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浅谈芯片智能技术的发展及应用

我爱方案网| 芯片智能技术,发展,应用| 2011-01-24
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中心议题:
    * 芯片智能技术的发展
    * 芯片智能技术的应用


人类因想像而感知世界,人类也在想像中改变未来。从鸟儿在空中翱翔获得灵感,到莱特兄弟发明飞机;从嫦娥奔月的动人传说,到“神七”飞天的伟大实践……改变世界,改变生活,离不开你我的想像。

1997年,当世界冠军卡斯帕罗夫在与“深蓝”的“人机大战”中落败后,计算机的“智能”让人们得到了全新的认识。那时的“深蓝”,就是一台装载有32个并行处理器的高性能计算机,每秒能分析2亿步棋,几乎代表了当时最高的计算水平。

时隔多年,当年处于顶级水平的“深蓝”,可能就是现在某个实验室里一台中等配置的服务器的水平。而当年只有“人机大战”才用到的超级计算,目前早已渗透到了我们日常生活的方方面面。例如,有车一族一刻也离不开的汽油,其原料——石油的勘探在今天就必须借助高性能计算机来进行地震波计算、分析,并在此基础上进行油藏模拟,从而达到精准定位的效果;又如,越来越准确的天气预报,也是气象学家们利用高性能计算机对海量气象资料进行科学处理、分析后得出的;再如,生物学研究领域的基因比对,制造行业的高精尖产品开发和模拟测试,乃至目前热门网络游戏的研发和运营,其背后都离不开高性能计算的鼎力支持。

而事实上,无论是大到高达数千万亿次的高性能计算机,还是小到一部智能手机,都离不开芯片的支持。如果说高性能计算是我们探知未知世界的“魔法盒”的话,那芯片就是打开这个神奇“魔法盒”的钥匙。伴随着硅技术和工艺制程技术的发展,现今的芯片已经能在单位面积内集成更多的晶体管。以英特尔今年初发布的 32纳米工艺的至强5600芯片为例,它在240平方毫米的硅片上集成了11.7亿个晶体管。未来,芯片技术依然会在摩尔定律的指引下,向着更高性能、更低功耗的方向发展。改变世界,改变生活,正在从“芯”开始。

气象预报:精准背后的推手

2001年冬一场小雪让北京交通瘫痪和2008年奥运会开幕前每隔1小时的天气预报,让人们对天气的精准预报有了更高的期待。回头来看中国的气象通信发展,可谓是中国气象预报60多年发展的一个缩影。

60多年前,中国气象局通信台里有100多人坐在电报机前,在不绝于耳的嘀嗒声中收发着气象电报;60多年后,中国气象局通信台里只有六七个人管理着大型计算机系统,通过空中卫星与地面通信网络收发来自海陆空的多种气象资料。

与此同时,人们都觉得,现在的天气预报是越来越准确了。这中间,新科技手段和设备在天气预报中的应用是一个重要的原因。比如说,气象卫星是提供全球气象资料的现代化探测工具,它大约一个多小时就可以绕地球一圈。卫星上的电子通讯装置能将卫星观测到的资料、图片、数据自动地传输给地面的接收站。

除了卫星的运用以外,大型计算机在天气预报中也占有越来越重要的位置。因为天气变化的因素往往是十分复杂的,因此现代气象观测的手段也是多种多样的,如上面所说的卫星观测还只是其中之一。此外还有高空探测仪、地面观测站、海洋观测船、高山观测点等等。这些由各地以各种手段测报来的数据资料,还须进行综合分析,光靠人工运算,速度是肯定来不及的。目前,美国、日本等发达国家,在气象预报中心使用的大型计算机的计算速度已达每秒钟上百万亿次。这些计算机为气象预报的准确性立下了汗马功劳。

2006年,日本甚至公布了雄心勃勃的超长天气预报计划——对未来30年里将发生的包括台风、暴风、暴雪、干旱以及其它恶劣天气进行预测。该项工程从2007年启动,由一台世界上运算速度最快的服务器担负起这项预测任务。该项目是日本文部科学省为绘制未来300年全球变暖趋势图而进行的研究的一部分。利用那台位于日本横滨飞机库大小的一所建筑内的超级电脑,日本科学省希望能借此计算出大气压、空气温度、洋流和海洋温度相互作用的长远模式图。计算结果将有助于预测台风路线,这样就可以知道哪些地区有可能成为大雨、暴雪、巨浪、飓风、热浪或威胁农作物干旱所袭击的对象。

物联网:改变从身边做起

20200202 020202秒,数以万计的英国青年男女都打算在这一刻登记结婚,以便赶上‘好事成双’的吉利时刻。但他们并不打算去相关机构排队等待,而是计划通过物联网实现愿望。他们要做的,只是在各种信息终端中预先设置好结婚登记请求,在那个时刻到来之时,他们的终端自动将这些请求同步发送到了相关机构的服务器中,随即就顺利接收到了结婚证明和政府为新人定制的3D大喜字一对,之后它们立即提醒主人查收信息和这份特别的礼物。物联网在这次特别行动中迅捷、稳定的表现,得到了英国各岛广大群众的一致好评,不少群众纷纷走上街头,表达对‘物联网’给生活带来便利的喜悦之情……”

上面这段简短的描述,是英国人预想的在物联网世界中的生活。实际上,按照目前科技的发展速度,用不了到2020年,人们已经可以享受到物联网给生活带来的便捷。很多IT专家都将其与计算机及互联网的出现并重,称其为信息产业的第三次浪潮。

物联网的实质,就是要把人、物和网络连接起来,进行信息交换和通讯。它们可以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等功能,并且彼此沟通和协作。物联网和互联网的区别在于:现在的互联网上各种终端之间、它们与服务器端和存储系统之间的沟通与互相响应,其实都是有人在后面操作和控制的,但是在未来的物联网里,物与物、物与人以及物与计算机设备之间的协作则要实现智能化和自动化,不需要人们花费太多的时间去介入、控制和管理。

举例来说,一个物联网时代的超市,其物流完全可以实现全自动化的管理。例如它可以通过设置在货架和仓库中的RFID标签读取设备了解存货信息,一旦要出现缺货现象时,它就会立即将信息发送给超市的服务器系统,并由它自动联系行驶在路上的众多送货车辆里的计算机系统,查找哪辆货车中有足够的相应商品,最后才会通知相关的司机,让他将车驶向缺货的超市,而此前的一切计算和通信的过程,都无需人工介入。

从上面的例子不难看出,即时了解外界的环境和需求变化,并就变化进行智能化、自动化的信息处理和通信就是物联网的核心技术。而这一技术,其实就是智能计算技术。

以当前芯片智能技术领先的英特尔公司为例,英特尔将会在未来的处理器中增添更多更高级别的智能计算要素和功能。而通过融合所有的智能计算要素和功能,英特尔希望达到的近期目标,就是在2015年时有150亿个终端设备能够接入互联网,彼此相连并可能无需人工干预的情况下实现沟通和协作,而其远期目标,则是要在未来的40年内让机器变得像人一样“聪明”。

石油勘探:节省成本的秘密

21世纪的中国大步迈向汽车时代的时候,仿佛所有的中国人一夜之间突然都对石油产生了强烈的“渴”望。如何找到新的油藏或者如何让老油田重新焕发青春,成为了石油勘探行业最为紧迫的任务。

在石油企业勘探所需要的费用中,钻井的费用是非常高的,打一口井往往需要上千万甚至上亿元。通过科学的物探方法,加快勘探速度、提高勘探精度、准确地确定高产井位将是节约巨大的钻井投资的有效之法。 

在高性能计算未被广泛应用时,石油勘探的时间非常长,准确性低。而通过运用高性能计算解决PC集群大量的并行计算问题,石油勘探行业用户能够大大提高勘探的精度,缩短勘探时间。

特别是,近年来随着处理器性能的大幅度提升,使得科研人员有可能通过基于量子力学理论的计算模拟,从物质的微观性质做起,逐步了解地下这些物质在高温、高压状况下究竟会产生什么样的变化。以往,人们对于地球内部结构和成分的认识,很大一部分是通过对天然地震波进行分析并加以推断得到的。现在技术人员完全可以更多地依赖计算,通过在高性能计算机上的模拟实验来了解地球内部的结构和成分。

地震数据处理作为地震勘探的主要组成部分,是石油天然气勘探开发产业链中对油田勘探开发效益影响最大、技术含量最高的一环。自从人类采用地震波数据采集和还原地质构造以来,技术也在不断地更新换代。其中。地震数据的采集从上世纪70年代的2D采集,逐渐发展到3D采集,直到现在的3D全方位角采集,地震数据量也随之呈几何级的增长,对计算机的性能提出了更高的要求。

目前,英特尔针对未来高性能计算需求和应用的发展趋势及特点,开始了新一轮的创新。例如英特尔宣布计划推出基于英特尔集成众核(MIC)架构的全新产品。这种架构有助于轻松打造每秒万亿次计算的平台。

以上,我们从气象预报、物联网和石油勘探三个方面介绍了其技术的发展以及芯片在应用创新中扮演的重要角色。事实上,和我们息息相关的领域还有很多,比如电子病历、区域医疗;再比如智能交通建设;再比如未来的4G通信,再比如如何一卡行天下……等等,这些都将在我们后续的文章中给以详细的介绍。而以上种种这一切,都会在信息技术、芯片技术等不断发展、不断创新的推动下逐一实现。未来值得我们期待!

在高性能计算未被广泛应用时,石油勘探的时间非常长,准确性低。而通过运用高性能计算解决PC集群大量的并行计算问题,石油勘探行业用户能够大大提高勘探的精度,缩短勘探时间。

特别是,近年来随着处理器性能的大幅度提升,使得科研人员有可能通过基于量子力学理论的计算模拟,从物质的微观性质做起,逐步了解地下这些物质在高温、高压状况下究竟会产生什么样的变化。以往,人们对于地球内部结构和成分的认识,很大一部分是通过对天然地震波进行分析并加以推断得到的。现在技术人员完全可以更多地依赖计算,通过在高性能计算机上的模拟实验来了解地球内部的结构和成分。

地震数据处理作为地震勘探的主要组成部分,是石油天然气勘探开发产业链中对油田勘探开发效益影响最大、技术含量最高的一环。自从人类采用地震波数据采集和还原地质构造以来,技术也在不断地更新换代。其中。地震数据的采集从上世纪70年代的2D采集,逐渐发展到3D采集,直到现在的3D全方位角采集,地震数据量也随之呈几何级的增长,对计算机的性能提出了更高的要求。

目前,英特尔针对未来高性能计算需求和应用的发展趋势及特点,开始了新一轮的创新。例如英特尔宣布计划推出基于英特尔集成众核(MIC)架构的全新产品。这种架构有助于轻松打造每秒万亿次计算的平台。

以上,我们从气象预报、物联网和石油勘探三个方面介绍了其技术的发展以及芯片在应用创新中扮演的重要角色。事实上,和我们息息相关的领域还有很多,比如电子病历、区域医疗;再比如智能交通建设;再比如未来的4G通信,再比如如何一卡行天下……等等,这些都将在我们后续的文章中给以详细的介绍。而以上种种这一切,都会在信息技术、芯片技术等不断发展、不断创新的推动下逐一实现。未来值得我们期待!

在高性能计算未被广泛应用时,石油勘探的时间非常长,准确性低。而通过运用高性能计算解决PC集群大量的并行计算问题,石油勘探行业用户能够大大提高勘探的精度,缩短勘探时间。

特别是,近年来随着处理器性能的大幅度提升,使得科研人员有可能通过基于量子力学理论的计算模拟,从物质的微观性质做起,逐步了解地下这些物质在高温、高压状况下究竟会产生什么样的变化。以往,人们对于地球内部结构和成分的认识,很大一部分是通过对天然地震波进行分析并加以推断得到的。现在技术人员完全可以更多地依赖计算,通过在高性能计算机上的模拟实验来了解地球内部的结构和成分。

地震数据处理作为地震勘探的主要组成部分,是石油天然气勘探开发产业链中对油田勘探开发效益影响最大、技术含量最高的一环。自从人类采用地震波数据采集和还原地质构造以来,技术也在不断地更新换代。其中。地震数据的采集从上世纪70年代的2D采集,逐渐发展到3D采集,直到现在的3D全方位角采集,地震数据量也随之呈几何级的增长,对计算机的性能提出了更高的要求。

目前,英特尔针对未来高性能计算需求和应用的发展趋势及特点,开始了新一轮的创新。例如英特尔宣布计划推出基于英特尔集成众核(MIC)架构的全新产品。这种架构有助于轻松打造每秒万亿次计算的平台。

以上,我们从气象预报、物联网和石油勘探三个方面介绍了其技术的发展以及芯片在应用创新中扮演的重要角色。事实上,和我们息息相关的领域还有很多,比如电子病历、区域医疗;再比如智能交通建设;再比如未来的4G通信,再比如如何一卡行天下……等等,这些都将在我们后续的文章中给以详细的介绍。而以上种种这一切,都会在信息技术、芯片技术等不断发展、不断创新的推动下逐一实现。未来值得我们期待!

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