在元宇宙中，為了實現(xiàn)水滴映射場景的真實反射，雪茄燃燒時煙霧彌漫的藝術(shù)概念效果，芯片的計算能力需要數(shù)千萬倍的提高和數(shù)千萬層次的圖像處理能力的擴展。作為人們對數(shù)字世界的終極想象，元宇宙的舞臺足夠大，技術(shù)挑戰(zhàn)無限高。在通往元宇宙的道路上，芯片是一個堅實的路基和強大的基礎(chǔ)。為此，《中國電子新聞》采訪了英特爾、英偉達、高通等芯片制造商，看看他們在構(gòu)建元宇宙的核心時是如何穿越海洋的。
元宇宙芯片的計算能力提升將是千倍
在2021年4月的GTC英偉達在線峰會CEO黃仁勛在招牌廚房演講中使用了大約14秒的虛擬廚房和數(shù)字替身，引起了全球媒體的熱烈討論。這個真正的小魔法是通過3D掃描、的圖像處理技術(shù)，如掃描、語音驅(qū)動人物的口型和動作、衣服和其他物理材料的還原、廚房建模和視覺預(yù)覽。完成這些動作的基礎(chǔ)是GPU（圖像處理芯片）。
元宇宙首先要有可視化因素?？梢暬枰粋€基于正確物理光和材料的模擬環(huán)境，即圖形技術(shù)。RTX(英偉達的設(shè)計與可視化技術(shù))實時光線跟蹤技術(shù)，我們實時實現(xiàn)了以往需要大量集群離線渲染才能實現(xiàn)的影視級渲染畫面，RTX技術(shù)及相應(yīng)的硬件加速單元RT Core正是因為業(yè)可視化亞太區(qū)業(yè)務(wù)主管沈偉在接受《中國電子報》專訪時表示。
雪崩(美國作家尼爾)·斯蒂芬森的科幻小說)元宇宙中描述的每一滴水滴都反映了辦公窗戶縮小的倒影的現(xiàn)實感GPU光跟蹤和特征恢復(fù)能力提出了前所未有的要求。元宇宙需要映射真實的物理世界，其中有大量的物理計算，如空氣流體煙霧顆粒爆炸，這背后是CUDA沈偉說。
事實上，在《雪崩》構(gòu)思的元宇宙中，模擬雪茄煙所需的計算能力與模擬整個地球的天氣系統(tǒng)相當。在日本作家鈴木光司的科幻小說《環(huán)境》中，用戶可以通過VR連接頭盔和數(shù)據(jù)手套，從指定人物的角度體驗虛擬世界的環(huán)，以包含128萬臺巨型計算機的超級計算機集群為計算能力基礎(chǔ)。
英特爾公司高級副總裁兼加速計算系統(tǒng)和圖形部總經(jīng)理Raja Koduri我相信，為了如實復(fù)制雪崩中的元宇宙體驗，現(xiàn)有芯片的計算性能應(yīng)該達到1000倍的增長。在相同甚至更低的能耗下，我們必須實現(xiàn) 1000 倍的計算能力增長。根據(jù)摩爾定律的增長曲線，我們可以在未來五年內(nèi)達到8倍左右-增長10倍。因此，算法、架構(gòu)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等，都要在提高計算效率方面發(fā)揮作用。Raja Koduri表示。
對于Raja Koduri提出的目標，英特爾相關(guān)負責人向《中國電子報》記者表示，這是一個從E級計算走向Z級計算過程。
“從2022年的ExaFLOPS(每秒1018次浮點運算)到2028年實現(xiàn)ZettaFLOPS(每秒1021次浮點操作)——即將現(xiàn)有性能提高1000倍左右。這條發(fā)展路徑將在架構(gòu)、功率和散熱、數(shù)據(jù)傳輸和工藝等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全面改進。負責人指出。
具體來說，英特爾在計算能力改進和計算能力基礎(chǔ)建設(shè)方面有三個關(guān)鍵點。一是提供更多晶體管的核心微縮技術(shù)；二是提高功率器件和內(nèi)存增益領(lǐng)域的半導(dǎo)體性能；三是探索新的物理概念，重新定義計算。我們總結(jié)了未來技術(shù)的發(fā)展方向，即通過混合鍵合，將包裝中的互連密度提高10倍以上，晶體管的微縮面積提高30%至50%，在新的功率器件和內(nèi)存技術(shù)上取得了重大突破。基于新物理概念的新技術(shù)可能會在未來重新定義計算。英特爾相關(guān)負責人表示。
Meta英偉達將是世界上最快的AI 超級計算機
2021年12月，百度在元宇宙平臺希壤舉行百度AI開發(fā)者會議。百度基于數(shù)據(jù)傳輸算法優(yōu)化、本地渲染引擎優(yōu)化和聲學(xué)特性建模，打造了10萬元宇宙超級會場，實現(xiàn)了10萬人的同屏互動，用戶也能聽到實時背景音和空間音效。
今年1月，Meta宣布設(shè)計并創(chuàng)造了運行速度最快的 AI 超級計算機(以下簡稱RSC）2022年中期建成后，它將成為世界上最快的 AI 超級計算機。
RSC將幫助 Meta 的 AI 研究人員從數(shù)萬億個示例中學(xué)習AI 模型，跨數(shù)百種語言工作，無縫分析文本、圖像和視頻，開發(fā)新的AR工具等。Meta希望RSC能幫助構(gòu)建新的 AI系統(tǒng)。例如，為一大群使用不同語言的人提供實時語音翻譯，使他們能夠無縫合作或一起玩 AR 游戲最終為元宇宙的建設(shè)鋪平了技術(shù)道路。

目前，這款A(yù)I超級計算機已經(jīng)部署了760英偉達DGX A作為計算節(jié)點，有6080個英偉達A100 GPU。今年晚些時候，RSC將擴展至16000個GPU，提供高達500億次的混合精度AI計算性能。
據(jù)了解，Meta與英偉達聯(lián)合打造的大型AI研究超級計算機是迄今為止最大的英偉達DGX A100系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)千個系統(tǒng)GPU集群的系統(tǒng)優(yōu)化可以訓(xùn)練包含超過1萬億參數(shù)的系統(tǒng)優(yōu)化AI模型，承擔實時識別不法內(nèi)容等工作。
要實現(xiàn)元宇宙級別的高度模擬和模型創(chuàng)建，AI基礎(chǔ)設(shè)施是必不可少的。AI模型的識別和處理能力可以進行精細復(fù)雜的圖像處理，使創(chuàng)作者能夠更有效地生產(chǎn)內(nèi)容。AI算法調(diào)優(yōu)能力可以提高視覺、聽覺和互動體驗。同時，具有自我監(jiān)督學(xué)習能力AI，能夠通過大量的文本訓(xùn)練識別有害信息，保護元宇宙的安全。
無論是無人駕駛中對物體的視覺識別、自然語言處理，還是Omniverse（英偉達的3D通過模擬模擬與協(xié)作平臺AI用來驅(qū)動面部表情，背后都是AI技術(shù)，AI沈偉告訴記者，技術(shù)使創(chuàng)作者能夠脫離大量重復(fù)性工作，更好地參與虛擬世界和元宇宙的建設(shè)。
平臺級芯片將是元宇宙的終極戰(zhàn)場嗎？
無論你想進入《雪崩》的元宇宙，科幻電影《頭號玩家》的虛擬游戲世界綠洲，《環(huán)境》的人工生命計劃環(huán)，《三體》(劉慈欣創(chuàng)作的科幻小說)中模擬地外文明的游戲三體VR頭盔是必不可少的入場券。
高通技術(shù)公司XR業(yè)務(wù)中國區(qū)負責人郭鵬在接受《中國電子報》專訪時表示，不論元宇宙會發(fā)展成何種形態(tài)，人們都會需要終端來把物理空間和數(shù)字空間連接在一起，并把大家?guī)氲教摂M現(xiàn)實中。
元宇宙是遠存在‘空間互聯(lián)網(wǎng)’，能夠連接現(xiàn)實世界和虛擬世界，創(chuàng)造個性化的數(shù)字體驗，讓人與萬物無縫溝通互動。人們將使用智能手機PC、AR/VR終端等計算終端進入反映現(xiàn)實生活的元宇宙。在元宇宙中，大量用戶和企業(yè)可以使用2D和3D郭鵬指出。
很長一段時間，XR（VR/AR/MR）終端使用手機SoC作為主力處理器。XR設(shè)備的規(guī)格持續(xù)優(yōu)化，對于視野、分辨率、刷新率、用戶感知、環(huán)境感知、定位技術(shù)的需求也不斷提升，更符合XR性能和功耗要求的專用處理器被列入議程。
2018年5月，高通推出驍龍XR該平臺是世界上第一個平臺XR專用平臺。2019年12月，高通公司推出了世界上第一個5G XR平臺-驍龍XR2平臺。驍龍XR2支持5G連接，每只眼睛90fps3Kx3K七路并行攝像頭的分辨率和特殊的計算機視覺處理器。目前，配備驍龍平臺的50多個VR和AR終端發(fā)布。2020年5月，海思發(fā)布XR推出首款可支持8的芯片平臺K集成解碼能力GPU、NPU的XR支持單眼42的芯片.7PDD(每度像素數(shù))。
在芯片平臺的基礎(chǔ)上，元宇宙體驗的建設(shè)還需要渲染引擎、內(nèi)容生態(tài)提供商、互聯(lián)網(wǎng)公司、社交網(wǎng)絡(luò)和娛樂企業(yè)等產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同作用。郭鵬表示，高通是整個產(chǎn)業(yè)鏈中底層技術(shù)的提供商，主要從四個層面支持元宇宙的建設(shè)和發(fā)展。首先是為制造商提供解決方案XR設(shè)備技術(shù)問題專用芯片平臺；二是構(gòu)建基于設(shè)備技術(shù)問題的專用芯片平臺；XR參考設(shè)計專用平臺，幫助合作伙伴加快終端的大規(guī)模商業(yè)化；第三，針對XR提供軟件、空間計算法和架構(gòu)的技術(shù)挑戰(zhàn)；最后，啟動了一系列硬件和軟件生態(tài)系統(tǒng)計劃，以減輕合作伙伴在產(chǎn)品商業(yè)化過程中的負擔。
構(gòu)建芯片性能后，如何有效交付，方便軟件開發(fā)者、程序員和創(chuàng)建者以黑盒的形式使用，并不亞于芯片制造本身。為此，英特爾、英偉達和高通都為元宇宙創(chuàng)造了豐富的芯片平臺，使開發(fā)者能夠更有效地調(diào)用芯片性能。
在英特爾的技術(shù)概念中，賦能元宇宙的技術(shù)基石可以概括為三個層次。首先，元智能層旨在提供統(tǒng)一的編程模型、開放的軟件開發(fā)工具和軟件開發(fā)庫，使開發(fā)人員更容易部署復(fù)雜的應(yīng)用程序。第二，元操作層專注于向用戶提供超越本地的可用計算能力。第三，元計算層為實現(xiàn)元宇宙體驗提供了原始動力。
目前，英特爾已經(jīng)形成了計算水平XPU包括異構(gòu)計算策略CPU、GPU、FPGA、AI芯片和其他加速器將工作負載與合適的結(jié)構(gòu)相匹配，以滿足整個社會對計算能力日益增長的需求。在異構(gòu)平臺上，基于英特爾的軟件釋放硬件性能oneAPI為開發(fā)者提供開放、基于標準的編程環(huán)境，打破封閉式編程模型的限制，支持各種平臺和架構(gòu)的編程需求。
英偉達定義為工程師元宇宙平臺Omniverse，圖形能力，如實時光跟蹤，AI和計算（CUDA）三要素打包交付。沈偉說，Omniverse 已成為構(gòu)建元宇宙或虛擬世界的技術(shù)解決方案，將有助于形成一套Omniverse元宇宙系統(tǒng)是一個平臺，具有強大的計算能力支持和先進的硬件基礎(chǔ)。Omniverse所有構(gòu)建的未來世界都將由AI計算系統(tǒng)可以驅(qū)動和處理所需的信息，如視覺信息、傳感器信息、物理信息和自動化智能。沈偉說。
高通公司還為元宇宙所需的空間計算提供了兩個層次的芯片和軟件算法。第一個層次是我在哪里，我在做什么，即基本的身體感知技術(shù)，如用戶頭部自由定位、手柄定位和手勢、眼球、表情和腿部定位。第二個層次是空間定位，即對環(huán)境的感知。基于上述技術(shù)支持，高通公司可以更有效地支持開發(fā)者將虛擬物體融入現(xiàn)實世界。2021年11月，高通公司還推出了頭戴式AR開發(fā)快龍?zhí)准paces XR開發(fā)者平臺為開發(fā)者提供創(chuàng)造性的工具AR實現(xiàn)更多可能性。

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