應(yīng)用人工智能的未來：邁向超個性化和可持續(xù)發(fā)展的世界

　　By Imtiaz Adam

　　企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者面臨著解決可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的挑戰(zhàn)，包括減少碳足跡和管理能源消耗成本，同時還要確保其企業(yè)能夠利用快速變化的步伐和新的商業(yè)機(jī)會，推進(jìn)技術(shù)，特別是人工智能，使每個部門都能實(shí)現(xiàn)。

　　作為英特爾大使，我很高興能繼續(xù)與英特爾在第四代®至強(qiáng)®可擴(kuò)展處理器方面的合作，以及在經(jīng)濟(jì)中擴(kuò)展人工智能的潛力，同時幫助實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

　　通過內(nèi)置加速器和軟件優(yōu)化，第四代英特爾®至強(qiáng)®內(nèi)置加速器已被證明在目標(biāo)現(xiàn)實(shí)工作負(fù)載下提供領(lǐng)先的每瓦性能。這將導(dǎo)致更高效的CPU利用率、更低的電力消耗和更高的投資回報率，同時幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)其可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

　　我們現(xiàn)在處于廣義人工智能(ABI)時代，來自Microsoft、Google、OpenAI和其他企業(yè)的多模態(tài)、多任務(wù)轉(zhuǎn)換器，使某些深度學(xué)習(xí)算法能夠執(zhí)行視覺和自然語言處理(NLP)任務(wù)。盡管如此強(qiáng)大的算法需要強(qiáng)大的中央處理器(CPU)和圖形處理單元(GPU)來擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)良好性能。

　　與上一代相比，英特爾第四代®至強(qiáng)®可擴(kuò)展處理器可將AI工作負(fù)載加速3倍至5倍，用于SSD-ResNet34上的深度學(xué)習(xí)推斷，以及使用英特爾®高級矩陣擴(kuò)展(英特爾®AMX)在ResNet50 v1.5上進(jìn)行訓(xùn)練時加速高達(dá)2倍。此外，在AI性能方面，第四代英特爾®至強(qiáng)®可擴(kuò)展處理器通過內(nèi)置AMX(BF16)為實(shí)時推理和訓(xùn)練，提供比上一代高10倍的PyTorch性能。

　　隨著我們進(jìn)入一個人工智能算法越來越強(qiáng)大的時代，例如具有自我意識和生成式人工智能的變形金剛以及人工智能的興起與物聯(lián)網(wǎng)(AIoT)相結(jié)合，我們將需要第四代英特爾®至強(qiáng)®可擴(kuò)展處理器提供更高效、更強(qiáng)大的CPU，允許AI在低延遲用例中非�？焖俚財U(kuò)展和處理大量數(shù)據(jù)，同時將能效和減少碳足跡作為關(guān)鍵目標(biāo)。

　　人工智能如何幫助實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和應(yīng)對氣候變化?

　　Microsoft委托PWC撰寫了一份題為“人工智能如何實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的未來”的報告，內(nèi)容涉及人工智能在全球經(jīng)濟(jì)四個領(lǐng)域的潛力：

　　能源;

　　農(nóng)業(yè);

　　水;

　　運(yùn)輸。

　　該報告的結(jié)果表明，人工智能在推動減排方面具有巨大潛力，同時還能在報告中探討的四個領(lǐng)域增加就業(yè)和經(jīng)濟(jì)增長:

　　全球二氧化碳排放量減少4%;

　　GPD增長4.4%，達(dá)到5.2萬億美元;

　　就業(yè)增長，創(chuàng)造3800萬個就業(yè)崗位。

　　溫室氣體減排潛力(全球高達(dá)4%)基于所有四個部門(水、能源、農(nóng)業(yè)和交通)的假設(shè)，以及人工智能可能在這些部門發(fā)揮的作用，包括但不限于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，精準(zhǔn)監(jiān)測，燃油效率，優(yōu)化投入使用，提高生產(chǎn)率。

　　此外，美國EPA和BCG列出了獨(dú)立5G網(wǎng)絡(luò)帶來的收益(見上圖右側(cè))，由此產(chǎn)生的SA 5G網(wǎng)絡(luò)能夠大規(guī)模擴(kuò)展AIoT(應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和傳感器的人工智能)，以及機(jī)器對機(jī)器通信的自動化流程增加，可能會增加就業(yè)機(jī)會，并有可能減少溫室氣體排放。

　　最新的英特爾®加速器引擎和軟件優(yōu)化有助于提高人工智能、數(shù)據(jù)分析、網(wǎng)絡(luò)和存儲的能效。與上一代產(chǎn)品相比，組織可以利用內(nèi)置加速器將目標(biāo)工作負(fù)載的平均性能每瓦效率提高2.9倍。這將帶來更高效的CPU利用率、更低的電力消耗和更高的投資回報，同時幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和碳減排目標(biāo)。

　　促成變革

　　第四代英特爾®至強(qiáng)®可擴(kuò)展處理器由于內(nèi)置加速器的設(shè)計創(chuàng)新而提高了能效。這允許特定的工作負(fù)載消耗更少的能量，同時以更快的速度運(yùn)行。

　　每瓦特結(jié)果(平均)是第三代英特爾至強(qiáng)處理器的2.9倍，同時還允許大規(guī)模擴(kuò)展我們正在進(jìn)入的AIoT新時代所需的工作負(fù)載，例如推理和學(xué)習(xí)增加了10倍、壓縮提高了2倍、數(shù)據(jù)分析增加了3倍，所有這些都減少了95%的內(nèi)核。

　　另一項創(chuàng)新是優(yōu)化電源模式功能，啟用后可節(jié)省20%的能源(在雙路系統(tǒng)上可節(jié)省140瓦)，同時對性能的影響微乎其微(在特定工作負(fù)載上影響2-5%)。

　　獨(dú)立(SA)5G網(wǎng)絡(luò)的融合將大幅增加設(shè)備連接和超低延遲環(huán)境，允許物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的大規(guī)模擴(kuò)展，與互聯(lián)網(wǎng)連接的設(shè)備和傳感器與人類用戶和彼此通信(機(jī)器對機(jī)器)。越來越多的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將嵌入人工智能(在網(wǎng)絡(luò)邊緣)。

　　此外，Statista預(yù)測，到2025年，將有驚人的750億臺聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，即地球上每人超過9臺!IDC Seagate預(yù)測，生成的數(shù)據(jù)量將從2020年的64澤字節(jié)增加到2025年的近三倍，達(dá)到175澤字節(jié)，其中三分之一的數(shù)據(jù)是實(shí)時消耗的!應(yīng)用人工智能對于有效管理網(wǎng)絡(luò)和理解數(shù)據(jù)，并為用戶提供近乎實(shí)時的響應(yīng)至關(guān)重要。

　　此外，這個新時代將使我們能夠測量、分析評估和動態(tài)響應(yīng)環(huán)境，無論是醫(yī)療保健、能源、智慧城市的交通、制造業(yè)等。人工智能能力和推理性能將是我們正在進(jìn)入的這個時代取得成功的關(guān)鍵。

　　英特爾®至強(qiáng)®可擴(kuò)展處理器以更低的延遲提供更多網(wǎng)絡(luò)計算，同時幫助保持?jǐn)?shù)據(jù)完整性。通過TCP使用NVMe時，每秒存儲I/O(IOPS)提高79%，延遲降低45%，與沒有加速的軟件錯誤檢查相比，使用Intel®數(shù)據(jù)流加速器(Intel®DSA)加速CRC32C錯誤檢查。

　　BCG在一篇題為“利用人工智能的力量減少碳排放和成本”的文章中預(yù)測，將人工智能技術(shù)應(yīng)用于企業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)可能會減少2.6至53億噸或1至3萬億美元的增加值。

　　實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的過程包括：

　　監(jiān)測排放;

　　預(yù)測排放;

　　減少排放。

　　BCG認(rèn)為，由于人工智能的應(yīng)用，溫室氣體減排潛力最大的行業(yè)包括：工業(yè)產(chǎn)品、交通運(yùn)輸、制藥、消費(fèi)品、能源和公用事業(yè)。

　　英特爾的愿景是加速從制造到產(chǎn)品再到解決方案的可持續(xù)計算，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的未來。組織可以通過選擇第4代英特爾®至強(qiáng)®可擴(kuò)展處理器來幫助減少范圍3的溫室氣體排放，這些處理器采用90-100%的可再生能源制造，工廠擁有最先進(jìn)的水回收設(shè)施，在2021年回收了28億加侖的水。為避免疑問，需要指出的是，本段中提供的統(tǒng)計數(shù)據(jù)涉及與隱含碳相關(guān)的不影響運(yùn)營碳排放的范圍3排放，然而，范圍3還包括運(yùn)營碳，其中服務(wù)器在等式中占較大比例。

　　將AIoT應(yīng)用于可持續(xù)發(fā)展的用例示例包括：

　　傳感器可檢測房屋是否有人，從而關(guān)閉燈和空調(diào)，或?qū)�溫度降至較低的水平;

　　傳感器可以在供暖運(yùn)行時，將開關(guān)的窗戶關(guān)閉;

　　在問題發(fā)生之前進(jìn)行預(yù)測，如水管破裂、監(jiān)控意外中斷、交通擁堵點(diǎn)以及嘗試重新安排交通路線，或修改交通燈順序以減少擁堵;

　　在農(nóng)業(yè)方面，在無人機(jī)上應(yīng)用計算機(jī)視覺來確定作物何時成熟以收割，以減少浪費(fèi)的作物，并檢查干旱和蟲害的跡象;

　　森林砍伐，非法砍伐的近實(shí)時分析。

　　可再生能源，無人機(jī)應(yīng)用來自深度學(xué)習(xí)算法的計算機(jī)視覺，可以檢查風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片和太陽能發(fā)電場的太陽能電池板是否有裂縫和損壞，從而延長資產(chǎn)壽命并增加發(fā)電量。

　　使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法優(yōu)化儲能，以最大限度地提高電池儲能的運(yùn)行性能和投資回報率。

　　Rolnick等人在2019年發(fā)表了一篇題為“用機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)對氣候變化”的論文，由Demis Hassabis、Andrew Y Ng和Yoshua Bengio等領(lǐng)先的人工智能研究人員合著，闡述了通過在企業(yè)的整個制造運(yùn)營中應(yīng)用人工智能來減少排放的潛力，從設(shè)計階段到生成設(shè)計和3D打印、供應(yīng)鏈優(yōu)化以及優(yōu)先選擇低溫室氣體排放選項，利用可再生能源供應(yīng)改善工廠能源消耗，通過檢測排放來提高效率(包括預(yù)測性維護(hù))，并采取后續(xù)行動，減少供暖和制冷的排放，并優(yōu)化運(yùn)輸路線。

　　第4代英特爾®至強(qiáng)®可擴(kuò)展處理器還具有電源管理工具，可實(shí)現(xiàn)更多控制并節(jié)省更多運(yùn)營成本。例如，平臺BIOS中新的優(yōu)化電源模式，可為選定工作負(fù)載節(jié)省高達(dá)20%的插座電源，而性能影響不到5%。

　　此外，Rolnick等人的論文，闡述了企業(yè)如何處理零售商的未售出庫存問題。據(jù)估計，時尚業(yè)每年為此花費(fèi)1200億美元!這既是一種經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)，也是一種環(huán)境浪費(fèi)。有針對性的推薦算法來匹配供應(yīng)和需求，以及應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)來預(yù)測需求和生產(chǎn)需求也可能有助于減少這種浪費(fèi)。

　　在AIoT的世界中，客戶可以沿著商業(yè)街或購物中心行走，機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以根據(jù)其附近的商店提供個性化的產(chǎn)品推薦。

　　零售和制造示例都需要AI算法的近實(shí)時響應(yīng)，這就是為什么CPU內(nèi)的加速器是提供增強(qiáng)性能的重要因素。

　　AIoT的世界將要求能夠在電力受限的環(huán)境下工作，并能夠近乎實(shí)時地響應(yīng)用戶需求。

　　英特爾使組織能夠根據(jù)計算需求的波動進(jìn)行動態(tài)調(diào)整以節(jié)省電力。英特爾®至強(qiáng)®可擴(kuò)展處理器內(nèi)置遙測工具，可提供重要數(shù)據(jù)和AI功能，以幫助智能監(jiān)控和管理CPU資源，構(gòu)建有助于預(yù)測數(shù)據(jù)中心或網(wǎng)絡(luò)峰值負(fù)載的模型，并在需求較低時調(diào)整CPU頻率以減少用電量。這為節(jié)省更多電力打開了大門，當(dāng)可再生能源可用時，可以選擇性地增加工作量，并有機(jī)會降低數(shù)據(jù)中心的碳足跡。

　　此外，只有英特爾提供針對液冷系統(tǒng)優(yōu)化的處理器SKU，并提供浸入式冷卻保修附加條款，幫助組織進(jìn)一步推進(jìn)其可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

　　人工智能將無處不在，遍及我們使用的設(shè)備和傳感器，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的超個性化，對客戶用戶進(jìn)行近乎實(shí)時的即時響應(yīng)。然而，為了利用這些機(jī)會，企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者需要確保其投資于能夠滿足業(yè)務(wù)及其客戶需求的適當(dāng)技術(shù)。

　　我們正在進(jìn)入一個接近即時響應(yīng)的時代，在機(jī)器對機(jī)器通信的世界中，與客戶接觸和動態(tài)響應(yīng)是必要的。

　　英特爾®高級矩陣擴(kuò)展(英特爾®AMX)允許高效擴(kuò)展AI能力，以響應(yīng)用戶和網(wǎng)絡(luò)的需求。

　　借助英特爾®高級矩陣擴(kuò)展(英特爾®AMX)顯著加速CPU上的人工智能功能。英特爾AMX是一種內(nèi)置加速器，可提高第四代英特爾®至強(qiáng)®可擴(kuò)展處理器上深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練和推理的性能，是自然語言處理、推薦系統(tǒng)和圖像識別等工作負(fù)載的理想選擇。

　　第四代英特爾®至強(qiáng)®可擴(kuò)展處理器擁有市場上所有CPU中最多的內(nèi)置加速器，可在AI、分析、網(wǎng)絡(luò)、存儲和HPC中快速增長的工作負(fù)載類型中，提供性能和能效優(yōu)勢。借助所有新的加速矩陣乘法運(yùn)算，第四代英特爾®至強(qiáng)®可擴(kuò)展處理器具有卓越的AI訓(xùn)練和推理性能。

　　其他無縫集成的加速器可加速數(shù)據(jù)移動和壓縮，以實(shí)現(xiàn)更快的網(wǎng)絡(luò)連接，提高查詢吞吐量，以實(shí)現(xiàn)更靈敏的分析，以及卸載調(diào)度和隊列管理，以動態(tài)平衡多個內(nèi)核之間的負(fù)載。為啟用新的內(nèi)置加速器功能，英特爾為生態(tài)系統(tǒng)提供了操作系統(tǒng)級別的軟件、函數(shù)庫和API。

　　第四代英特爾®至強(qiáng)®可擴(kuò)展處理器的性能提升包括以下內(nèi)容：

　　使用更少的內(nèi)核和更快的加密運(yùn)行云和網(wǎng)絡(luò)工作負(fù)載。與在沒有加速的CPU內(nèi)核上運(yùn)行的軟件相比，使用RSA4K的英特爾®QuickAssist技術(shù)(英特爾®QAT)在開源NGINX Web服務(wù)器上，將客戶端密度提高4.35倍。

　　在開源的RocksDB引擎中，使用英特爾內(nèi)存分析加速器(英特爾®IAA)，與沒有加速解決方案的內(nèi)核上的軟件壓縮相比，數(shù)據(jù)解壓吞吐量提高了1.91倍，提升了數(shù)據(jù)庫和分析性能。使用英特爾數(shù)據(jù)流加速器(英特爾®DSA)，與前一代直接內(nèi)存訪問相比，內(nèi)存對內(nèi)存?zhèn)鬏斣黾恿?.9倍。

　　對于5G vRAN部署，與上一代相比，通過新的指令集加速將網(wǎng)絡(luò)容量提高多達(dá)2倍。

　　隨著SA 5G網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展和規(guī)�；�，安全成為AIoT時代的關(guān)鍵問題。

　　無論是在本地、邊緣還是云端部署，企業(yè)都需要保護(hù)數(shù)據(jù)并遵守隱私法規(guī)。第四代英特爾®至強(qiáng)®可擴(kuò)展處理器為業(yè)務(wù)協(xié)作和洞察開辟了新機(jī)遇，即使是敏感或受監(jiān)管的數(shù)據(jù)。機(jī)密計算提供了一種解決方案，通過基于硬件的隔離和工作負(fù)載的遠(yuǎn)程證明來幫助保護(hù)使用中的數(shù)據(jù)。英特爾®軟件保護(hù)擴(kuò)展(英特爾®SGX)是當(dāng)今市場上研究、更新和部署最多的數(shù)據(jù)中心機(jī)密計算技術(shù)，與當(dāng)今數(shù)據(jù)中心任何機(jī)密計算技術(shù)相比，其信任邊界最小。開發(fā)人員可以在安全區(qū)內(nèi)運(yùn)行敏感數(shù)據(jù)操作，以幫助提高應(yīng)用安全性和保護(hù)數(shù)據(jù)機(jī)密性。

　　英特爾的Bosch案例研究提供了物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域安全應(yīng)用的示例。

　　該案例研究觀察到，訪問原始數(shù)據(jù)集是開發(fā)基于人工智能的分析的理想選擇。該示例闡述了Bosch的自動駕駛汽車部門如何使用在英特爾SGX上運(yùn)行的開源項目Gramine，來降低與數(shù)據(jù)或IP泄漏相關(guān)的風(fēng)險。

　　到本十年末，我們可能會經(jīng)歷道路上先進(jìn)的電動汽車和自動駕駛汽車(EV/AV)數(shù)量的大幅增加。

　　隨著更多的可再生能源進(jìn)入電網(wǎng)，電池存儲將變得更加重要。帶有內(nèi)置加速器的強(qiáng)大CPU可以幫助機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)跨電池存儲設(shè)施擴(kuò)展，以優(yōu)化能源和電池性能的可用性。這與有電源和電池限制的邊緣和網(wǎng)絡(luò)場景相關(guān)，例如智能家居和制造設(shè)施中的電動汽車和電源優(yōu)化設(shè)備。

　　在這個世界上，由AIoT實(shí)現(xiàn)的大規(guī)模超個性化將允許與客戶近乎實(shí)時地即時互動，并提高效率，從而減少浪費(fèi)，因為機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)科學(xué)將能夠從將創(chuàng)建的大量數(shù)據(jù)中更好地預(yù)測客戶需求。

　　可以想象，用戶在上下班途中從事零售或娛樂活動，而EV/AV通過深度學(xué)習(xí)的計算機(jī)視覺識別乘客，并根據(jù)用戶配置文件個性化汽車環(huán)境(娛樂等)。自動駕駛汽車將根據(jù)不同的用戶進(jìn)行調(diào)整，并允許用戶有效地利用其時間(工作、娛樂)。然而，即使在更先進(jìn)的EV/AV到來之前，企業(yè)也有很多機(jī)會在AIoT時代利用與客戶近乎實(shí)時的互動，同時減少浪費(fèi)。例如更好地匹配供需，改進(jìn)需求預(yù)測，識別和匹配供應(yīng)鏈和制造流程。

　　第四代英特爾®至強(qiáng)®可擴(kuò)展處理器為跨網(wǎng)絡(luò)邊緣開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)和應(yīng)用提供了一個更安全的環(huán)境，從而使企業(yè)能夠在安全方面更有信心地創(chuàng)造新的機(jī)會。

　　這種擴(kuò)展和實(shí)現(xiàn)安全AIoT的愿景與我個人的愿景一致，即應(yīng)用AI和相關(guān)數(shù)據(jù)分析和數(shù)字技術(shù)來實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，同時提供真正大規(guī)模超個性化的世界，使企業(yè)能夠真正響應(yīng)客戶的需求實(shí)時條件下的需求，并根據(jù)個人客戶的需求進(jìn)一步定制產(chǎn)品。

　　從今年開始，我們將進(jìn)入一個激動人心的新時代，在這十年的剩余時間里，人工智能將迅速擴(kuò)展到我們周圍的設(shè)備和傳感器，以及遠(yuǎn)程云服務(wù)器，這些服務(wù)器將繼續(xù)對訓(xùn)練算法保持重要地位，充當(dāng)數(shù)據(jù)湖，并使歷史數(shù)據(jù)分析能夠改善人工智能的學(xué)習(xí)結(jié)果，改善服務(wù)的個性化，或確定進(jìn)一步提高組織運(yùn)營效率的機(jī)會。

　　我們將能夠測量和評估周圍的排放和能源消耗，識別浪費(fèi)并減少低效率。

　　整個網(wǎng)絡(luò)邊緣的AI算法將需要節(jié)能的CPU來在電力受限的環(huán)境中運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)減少碳足跡。第四代英特爾®至強(qiáng)®可擴(kuò)展處理器使組織能夠擴(kuò)展AI功能，大規(guī)模提供超個性化，并更有效地管理邊緣的內(nèi)部運(yùn)營，同時還有助于實(shí)現(xiàn)安全性和可持續(xù)性目標(biāo)。