关键,数据收集得越全面,训练的网络就越成熟,产业化结果就会越成熟,将模型应用到自动驾驶中就会越准确。

 

“这是一个推进现实和虚拟、物理和数字之间紧密结合的过程”, 张建中谈到,“其实,如果把大热的元宇宙和数字经济做对比,会发现发展路径是一样的,元宇宙驱动数字经济,包括了物理世界数字化和数字世界物理化。”


梅迪奇效应下的元宇宙,有哪些技术突破点?

 

当许多不同的文化、专长和知识在一个地方交叉融合,很容易引爆突破性的发展,这就是“梅迪奇效应”。在张建中看来,元宇宙的火爆就是如此,当几十个技术领域同时突破后,且形成交叉,就是梅迪奇效应显现的时候。

 

张建中认为,元宇宙本身是一个非常有创新价值的领域,是把物理世界数字化和在数字世界物理化这两个技术点融合得最完整的应用场景之一。

 

物理世界的数字化有很多突破点,包括3D建模、数字人制作、数字孪生、AI模型训练、脑机接口、知识图谱、区块链NFT、IoT传感器、CAD/GIS、低延时的高速网络5G、Wi-Fi 6等,都已进入或趋于成熟阶段。

 

数字世界的物理化需要哪些技术?例如3D渲染、物理仿真计算、AR/VR/XR交互设备、大规模分布式并行计算、超高清视网膜成像现实技术、生物仿真、AI人机交互、机器人仿真等。

 

“这些技术点成熟之后,共同促进了元宇宙的爆发”, 张建中谈到,“元宇宙整个物理化和数字化的过程中,实际上是通过不同的计算,这个计算我称之为‘元计算’,需要给上述所有技术点提供基本的计算能力,而这正是全功能GPU所具备。”


元宇宙需要“元计算”

 

张建中表示,在今天的计算环境中,算力需要具备有几个基本的技术点:

 

第一,要做到实时渲染、物理渲染以及照片级逼真的渲染,这些是GPU的第一大特点,也是GPU的“本行”,游戏、AR、VR、3D建模等,都离不开实时渲染。

 

第二,要达到人眼沉浸式的体验,需要超高清的视频处理能力和显示技术,GPU的算力非常关键,要实现解码解得快、编码编的快,不光是2K、4K,还要支持8K。8K的计算力是现在元宇宙计算的基本算力,做全景视频、360度扫描、AR/VR显示、360度全范围立体显示等,这些都是视频领域的基本能力。

 

第三,AI算力。无论是训练还是推理,要把几乎各个行业领域AI的研究成果都结合在一起,包括图像识别、目标检测、文字识别(OCR)、NLP、自动驾驶、机器人、医学、生物学等多个方面;还有就是知识图谱,将各行各业的知识积累综合在一起,提升人工智能的计算效力。

 

第四,工业仿真、科学计算。比如蛋白质的重构、基因检测、天气预报、流体力学、电磁仿真、碰撞检测、地质、爆炸、石油勘探等,都要用科学计算也就是超级计算来解决问题。

 

“这四方面的算力综合在一起,即3D图形、AI训练推理、大规模科学计算、高速视频编解码,是全功能GPU必须具备的”, 张建中表示,“全功能GPU基本上就是围绕这四大核心引擎,要在芯片层面能够提供这些算力,源源不断地赋能更多的应用场景”。


国产全功能GPU路在何方?

 

在GPU的发展实践中,从行业巨头英伟达三十年的发展轨迹中可以看出,图形显卡几乎是其一直以来的主力业务。只是近年来伴随AI的发展浪潮,因GPU并行计算和软件堆栈的优势一举崛起,实现在数据中心的业务猛长。这对国产GPU的发展思路可以带来哪些借鉴?又有哪些关键节点需要突破?

 

张建中表示,图形计算有很高的壁垒,其中包括方方面面的因素。计算机图形学是一个大的生态系统,包括软件应用、游戏引擎、操作系统、OEM等,必须要综合在一起才能把产品适配到这个生态系统中。如何能够融入全球化大的生态系统中?这是第一个难点。

 

第二个挑战是人才。这个行业的玩家并不多,一些竞争对手都被逐步淘汰了,导致人才都集中在某一个地方,这对于初创企业来说是一大挑战。

 

第三,要投资这个产业、做成这件事情,需要有胆识的投资人,因为需要长期的、大量的资金投入。以英伟达为例,全球两万多名员工,仅是人才投入一项就非常可观。对于新入局者来说,这个投资回报如何?可能就意味着风险。

 

综合生态、技术、人才、投资等一系列因素,国产GPU都面临着艰巨挑战,这也是为什么我国到今天都很难有一家很强大的公司,能够在计算机图形领域非常成功。张建中表示,从大规模应用的角度来讲,由于在计算机体系结构中,数据的搬运必然带来效率的下降,因此需要尽量减少数据的搬运,摩尔线程的引擎设计以数据为中心,希望获得更高的结构效率。

 

他同时强调,现阶段发展重点应该是数据中心究竟需要什么样的算力支撑和体系结构。现有数据中心大部分以CPU为主,有的增加了AI处理器,包括DSP、TPU、NPU等,这些基本是做卷积算法为主。如果数据中心没有图形计算和视频编解码功能,还需要再购买GPU,或其他Codec。这一方面会造成成本增加,另一方面不同的卡之间进行数据的处理和运算,软件结构会变得非常复杂,效率也会降低,实时响应的能力也会削弱。这也是为什么全功能GPU非常重要,因为它在内部就综合了所有的计算。

 

当前,在新基建相关政策指引下,我国正在大规模建立数据中心、算力中心。今天的云计算中心,如果只是建AI算力中心的话,远远不能满足“元计算”的算力需求——这是张建中所看到的方向。他认为,元宇宙互联网会推动数据中心新的转型方向,就是将传统的云计算中心转向“元计算”中心,即Metaverse computing center,而全功能GPU作为底层算力可以提供所需的算力支持。他强调,未来建算力中心,一定要界定是AI算力中心还是“元计算”算力中心,这是不一样的。

 

二者有哪些区别?张建中解释,以往云计算中心,会以拥有多少个机柜来作为衡量;到算力中心的时代,以100P、200P作为衡量单位。而“元计算”中心该怎么衡量?他认为以往的这两个单位概念都不适合,具体是什么计量单位目前还不明确,但他认为全功能GPU应该被作为重要的因素考虑在内。

 

工业、农业、文旅、生物医药……元宇宙,抢跑落地

 

如果把元宇宙视为全功能GPU的一个落地场景,它所驱动的行业实际上是多种多样的。数字孪生、工业仿真、数字文创、智慧能源、智慧城市、智慧医疗、自动驾驶、机器人、数字人、生物计算等,这些都是数字经济的重点发展领域,并且已经有了初步的落地应用。

 

工业元宇宙


云南玉溪钢厂用GPU对厂区进行了三维重构,接入5G网络环境,每一个摄像头可以直接把数据传输到数字孪生工厂中。这样,可以在3D环境中实时看到厂区的任何场景。靠近高炉的设备,还可以通过VR头盔远程操控设备,提升了安全性;当需要使用一些新材料、新配方时,可以在数字孪生工厂中先行试验,避免了风险……这些大规模的、人很难直接现场参与的应用场景中,都会是工业元宇宙率先落地的方向。

 

农业元宇宙


美国农机巨头John Deree和微软在进行农业元宇宙的开发和落地,利用高精度的农作物图像进行训练,精确到每一株农产品,做单株的无人化控制管理,进行基因再培、虫害治疗等都可以在虚拟环境中操作。农作物信息放在微软的云端,信息采集量越大,越利于通过新算法提高产量。甚至这些信息完善后,可以进一步将保险、交易、期货结合到一个平台中完成。

 

文旅元宇宙


特别是疫情当下,如果把很多文化IP在虚拟场景中创建出来,人们足不出户就可以进行元宇宙旅游。张建中表示,文旅元宇宙的空间是巨大的,它相当于创造了一个付费游戏,只不过是去欣赏不同的文物。如果美国、欧洲人也可以跨越地域限制逛故宫,也能带来一部分收入,拉升数字经济的增长。未来,文化作品甚至可以与新的NFT技术进行绑定,IP消费就会有更好的营收环境,因为大部分信息都在云端,终端只能进行体验,有利于IP保护。

 

生物医药元宇宙


生物医药方面,例如蛋白质折叠、蛋白质重构等是寻找靶向药最重要的路径。但是基因非常复杂,要找到基因的突破点、变化点是很难的,仅仅通过数据看不出来。但是如果把它可视化之后,在元宇宙中,一条条地沿着基因的变化路线,就可以一点点找到靶点,然后还可以寻找相应的靶向药物去治疗基因突变产生的癌症。

 

再比如云南白药的工厂,已经建成空间计算和IT技术支持的元宇宙计算平台,可以分析各种不同药材的成分,进行各种不同反应,甚至可以生产制造出新的药物。AR/VR技术也被引入,进行药材的评估、观察甚至试验。工作人员不再需要必须进入实际的药厂,在实验室就可以进行仿真模拟。

 

元宇宙助力公共服务


元宇宙公共服务方面,也是各国以及国内城市着力推进的方向,尽管在命名方式上可能有所不同。韩国是第一个入住元宇宙的国家,首尔市政府正设想把公共服务、文化活动、金融科技孵化器等都搬入元宇宙。

 

国内多地城市都已将元宇宙纳入规划,武汉、合肥、上海市徐汇区均将元宇宙写入今年政府工作报告,此前浙江、无锡等省市也在相关产业规划中明确了元宇宙领域的发展方向。上海经信委在《上海市电子信息产业发展“十四五”规划》中提出,要加强元宇宙底层核心技术基础能力的前瞻研发,推进深化感知交互的新型终端研制和系统化的虚拟内容建设,探索行业应用。

 

业内人士表示,对于推动元宇宙技术发展,北京、深圳、广州、杭州等城市均有可能跟进,预计未来政策支持方向主要集中于虚拟现实产业融合和底层支撑技术领域。


数字人会是元宇宙落地最快的应用场景

 

谈到具体的细分赛道,张建中认为,数字人应该是元宇宙落地最快的一个应用场景,这个市场非常大。数字人业务相关的公司,在2020年仅有十几家,到2021年已经接近200家,产业增速非常快。第三方机构预测显示,到2030年,我国虚拟数字人整体市场规模将达到两千多亿。

 

虚拟数字人主要分两类,一类是服务性虚拟人,一类是身份性虚拟人,这两类一类是完全虚拟的,一类有真人代表。服务型虚拟人在金融、医疗、保险、政务、教育等领域有很大应用潜力,比如在呼叫中心可以取代真人接线员;在文娱领域,一些电视台、电台已经有虚拟人主持人、虚拟人播音员,购物直播间已有虚拟人主播。

 

身份性的虚拟人可能每个人都用得到,比如真人可以通过虚拟人的形象去参加视频会议等等。通过计算机图形学进行很逼真的图形渲染,通过语音合成真人自己的声音,通过动作捕捉,学习真人的动作、行为,再利用深度学习变成一套系统性的动作。


写在最后

 

物理世界的数字化、智能化使得海量图形、视频和数据处理的需求爆发式增长,GPU国产化的重要性也愈发凸显。据IDC统计,到2024年仅应用于数据中心的中国GPU服务器市场规模将达到64亿美元,未来五年的年复合增长率超过27%。

 

加快国产GPU的研发刻不容缓,这已经成为我国发展半导体产业的共识之一。当前业内有多种GPU流派:AI GPU、GPGPU、Mobile GPU……摩尔线程着眼于高性能、全功能GPU的研发,支持3D高速图形渲染、AI训练推理加速、超高清视频编解码和高性能科学计算等工作负载,希望提供高性能、全功能的GPU算力支撑。

 

张建中在采访最后强调,从发展路线上看,元宇宙将会成为是数字经济的基石,而数字经济的发展是依赖于基础设施的。面对当今技术趋势、生态环境的挑战,摩尔线程在加紧研发创新,希望能利用先进生产工艺以及创新的节能计算体系结构,实现更好的GPU能耗比,以满足“双碳”为目标,为企业客户降低算力成本,降低计算能耗,实现“有效算力”的部署。在生态建设方面,首颗GPU已经开始适配国产主流CPU和操作系统,希望联合广泛的生态伙伴,共同推进国产GPU应用软件的联合开发、性能优化和应用创新。