Réexaminez les puces du point de vue des clusters informatiques !

Source de l’article : Data Ape

Auteur : Une pluie de fumée

Source de l’image : Généré par Unbounded AI

Depuis l’Antiquité, la technologie et l’innovation sont au cœur de la compétitivité nationale. À l’ère de l’information d’aujourd’hui, cette règle s’applique toujours, en particulier dans l’industrie informatique. Au cours des dernières décennies, la Chine a réalisé des percées remarquables dans de multiples domaines technologiques, de la fabrication de téléphones mobiles aux communications 5G en passant par l’intelligence artificielle. Cependant, dans le domaine de l’industrie informatique, en particulier de la technologie des puces, la Chine est encore confrontée à de nombreux défis.

L’importance de l’industrie informatique est évidente, elle est la pierre angulaire des technologies de l’information, qu’il s’agisse du big data, de l’intelligence artificielle ou de l’Internet des objets, elle est indissociable de capacités informatiques puissantes et stables. Cependant, pour un pays qui veut prendre une position de leader dans la technologie mondiale, il ne suffit pas de compter uniquement sur l’approvisionnement extérieur en puissance de calcul. En particulier dans le contexte d’un environnement politique et économique mondial de plus en plus complexe, d’un blocus technologique et de frictions fréquentes, la localisation de l’industrie informatique n’est pas seulement liée à l’indépendance technologique, mais aussi à la clé de la sécurité nationale.

Pour cette raison, la Chine a essayé de construire sa propre industrie informatique. Mais en fait, malgré de bons progrès dans certains sous-domaines, dans l’ensemble, nous sommes toujours confrontés à d’énormes défis. Parmi eux, le plus important est le retard de la technologie des puces. Qu’il s’agisse de téléphones portables, de serveurs ou d’applications d’intelligence artificielle, la plupart des puces de cœur actuelles dépendent encore de fabricants internationaux, notamment Intel, AMD, NVIDIA, Qualcomm, etc.

Comment cela a-t-il changé ? Y a-t-il une nouvelle voie à suivre ? C’est exactement ce que cet article espère explorer.

Schéma précédent - Frontal Hard Rigid

Sur la voie du rattrapage technologique dans le passé, la stratégie de la Chine dans l’industrie des puces peut être considérée comme « frontale et dure ». Il s’agit d’un moyen direct et actif de rattraper son retard, dans le but de réduire l’écart avec le niveau avancé mondial dès que possible. Une telle stratégie peut fonctionner pour certaines industries, mais dans le domaine des puces, les défis sont particulièrement grands.

Le succès de Huawei dans le domaine des processeurs de téléphonie mobile a injecté une grande confiance dans la communauté technologique nationale. Leurs puces de la série Kirin ont non seulement atteint une part importante sur le marché intérieur, mais ont même démontré une forte compétitivité sur le marché international. Cette réussite semble indiquer que l’industrie chinoise des puces est sur le point d’amorcer un redressement.

Mais lorsque nous tournons notre point de vue vers l’espace serveur, les choses sont très différentes. Sur ce marché, Intel, AMD et NVIDIA occupent toujours une position dominante absolue. Non seulement les performances et la stabilité de leurs puces sont reconnues par les clients, mais plus important encore, l’accumulation de technologie et la construction écologique derrière ces deux entreprises font qu’il est difficile pour d’autres concurrents émergents de s’en approcher.

Plus précisément, il y a plusieurs raisons principales à cela, notamment :

1. L’énorme écart dans l’accumulation de la technologie :

Intel, AMD et NVIDIA explorent le domaine des puces depuis plus de décennies. Cette accumulation de technologie à long terme leur a permis d’accumuler une riche expérience dans la conception, les essais et la fabrication. Pour les fabricants de puces chinois qui débutent, cet écart ne peut pas être réduit dans un court laps de temps.

**2. L’énorme différence entre la R & D et l’investissement dans la fabrication : **

L’investissement est un moteur important du progrès technologique, qu’il s’agisse de la recherche fondamentale ou de l’exploration applicative de nouvelles technologies, il nécessite un soutien financier important. Les investissements d’Intel, d’AMD et d’autres dans ce domaine sont sans aucun doute bien plus importants que les fabricants de puces nationaux. Cela place les fabricants chinois dans une position désavantageuse en termes de vitesse de recherche et développement, de mise à jour technologique et d’applications innovantes.

3. Barrières écologiques matures :

La puce n’existe pas de manière isolée, elle doit être associée à divers systèmes matériels et logiciels. Intel, AMD, NVIDIA et d’autres puces autour de l’écosystème logiciel et matériel est très mature, des systèmes d’exploitation, des cadres de développement, des intergiciels aux applications, il y a un support riche. Si les fabricants chinois veulent entrer sur ce marché, ils doivent non seulement avoir des produits compétitifs, mais aussi faire face à l’énorme défi de reconstruire l’ensemble de l’écosystème.

Face à ces trois problèmes majeurs, le chemin vers le rattrapage dans l’industrie nationale des puces est évidemment plein de rebondissements. Mais cela ne veut pas dire que nous n’avons pas d’issue, peut-être pouvons-nous penser sous un angle différent et trouver une voie de développement plus appropriée.

Autre solution - reconstruire l’ensemble de l’écosystème informatique basé sur le « cloud"

Face aux limites d’une stratégie rigide frontale, l’industrie informatique chinoise devrait se poser la question suivante : existe-t-il une stratégie capable d’atteindre un développement technologique rapide sans entrer directement en collision avec les géants mondiaux ? La réponse est oui. Et cette réponse vient de l’essor rapide de la technologie de l’informatique en nuage.

Le cloud computing est en train de révolutionner le visage de l’industrie informatique. Si le modèle informatique traditionnel est orienté matériel, le cloud computing est orienté services, ce qui non seulement fournit aux entreprises et aux utilisateurs des méthodes informatiques plus efficaces et plus pratiques, mais plus important encore, il fournit une nouvelle idée pour l’industrie des puces.

Plus précisément, sur la base des puces domestiques de Huawei telles que HiSilicon, Loongson et Feiteng, combinées à du matériel de stockage à haut débit et à un équipement réseau au niveau du centre de données, un pool de ressources informatiques et de stockage domestiques de base est construit. En termes d’architecture logicielle et système, les systèmes d’exploitation basés sur Linux peuvent être utilisés pour assurer la compatibilité et la stabilité. Dans le même temps, grâce à des technologies de virtualisation et de conteneurisation telles que KVM, Docker et Kubernetes, il offre un déploiement rapide, une mise à l’échelle élastique et une gestion pratique des pools de ressources informatiques.

Le cœur de cette idée est la mise en commun des ressources. Dans l’informatique traditionnelle, une tâche doit être effectuée par une ou plusieurs puces puissantes, tandis que dans le cloud computing, cette tâche peut être effectuée par plusieurs puces avec des performances moins exceptionnelles. Cette approche est comme « trois puants au sommet », ne se concentrant plus sur les performances d’une seule puce, mais se concentrant sur la puissance de calcul globale, ce qui ne fait que contourner notre manque de capacités techniques dans une seule puce. **

Pour l’industrie chinoise des puces, cela représente une énorme opportunité. Nous n’avons pas besoin de trop rechercher les performances absolues de chaque puce, mais nous pouvons intégrer plusieurs puces domestiques grâce à la technologie pour former un puissant cluster informatique. Par exemple, deux ou trois puces HiSilicon, Loongson ou Feiteng de Huawei sont tout à fait susceptibles d’atteindre ou même de dépasser la puissance de calcul d’une puce Intel.

De plus, cette approche nous donne l’occasion de réinventer le centre de données. Les centres de données traditionnels sont généralement basés sur des puces Intel, AMD et NVIDIA, mais dans le modèle de cloud computing, cette situation devrait être brisée. Supposons que dans un centre de données, il soit tout à fait possible de construire un cluster de calcul comparable à 1 million de puces Intel avec 2 millions de puces domestiques. Cela signifie non seulement une réduction des coûts, mais plus important encore, nous avons réussi à construire une plate-forme informatique entièrement basée sur la technologie nationale.

Cette transformation a sans aucun doute ouvert un nouvel océan bleu pour l’industrie informatique chinoise. Nous ne sommes plus face à face avec les géants mondiaux, mais nous utilisons les avantages de l’informatique en nuage pour briser les frontières de l’informatique traditionnelle, construire un modèle informatique complètement différent et ouvrir un deuxième champ de bataille.

Dans cette direction, nous sommes censés éviter les conflits frontaux avec les géants mondiaux et construire plutôt un écosystème informatique plus efficace, compétitif et tourné vers l’avenir grâce à l’innovation et à l’intégration technologiques.

D’un autre point de vue, nous évitons l’avantage des géants internationaux des puces, mais changeons le champ de bataille pour obtenir « vous frappez le vôtre, je frappe le mien ».

Même méthode pour construire un cluster de calcul GPU domestique

Avec l’essor de l’intelligence artificielle et du big data, les GPU sont progressivement devenus la principale source de puissance de calcul pour le calcul haute performance et l’apprentissage profond. La position de monopole de NVIDIA dans ce domaine rend la localisation plus urgente. Face à un énorme fossé en matière de technologie et de performances, les GPU nationaux peuvent-ils également augmenter leur part de marché sur les marchés nationaux et étrangers grâce à l’informatique en nuage comme les processeurs ?

L’intelligence artificielle, en particulier l’entraînement de grands modèles, nécessite une énorme puissance de calcul. Chaque percée en matière d’innovation nécessite souvent une grande quantité de données pour l’entraînement et l’optimisation. Les GPU uniques traditionnels ont été difficiles à répondre aux besoins informatiques actuels, et les GPU haute performance des fabricants internationaux tels que NVIDIA sont confrontés à d’énormes défis en raison de leurs prix élevés et de l’incertitude de la chaîne d’approvisionnement.

Dans ce contexte, le développement des GPU domestiques est particulièrement important. Bien que la technologie et les performances actuelles soient encore loin de NVIDIA, cela ne signifie pas que nous n’avons aucun moyen de commencer à construire des clusters de calcul GPU haute performance. Comme nous l’avons fait dans le domaine des processeurs, la technologie de mutualisation des ressources du cloud computing nous apporte de nouvelles solutions.

Grâce à la mise en commun des ressources, nous pouvons rassembler plusieurs GPU domestiques avec des performances légèrement inférieures pour former un cluster de calcul puissant. Cela peut non seulement répondre aux exigences de puissance de calcul de l’entraînement de modèles à grande échelle, mais également réduire efficacement le coût global et améliorer l’efficacité informatique. Cette stratégie de « quantité pour la qualité » permet d'« acheter » des GPU nationaux au moment du développement et de l’optimisation, afin qu’ils puissent progressivement réduire l’écart technologique avec NVIDIA.

En outre, la construction de clusters de calcul basés sur des GPU domestiques offre également un espace de développement plus large pour les écosystèmes logiciels et matériels connexes. Nous pouvons commencer par la couche inférieure et optimiser le système d’exploitation, les pilotes, les compilateurs et même le cadre supérieur d’apprentissage profond pour mieux nous adapter aux caractéristiques des GPU domestiques. Dans le même temps, cette méthode de calcul parallèle multi-GPU apportera également de nouveaux défis et opportunités aux chercheurs en algorithmes et favorisera l’innovation des algorithmes.

Basé sur la 5G + le cloud desktop, il est prévu de reconstruire le modèle de puissance de calcul dans les domaines des PC et des téléphones mobiles

À l’heure actuelle, l’informatique en nuage modifie principalement le mode d’alimentation en puissance de calcul côté serveur, dans les ordinateurs personnels, les téléphones intelligents et autres terminaux intelligents, ou une seule puce pour fournir de la puissance de calcul, le rôle de l’informatique en nuage n’est pas évident.

Cependant, l’ensemble du système de réseau de communication construit sur le réseau 5G devrait ouvrir la puissance de calcul du « cloud » et du terminal. La puissance de calcul du cluster de serveurs cloud est directement fournie aux terminaux intelligents tels que les PC et les smartphones en temps réel via le réseau 5G.

Pour être clair, la 5G n’est pas seulement une amélioration de la vitesse de communication, mais apporte également une faible latence, une bande passante élevée et des connexions massives, offrant des possibilités sans précédent pour la puissance du cloud computing d'« entrer » dans le terminal. Dans le passé, l’informatique en nuage n’a pas laissé d’empreinte significative sur les appareils intelligents, principalement parce que la bande passante limite son application sur les appareils mobiles. Mais avec le déploiement généralisé de la 5G et l’accélération continue des réseaux 5G, tout cela sera différent.

Sous l’effet additif de la 5G et de la technologie de bureau dans le cloud, nous sommes sur le point d’entrer dans une ère numérique disruptive. La plus grande révolution provoquée par cette combinaison est une refonte fondamentale de la définition des terminaux intelligents. Il ne s’agit plus d’une plaque tournante de l’informatique indépendante, mais d’une passerelle et d’une extension des ressources du cloud.

Lorsque les terminaux intelligents ne sont utilisés que comme interfaces d’entrée et de sortie, leurs processus de conception et de fabrication changent radicalement. Les terminaux ne nécessitent plus de systèmes de refroidissement complexes, de batteries haute capacité ou de stockage haute capacité, ce qui signifie que nous pouvons créer des appareils plus fins, plus durables et plus portables qui améliorent encore la mobilité et l’expérience de l’utilisateur. De plus, en raison de l’élimination des puces hautes performances coûteuses, le coût de production des terminaux intelligents sera considérablement réduit, de sorte que davantage de consommateurs pourront profiter de services numériques avancés.

De plus, lorsque le matériel n’est plus lié au calcul haute performance, les concepteurs peuvent se concentrer davantage sur l’interaction avec l’utilisateur, l’innovation de la forme des appareils et l’expansion des fonctions. Les futurs appareils intelligents ne se limitent pas aux téléphones mobiles, tablettes et ordinateurs portables existants, mais peuvent également émerger avec des types d’appareils entièrement nouveaux, tels que des lunettes intelligentes, des appareils portables ou d’autres appareils de réalité augmentée.

Au fur et à mesure que la technologie des ordinateurs de bureau dans le cloud arrive à maturité, la structure du pouvoir de l’approvisionnement mondial en puces pourrait être perturbée. Dans le passé, les performances puissantes du matériel déterminaient en grande partie la puissance de calcul des terminaux, et Intel et Qualcomm ont établi une position inébranlable sur les marchés des PC et des smartphones. Mais au fur et à mesure que l’informatique s’est déplacée vers le cloud, cela a commencé à changer.

Ce changement offre une occasion rare aux fabricants de puces nationaux de se débarrasser de leurs désavantages technologiques de longue date et d’établir une nouvelle image de marque et une nouvelle position sur le marché. « Trois puants domestiques » dans le nuage peuvent valoir un « Zhuge Liang étranger » au terminal.

Bien sûr, en tant que solution transitoire, la puissance de calcul peut être répartie entre les terminaux intelligents tels que les ordinateurs et les téléphones mobiles et les serveurs cloud, ** la majeure partie de la puissance de calcul est placée dans le cloud, et seule une petite partie de la puissance de calcul est conservée dans le terminal. De cette façon, placer une puce domestique avec de mauvaises performances sur l’équipement terminal suffit à répondre aux besoins d’utilisation.

Pour réaliser cette idée, il existe encore de nombreuses façons de le faire

Il convient de souligner que le programme de l’industrie informatique nationale basé sur l’informatique en nuage que nous avons donné ci-dessus a encore un long chemin à parcourir pour vraiment atterrir. La construction d’un cluster de calcul haute performance basé sur des puces domestiques n’est pas seulement un « épissage » de matériel, mais une guerre globale impliquant le matériel, les logiciels, le réseau et le stockage.

Qu’il s’agisse de téléphones portables, de téléviseurs ou de voitures, nous pouvons constater que le succès de tout produit nécessite un écosystème solide pour le soutenir. Pour les clusters informatiques, l’écologie est plus complexe. Alors, comment transformer cette idée en réalité ? Dans l’ensemble, cela nécessite le triple effort de la technologie, de l’écologie et du marché.

Aspects techniques - pas un simple empilement de copeaux

Bien que la combinaison de plusieurs puces domestiques puisse fournir une puissance de calcul considérable, cela ne signifie pas que la simple superposition peut obtenir l’effet souhaité. Par exemple, la surcharge de communication entre plusieurs puces peut être importante, ce qui peut affecter l’efficacité globale du traitement parallèle. Dans le même temps, l’interopérabilité entre le matériel est également un énorme défi, et comment s’assurer que chaque composant peut exercer son efficacité maximale, plutôt que de devenir un goulot d’étranglement pour d’autres composants, est un problème informatique auquel il faut faire face.

Écologie logicielle - L’âme des clusters informatiques

Cependant, ce n’est pas suffisant pour résoudre le problème dans le matériel. Le logiciel est l’âme d’un système. Nous devons construire un écosystème logiciel et matériel complet basé sur des grappes informatiques nationales. Cela signifie développer un nouveau système d’exploitation de cloud computing, qui doit non seulement être compatible avec les applications logicielles existantes, mais qui peut également maximiser les caractéristiques des puces domestiques. Dans le même temps, nous devons également développer un écosystème approprié de middleware, de bases de données et de logiciels d’application pour nous assurer que tout cela peut fonctionner de manière transparente dans un environnement localisé.

Brise-glace du marché - Démarrez le volant d’inertie de l’itération

En fin de compte, le succès d’une technologie dépend de ses performances sur le marché. Si une bonne technologie n’est pas reconnue par le marché, elle ne survivra pas à la fin. Par conséquent, pour le cluster informatique national, le véritable test est de savoir comment le mettre sur le marché et permettre à davantage d’utilisateurs de découvrir la valeur qu’il apporte. Cela nécessite des applications à grande échelle orientées vers le marché, une itération et une amélioration continues par le biais d’applications pratiques, afin de résoudre les lacunes et les problèmes exposés, et ce faisant, de réduire les coûts et d’améliorer continuellement son niveau de service.

Ci-dessus, nous avons mené une discussion approfondie sur la localisation de l’industrie informatique chinoise et proposé une nouvelle orientation pour la construction de clusters informatiques nationaux basés sur le cloud computing. Il convient de souligner que ce schéma n’est pas localisé pour le plaisir de la localisation, mais qu’il s’agit d’un mouvement visant à suivre la tendance de la transformation de l’industrie informatique mondiale, représentant l’orientation future du développement de l’industrie informatique mondiale. **

Le cluster informatique national construit sur la base de l’informatique en nuage tire parti de la tendance générale de l’industrie informatique mondiale à la cloudification et au clustering, saisit l’idée centrale de la mise en commun des ressources et de l’intégration efficace de l’informatique en nuage, et évite avec succès la concurrence directe avec les géants internationaux. Il s’agit d’une stratégie qui suit la tendance et utilise pleinement la technologie et les ressources nationales dont nous disposons déjà, libérant ainsi un plus grand potentiel.

À l’avenir, cette stratégie apportera sans aucun doute un soutien solide à la localisation de l’industrie informatique chinoise. Avec l’itération continue de la technologie et l’expansion progressive du marché, nous sommes convaincus que nous verrons progressivement une toute nouvelle écologie de l’industrie informatique basée sur la technologie nationale prendre forme. Cela permettra non seulement d’accélérer le processus de localisation de l’industrie informatique chinoise, mais aussi de redéfinir le modèle de l’industrie informatique mondiale et de faire de la Chine un leader dans ce domaine.

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