未完成的差分机 
当代电子计算机,是建立在蒸汽时代差分机的探索之上的。
19世纪初,英国科学家查尔斯·巴贝奇提出了一个天才般的构想:设计一台计算机器,利用“机器”将计算到印刷的过程全部自动化。
就是这位早生了两百年的天才丨Wikipedia
彼时,受工业革命的影响,人类的生产力大大提高,日常生产生活涉及到大量的数学计算。然而,人工计算的疏漏性太大,会出现各种计算错误、抄写错误、校对错误、印制错误等等。
比如法国数学家普罗尼当时搞的一个庞大的制表计划,持续数十年,尽管整个计划中组织工作已做得相当严密,但巴贝奇在法国科学院的图书馆中所见到的手抄稿,随手一翻就是各种错误。
这件事让巴贝奇特别触动。觉得人类在数学这件事情上,成绩不好是天生的,不能怪社会。在复杂而庞大的计算量面前,人类这种容易犯错的碳基计算器,显得力不从心。
换言之,这是蒸汽时代遭遇的算力瓶颈
于是便有了著名的差分机。虽然后来由于投资过大、机器过于复杂、加工能力不够等等原因,没能造出真正实用的机器,但巴贝奇在制造差分机过程中的许多思路,比如用加减来实现乘除运算,把计算机器分为“储存”、“运算”和“控制”三个部分等等,都成了后来留给电子计算机的遗产。
未完成的奇迹:差分机的一部分丨Wikipedia
这件没有完成的传奇机器也成了蒸汽时代最富代表性的标志之一,是复杂机械的一个巅峰。著名科幻小说家威廉·吉布森甚至畅想,如果差分机被造出来之后世界将会怎样。他据此写成的科幻小说也成了“蒸汽朋克”的开山之作。
很显然,差分机虽然没能解决蒸汽时代的算力瓶颈,但解决了很多科幻小说家的生计问题。
幸好巴贝奇的失败也不是全人类的失败。后来我们知道了,20世纪英国又出了一位杰出的科学家,叫艾伦·图灵。图灵提出了著名的图灵机模型,为现代计算机的逻辑工作方式奠定了基础。
而正是从现代计算机诞生,真正的“机器计算”才变得可行。
如今,我们站在历史的长河往回看,不禁要追问这样一个问题:为什么让机器替代人类计算那么重要?
因为,算力即是生产力。
  算力即是生产力  
巴贝奇研制差分机,是为了解决蒸汽时代的计算问题。图灵提出图灵机模型,也是因为他在1939年被英国皇家海军招聘,在英国军情六处的监督下从事对德国机密军事密码的破译工作,而密码破译需要大量的计算。两年后,正是他的小组制造了一台名为“炸弹”(bombe)的计算机。并用该计算机破译了德国的军事密码系统Enigma,让二战提前结束。
曾经给盟军带来大麻烦的 Enigma丨Wikipedia
现代科学的一个重要进步是开始用定量的思维来看待我们的世界,将感性的直觉用理性的逻辑来替代。而数学的发展也让物理模型变得可解,借助数学的严谨逻辑和精密计算,我们得以触及宇宙更深层次的秘密,而每一层秘密的揭晓也为人类社会带来发展的力量。
早在巴贝奇时代,人类便利用计算发现了海王星。彼时天文学家利用天王星轨道的摄动,直接估算出了海王星的存在与可能的位置,并在1846年9月23日发现了它。海王星也成为了唯一一颗利用数学预测而非有计划的观测发现的行星。
2019年,首张黑洞照片的公布更是算力提升带来的重要突破。因为这张照片并不完全是观测出来的,而是“算”出来的。理论上,要直接观测黑洞,需要跟地球大小差不多的望远镜,根本不现实。科学家采用的方法则是将全球各地的多个望远镜同步起来形成网络,将各自的观测数据用超级计算机进行处理和校验,从而“算出”最后的黑洞照片。
第一张黑洞照片,其实是“算”出来的丨ETH
如今,算力早已成为科学研究中不可或缺的“资源”:如果你觉得天气预报越来越准了,那是因为庞大的算力让人类能够对气象模型进行更精确的计算;各种工具和器械是不是越来越舒适了?那是通过计算机模拟对其结构进行了精确设计;包括本次新冠疫情中特效药的寻找,也需要借助大量算力进行蛋白质同源模建、分子动力学模拟计算和大规模虚拟药物筛选。
日常生活更是离不开算力,生活中的每一个微小的行为背后,是无数计算机在瞬息间的飞速计算。我们用手机拍摄的每一张照片,在摄像头前的每一个表情,在社交媒体所发表的每一个字,对应的都是0和1的加减、进位、存储和传输。
如今,算力早已成为信息时代的水电煤。庞大的算力,构筑了信息时代的基石。
算力的未来
然而,算力的提升并非没有尽头。巴贝奇所遭遇的算力瓶颈,我们也正一头撞上。目前单芯片的摩尔定律已经逐渐失效,已经预言着下一个算力瓶颈的到来。曾几何时,人类对建造算力庞大的超级计算机充满热情,如今这条路则因为成本高昂、维护困难等等,变得不再那么有吸引力。
既然“一味追求算力的增长”已经变得昂贵而耗能,算力的未来又该何去何从?
答案是多样性
算力的发展已经从简单粗暴的“走量”,进入了一个架构创新的黄金时代,世界在呼唤多样性的算力。
从前,算力靠通用CPU打天下。
现在,我们有ARM(Advanced RISC Machine,高级精简指令集,多用于移动端)、NPU(Network Processing Unit,一种专门应用于网络应用数据包的处理器)和GPU(Graphics Processing Unit,图形处理器,显卡的核心)。
从前,算力是集中式的。
未来,5G使数据可以更多的分布在边和端,同时算力跟着数据走,实现云边端的协同。算力也将变得越来越“暴力”,特别是AI对算力的需求高速增长,预计2025 AI将占据数据中心80%以上算力。
未来,算力将无处不在。因为算力早已成为一种新的生产力。5G、云和AI将成为下一个十年最有力的生产工具。整个计算产业生态体系预计将有近两万亿美元的全球市场空间,在中国则超过1.1万亿人民币。根据华为近期发布的《泛在算力:智能社会的基石》报告,人均算力和国家的人均GDP强相关,已成为衡量一个国家一个地区经济发展的重要指标,更重要的是算力投入将会带来巨大的乘数效应,比如在制造业,1美元的算力投入可以带来10美元的最终产出,对经济发展起到推动作用。
面对这样一个巨大的蛋糕,需要整个行业共同努力,共建、共享、共赢。而华为愿与产业合作伙伴携手,共同为各行各业提供基于鲲鹏处理器的领先 IT基础设施及行业应用,包括PC、服务器、存储、操作系统、中间件、虚拟化、数据库、 云服务及行业应用等。
今天,在开发者的盛宴华为开发者大会2020(Cloud)上,华为发布了基于鲲鹏的系列开发工具和平台,包括CloudIDE、鲲鹏加速库和鲲鹏开发者社区等,打造顺畅的开发者体验。其中,作为华为云DevCloud开发平台组件之一,轻量化的基于Web的集成开发环境服务CloudIDE,支持鲲鹏原生和多语言,打通了开发态和运行态。已有超过40万用户在DevCloud上开发了超过50万个项目。借助鲲鹏加速库,应用开发者可以在代码修改量不到1%的情况下,将性能提升大于10%,甚至在加解密等场景下将性能提升超过100%。鲲鹏开发者社区也汇聚了全栈软硬件知识、鲲鹏产业资讯、政策发布、认证查询等信息,并提供全天候7x24h的专家在线服务。更令人心动的是,2020年,CloudIDE对所有鲲鹏实例全年免费。
同时,华为还宣布了“沃土计划2.0”的进一步举措,以真金白银扶持整个行业的发展。华为计划2020年投入2亿美元发展产业,并公布华为云开发者的数量已经增长到160万。针对高校,华为提供1亿元的扶持金额,还与教育部签署了3年协议,将投入10亿人民币,共同推进人才的培养。针对初创企业及开发人员,以云资源及线下活动的方式发放1亿人民币的补助,每家初创公司最高可获得75万人民币的云券。针对合作伙伴,提供6亿人民币的扶持总额。
此外,华为一直秉承“硬件开放,软件开源,使能合作伙伴”的策略,推动鲲鹏计算产业不断向前发展。今天,华为携手腾讯游戏等产业伙伴启动在鲲鹏领域的全面合作,并与麒麟软件、普华基础软件、统信软件、中科院软件所宣布基于openEuler的商用版本操作系统正式发布。
截至目前,华为与产业伙伴联合成立了15个鲲鹏生态创新中心。并且,华为已经与600多家的ISV伙伴推出了超过1500个通过鲲鹏技术认证的产品和解决方案,广泛应用于金融、政府与公共事业、运营商、能源等行业。
这些丰硕的生态成果,印证了华为与产业伙伴和开发者正在向“为世界提供最强算力,让云无处不在,让智能无所不及”的伟大愿景大步靠近。
华为云与计算BG总裁侯金龙发表主题演讲丨华为
华为云与计算BG总裁侯金龙今天在大会上表示,算力让开发者变得强大,而开发者让算力发挥更大价值,开发者就是计算产业的灵魂,华为将持续加大投入,与全球开发者共同成长,共赢计算新时代。
从蒸汽时代到信息时代,从差分机到图灵机,从超算到云计算,人类在算力提升之路上一路狂飙,突飞猛进。算力的提升,实际上是我们解决复杂问题能力的提升。而算力,也在我们解决问题的过程中变得愈发重要。就像巴贝奇早在100多年前就预见的那样,他说:我们越前进,它就变得越必要,而科学如何应用到生活之中,最终都将由它引导。
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