成立於2020年10月的GPU企業摩爾執行緒，可以說是AI賽道上最矚目的新星之一。一年內，相繼完成天使輪、Pre-A輪、A輪融資，每輪融資都獲得戰略投資、國有資本和著名財投的支援，推算總融資金額約數十億人民幣。且在去年11月完成A輪20億融資時，摩爾執行緒還公佈了研發上的重大突破——首款全功能GPU產品研製成功。
何謂全功能GPU？國產GPU的增長支點是什麼？……這些都是業界大大的問號。2022年伊始，低調了許久的摩爾執行緒CEO張建中，接受了等媒體的專訪，暢談了他對全功能GPU的定義，以及GPU如何助力元宇宙的實現、如何成為數字經濟的算力基礎。
元宇宙驅動數字經濟
數字經濟已成為我國經濟增長和高質量發展的新引擎，當前，我國數字經濟規模達41萬億元，居世界第二。但與發達國家數字經濟的GDP佔比相比，仍有不小差距。
根據信通院白皮書和發改委報告等，西歐、北美、日本等發達國家整體的數字經濟規模約為24萬億美元，佔全球GDP總量約75%，約是發展中國家數字經濟規模的3倍。在中國，即使是數字經濟發展比較前沿的北京、上海，數字經濟佔GDP的比重分別為55.9%和55.1%，與美國超過60%的佔比仍有一定差距。發展數字經濟不僅是國家發展的重要指標，也是一切策略的重中之重，“十四五”規劃專門針對數字經濟的發展做出了規劃。
那麼，作為提供基礎算力支撐的企業，如何看待數字經濟的發展？又能提供哪些助力？
張建中認為，數字經濟最主要的任務是產業數字化和數字產業化。產業數字化覆蓋各行各業，無論是工業、農業還是建築業等等，覆蓋面非常廣泛。儘管產業數字化有快有慢，但最終所有的產業都會數字化，同時帶來資料的無限增多。
有了大量的資料後，如何用它來服務現實生活呢？“這就是數字產業化，數字產業化走得很快，例如自媒體、網際網路服務等等”， 張建中表示，“數字產業化正逐步成熟應用到我們今天生活、工作的方方面面，產業數字化程度越高，數字化反哺這個行業就會越快。”
以自動駕駛為例，首先要實現產業數字化，資料採集很關鍵，資料收集得越全面，訓練的網路就越成熟，產業化結果就會越成熟，將模型應用到自動駕駛中就會越準確。
“這是一個推進現實和虛擬、物理和數字之間緊密結合的過程”， 張建中談到，“其實，如果把大熱的元宇宙和數字經濟做對比，會發現發展路徑是一樣的，元宇宙驅動數字經濟，包括了物理世界數字化和數字世界物理化。”
梅迪奇效應下的元宇宙，有哪些技術突破點？
當許多不同的文化、專長和知識在一個地方交叉融合，很容易引爆突破性的發展，這就是“梅迪奇效應”。在張建中看來，元宇宙的火爆就是如此，當幾十個技術領域同時突破後，且形成交叉，就是梅迪奇效應顯現的時候。
張建中認為，元宇宙本身是一個非常有創新價值的領域，是把物理世界數字化和在數字世界物理化這兩個技術點融合得最完整的應用場景之一。
物理世界的數字化有很多突破點，包括3D建模、數字人制作、數字孿生、AI模型訓練、腦機介面、知識圖譜、區塊鏈NFT、IoT感測器、CAD/GIS、低延時的高速網路5G、Wi-Fi 6等，都已進入或趨於成熟階段。
數字世界的物理化需要哪些技術？例如3D渲染、物理模擬計算、AR/VR/XR互動裝置、大規模分散式平行計算、超高畫質視網膜成像現實技術、生物模擬、AI人機互動、機器人模擬等。
“這些技術點成熟之後，共同促進了元宇宙的爆發”， 張建中談到，“元宇宙整個物理化和數字化的過程中，實際上是透過不同的計算，這個計算我稱之為‘元計算’，需要給上述所有技術點提供基本的計算能力，而這正是全功能GPU所具備。”
元宇宙需要“元計算”
張建中表示，在今天的計算環境中，算力需要具備有幾個基本的技術點：
第一，要做到實時渲染、物理渲染以及照片級逼真的渲染，這些是GPU的第一大特點，也是GPU的“本行”，遊戲、AR、VR、3D建模等，都離不開實時渲染。
第二，要達到人眼沉浸式的體驗，需要超高畫質的影片處理能力和顯示技術，GPU的算力非常關鍵，要實現解碼解得快、編碼編的快，不光是2K、4K，還要支援8K。8K的計算力是現在元宇宙計算的基本算力，做全景影片、360度掃描、AR/VR顯示、360度全範圍立體顯示等，這些都是影片領域的基本能力。
第三，AI算力。無論是訓練還是推理，要把幾乎各個行業領域AI的研究成果都結合在一起，包括影象識別、目標檢測、文字識別（OCR）、NLP、自動駕駛、機器人、醫學、生物學等多個方面；還有就是知識圖譜，將各行各業的知識積累綜合在一起，提升人工智慧的計算效力。
第四，工業模擬、科學計算。比如蛋白質的重構、基因檢測、天氣預報、流體力學、電磁模擬、碰撞檢測、地質、爆炸、石油勘探等，都要用科學計算也就是超級計算來解決問題。
“這四方面的算力綜合在一起，即3D圖形、AI訓練推理、大規模科學計算、高速影片編解碼，是全功能GPU必須具備的”， 張建中表示，“全功能GPU基本上就是圍繞這四大核心引擎，要在晶片層面能夠提供這些算力，源源不斷地賦能更多的應用場景”。
國產全功能GPU路在何方？
在GPU的發展實踐中，從行業巨頭英偉達三十年的發展軌跡中可以看出，圖形顯示卡幾乎是其一直以來的主力業務。只是近年來伴隨AI的發展浪潮，因GPU平行計算和軟體堆疊的優勢一舉崛起，實現在資料中心的業務猛長。這對國產GPU的發展思路可以帶來哪些借鑑？又有哪些關鍵節點需要突破？
張建中表示，圖形計算有很高的壁壘，其中包括方方面面的因素。計算機圖形學是一個大的生態系統，包括軟體應用、遊戲引擎、作業系統、OEM等，必須要綜合在一起才能把產品適配到這個生態系統中。如何能夠融入全球化大的生態系統中？這是第一個難點。
第二個挑戰是人才。這個行業的玩家並不多，一些競爭對手都被逐步淘汰了，導致人才都集中在某一個地方，這對於初創企業來說是一大挑戰。
第三，要投資這個產業、做成這件事情，需要有膽識的投資人，因為需要長期的、大量的資金投入。以英偉達為例，全球兩萬多名員工，僅是人才投入一項就非常可觀。對於新入局者來說，這個投資回報如何？可能就意味著風險。
綜合生態、技術、人才、投資等一系列因素，國產GPU都面臨著艱鉅挑戰，這也是為什麼我國到今天都很難有一家很強大的公司，能夠在計算機圖形領域非常成功。張建中表示，從大規模應用的角度來講，由於在計算機體系結構中，資料的搬運必然帶來效率的下降，因此需要儘量減少資料的搬運，摩爾執行緒的引擎設計以資料為中心，希望獲得更高的結構效率。
他同時強調，現階段發展重點應該是資料中心究竟需要什麼樣的算力支撐和體系結構。現有資料中心大部分以CPU為主，有的增加了AI處理器，包括DSP、TPU、NPU等，這些基本是做卷積演算法為主。如果資料中心沒有圖形計算和影片編解碼功能，還需要再購買GPU，或其他Codec。這一方面會造成成本增加，另一方面不同的卡之間進行資料的處理和運算，軟體結構會變得非常複雜，效率也會降低，實時響應的能力也會削弱。這也是為什麼全功能GPU非常重要，因為它在內部就綜合了所有的計算。
當前，在新基建相關政策指引下，我國正在大規模建立資料中心、算力中心。今天的雲計算中心，如果只是建AI算力中心的話，遠遠不能滿足“元計算”的算力需求——這是張建中所看到的方向。他認為，元宇宙網際網路會推動資料中心新的轉型方向，就是將傳統的雲計算中心轉向“元計算”中心，即Metaverse computing center，而全功能GPU作為底層算力可以提供所需的算力支援。他強調，未來建算力中心，一定要界定是AI算力中心還是“元計算”算力中心，這是不一樣的。
二者有哪些區別？張建中解釋，以往雲計算中心，會以擁有多少個機櫃來作為衡量；到算力中心的時代，以100P、200P作為衡量單位。而“元計算”中心該怎麼衡量？他認為以往的這兩個單位概念都不適合，具體是什麼計量單位目前還不明確，但他認為全功能GPU應該被作為重要的因素考慮在內。
工業、農業、文旅、生物醫藥……元宇宙，搶跑落地
如果把元宇宙視為全功能GPU的一個落地場景，它所驅動的行業實際上是多種多樣的。數字孿生、工業模擬、數字文創、智慧能源、智慧城市、智慧醫療、自動駕駛、機器人、數字人、生物計算等，這些都是數字經濟的重點發展領域，並且已經有了初步的落地應用。
工業元宇宙
雲南玉溪鋼廠用GPU對廠區進行了三維重構，接入5G網路環境，每一個攝像頭可以直接把資料傳輸到數字孿生工廠中。這樣，可以在3D環境中實時看到廠區的任何場景。靠近高爐的裝置，還可以透過VR頭盔遠端操控裝置，提升了安全性；當需要使用一些新材料、新配方時，可以在數字孿生工廠中先行試驗，避免了風險……這些大規模的、人很難直接現場參與的應用場景中，都會是工業元宇宙率先落地的方向。
農業元宇宙
美國農機巨頭John Deree和微軟在進行農業元宇宙的開發和落地，利用高精度的農作物影象進行訓練，精確到每一株農產品，做單株的無人化控制管理，進行基因再培、蟲害治療等都可以在虛擬環境中操作。農作物資訊放在微軟的雲端，資訊採集量越大，越利於透過新演算法提高產量。甚至這些資訊完善後，可以進一步將保險、交易、期貨結合到一個平臺中完成。
文旅元宇宙
特別是疫情當下，如果把很多文化IP在虛擬場景中創建出來，人們足不出戶就可以進行元宇宙旅遊。張建中表示，文旅元宇宙的空間是巨大的，它相當於創造了一個付費遊戲，只不過是去欣賞不同的文物。如果美國、歐洲人也可以跨越地域限制逛故宮，也能帶來一部分收入，拉昇數字經濟的增長。未來，文化作品甚至可以與新的NFT技術進行繫結，IP消費就會有更好的營收環境，因為大部分資訊都在雲端，終端只能進行體驗，有利於IP保護。
生物醫藥元宇宙
生物醫藥方面，例如蛋白質摺疊、蛋白質重構等是尋找靶向藥最重要的路徑。但是基因非常複雜，要找到基因的突破點、變化點是很難的，僅僅透過資料看不出來。但是如果把它視覺化之後，在元宇宙中，一條條地沿著基因的變化路線，就可以一點點找到靶點，然後還可以尋找相應的靶向藥物去治療基因突變產生的癌症。
再比如雲南白藥的工廠，已經建成空間計算和IT技術支援的元宇宙計算平臺，可以分析各種不同藥材的成分，進行各種不同反應，甚至可以生產製造出新的藥物。AR/VR技術也被引入，進行藥材的評估、觀察甚至試驗。工作人員不再需要必須進入實際的藥廠，在實驗室就可以進行模擬模擬。
元宇宙助力公共服務
元宇宙公共服務方面，也是各國以及國內城市著力推進的方向，儘管在命名方式上可能有所不同。韓國是第一個入住元宇宙的國家，首爾市政府正設想把公共服務、文化活動、金融科技孵化器等都搬入元宇宙。
國內多地城市都已將元宇宙納入規劃，武漢、合肥、上海市徐彙區均將元宇宙寫入今年政府工作報告，此前浙江、無錫等省市也在相關產業規劃中明確了元宇宙領域的發展方向。上海經信委在《上海市電子資訊產業發展“十四五”規劃》中提出，要加強元宇宙底層核心技術基礎能力的前瞻研發，推進深化感知互動的新型終端研製和系統化的虛擬內容建設，探索行業應用。
業內人士表示，對於推動元宇宙技術發展，北京、深圳、廣州、杭州等城市均有可能跟進，預計未來政策支援方向主要集中於虛擬現實產業融合和底層支撐技術領域。
數字人會是元宇宙落地最快的應用場景
談到具體的細分賽道，張建中認為，數字人應該是元宇宙落地最快的一個應用場景，這個市場非常大。數字人業務相關的公司，在2020年僅有十幾家，到2021年已經接近200家，產業增速非常快。第三方機構預測顯示，到2030年，我國虛擬數字人整體市場規模將達到兩千多億。
虛擬數字人主要分兩類，一類是服務性虛擬人，一類是身份性虛擬人，這兩類一類是完全虛擬的，一類有真人代表。服務型虛擬人在金融、醫療、保險、政務、教育等領域有很大應用潛力，比如在呼叫中心可以取代真人接線員；在文娛領域，一些電視臺、電臺已經有虛擬人主持人、虛擬人播音員，購物直播間已有虛擬人主播。
身份性的虛擬人可能每個人都用得到，比如真人可以透過虛擬人的形象去參加視訊會議等等。透過計算機圖形學進行很逼真的圖形渲染，透過語音合成真人自己的聲音，透過動作捕捉，學習真人的動作、行為，再利用深度學習變成一套系統性的動作。
寫在最後
物理世界的數字化、智慧化使得海量圖形、影片和資料處理的需求爆發式增長，GPU國產化的重要性也愈發凸顯。據IDC統計，到2024年僅應用於資料中心的中國GPU伺服器市場規模將達到64億美元，未來五年的年複合增長率超過27%。
加快國產GPU的研發刻不容緩，這已經成為我國發展半導體產業的共識之一。當前業內有多種GPU流派：AI GPU、GPGPU、Mobile GPU……摩爾執行緒著眼於高效能、全功能GPU的研發，支援3D高速圖形渲染、AI訓練推理加速、超高畫質影片編解碼和高效能科學計算等工作負載，希望提供高效能、全功能的GPU算力支撐。
張建中在採訪最後強調，從發展路線上看，元宇宙將會成為是數字經濟的基石，而數字經濟的發展是依賴於基礎設施的。面對當今技術趨勢、生態環境的挑戰，摩爾執行緒在加緊研發創新，希望能利用先進生產工藝以及創新的節能計算體系結構，實現更好的GPU能耗比，以滿足“雙碳”為目標，為企業客戶降低算力成本，降低計算能耗，實現“有效算力”的部署。在生態建設方面，首顆GPU已經開始適配國產主流CPU和作業系統，希望聯合廣泛的生態夥伴，共同推進國產GPU應用軟體的聯合開發、效能最佳化和應用創新。
