在元宇宙中，為了實(shí)現(xiàn)水滴映射場(chǎng)景的真實(shí)反射，雪茄燃燒時(shí)煙霧彌漫的藝術(shù)概念效果，芯片的計(jì)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(kuò)展。作為人們對(duì)數(shù)字世界的終極想象，元宇宙的舞臺(tái)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(gè)堅(jiān)實(shí)的路基和強(qiáng)大的基礎(chǔ)。為此，《中國(guó)電子新聞》采訪了英特爾、英偉達(dá)、高通等芯片制造商，看看他們?cè)跇?gòu)建元宇宙的核心時(shí)是如何穿越海洋的。
元宇宙芯片的計(jì)算能力提升將是千倍
在2021年4月的GTC英偉達(dá)在線峰會(huì)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(gè)真正的小魔法是通過3D掃描、的圖像處理技術(shù)，如掃描、語(yǔ)音驅(qū)動(dòng)人物的口型和動(dòng)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(dòng)作的基礎(chǔ)是GPU。
元宇宙首先要有可視化因素?？梢暬枰粋€(gè)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(dá)的設(shè)計(jì)與可視化技術(shù))實(shí)時(shí)光線跟蹤技術(shù)，我們實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)了以往需要大量集群離線渲染才能實(shí)現(xiàn)的影視級(jí)渲染畫面，RTX技術(shù)及相應(yīng)的硬件加速單元RT Core正是因?yàn)闃I(yè)可視化亞太區(qū)業(yè)務(wù)主管沈偉在接受《中國(guó)電子報(bào)》專訪時(shí)表示。
要實(shí)現(xiàn)《雪崩》中描述的元宇宙中每一滴水滴都反映了辦公窗戶縮小的倒影的逼真感，對(duì)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(shí)的物理世界，其中有大量的物理計(jì)算，如空氣流體煙霧顆粒爆炸，這背后是CUDA沈偉說。
事實(shí)上，在雪崩構(gòu)思的元宇宙中，模擬雪茄煙所需的計(jì)算能力與模擬整個(gè)地球的天氣系統(tǒng)相當(dāng)。日本作家鈴木光司的科幻小說《環(huán)境》允許用戶通過VR連接頭盔和數(shù)據(jù)手套，從指定人物的角度體驗(yàn)虛擬世界的環(huán)，以包含128萬臺(tái)巨型計(jì)算機(jī)的超級(jí)計(jì)算機(jī)集群為計(jì)算能力基礎(chǔ)。
英特爾公司高級(jí)副總裁兼加速計(jì)算系統(tǒng)和圖形事業(yè)部總經(jīng)理Raja Koduri我相信，為了如實(shí)復(fù)制雪崩中的元宇宙體驗(yàn)，現(xiàn)有芯片的計(jì)算性能應(yīng)該達(dá)到1000倍的增長(zhǎng)。我們必須在相同或更低的能耗下實(shí)現(xiàn)1000倍的計(jì)算能力增長(zhǎng)。根據(jù)摩爾定律的增長(zhǎng)曲線，我們可以在未來五年實(shí)現(xiàn)大約8倍～10倍0倍。因此，算法、架構(gòu)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等，都要在提高計(jì)算效率方面發(fā)揮作用。Raja Koduri表示。
對(duì)于Raja Koduri英特爾相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴《中國(guó)電子報(bào)》，這是從E級(jí)計(jì)算走向Z級(jí)計(jì)算過程。
“從2022年的ExaFLOPS(每秒1018次浮點(diǎn)運(yùn)算)到2028年實(shí)現(xiàn)ZettaFLOPS(每秒1021次浮點(diǎn)操作)——即將現(xiàn)有性能提升1000倍左右。這條發(fā)展路徑將全面完善架構(gòu)、功率和散熱、數(shù)據(jù)傳輸和工藝。負(fù)責(zé)人指出。
具體來說，英特爾在計(jì)算能力改進(jìn)和計(jì)算能力基礎(chǔ)建設(shè)方面有三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。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(jì)算。我們總結(jié)了未來的技術(shù)發(fā)展方向，即通過混合鍵將包裝中的互連密度提高10倍以上，晶體管微縮面積提高30%至50%，在新的功率器件和內(nèi)存技術(shù)方面取得了重大突破。基于新物理概念的新技術(shù)可能會(huì)在未來重新定義計(jì)算。英特爾的一位官員說。

Meta英偉達(dá)將是世界上最快的AI超級(jí)計(jì)算機(jī)
2021年12月，百度在元宇宙平臺(tái)希壤舉行百度AI開發(fā)者會(huì)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(jí)會(huì)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了10萬人的同屏互動(dòng)，用戶也能聽到實(shí)時(shí)背景音和空間音效。
今年1月，Meta宣布設(shè)計(jì)并創(chuàng)造了當(dāng)今最快的運(yùn)行速度AI超級(jí)計(jì)算機(jī)(以下簡(jiǎn)稱超級(jí)計(jì)算機(jī))RSC）2022年中期建成后，它將成為世界上最快的運(yùn)行速度AI超級(jí)計(jì)算機(jī)。
RSC將幫助Meta的AI研究人員從數(shù)萬億個(gè)示例中學(xué)習(xí)AI模型，跨數(shù)百種語(yǔ)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(yǔ)言的人提供實(shí)時(shí)語(yǔ)音翻譯，使他們能夠無縫合作或一起玩耍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(jí)計(jì)算機(jī)已經(jīng)部署了760英偉達(dá)DGX A作為計(jì)算節(jié)點(diǎn)，有6080個(gè)英偉達(dá)A100 GPU。今年晚些時(shí)候，RSC將擴(kuò)展至1.6萬個(gè)GPU，提供高達(dá)500億次的混合精度AI計(jì)算性能。
據(jù)了解，Meta與英偉達(dá)聯(lián)合打造的大型AI研究超級(jí)計(jì)算機(jī)是迄今為止最大的英偉達(dá)DGX A100系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)千個(gè)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(dān)非法內(nèi)容的實(shí)時(shí)識(shí)別。
要實(shí)現(xiàn)元宇宙級(jí)別的高度模擬和模型創(chuàng)建，AI是必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施。AI模型的識(shí)別和處理能力可以進(jìn)行精細(xì)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(dòng)體驗(yàn)。同時(shí)，具有自我監(jiān)督學(xué)習(xí)能力AI，能夠通過大量的文本訓(xùn)練識(shí)別有害信息，保護(hù)元宇宙的安全。
無論是無人駕駛中對(duì)物體的視覺識(shí)別、自然語(yǔ)言處理，還是Omniverse（英偉達(dá)的3D通過模擬模擬與協(xié)作平臺(tái)AI用來驅(qū)動(dòng)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)作者能夠脫離大量的重復(fù)性工作，更好地參與虛擬世界和元宇宙的建設(shè)。
平臺(tái)級(jí)芯片將是元宇宙的終極戰(zhàn)場(chǎng)？
無論你想進(jìn)入《雪崩》的元宇宙，科幻電影《頭號(hào)玩家》的虛擬游戲世界綠洲，《環(huán)境》的人工生命計(jì)劃環(huán)，《三體》中模擬地外文明的游戲三體VR頭盔是必不可少的入場(chǎng)券。
高通技術(shù)公司XR中國(guó)商務(wù)區(qū)負(fù)責(zé)人郭鵬在接受《中國(guó)電子新聞》采訪時(shí)表示，無論元宇宙發(fā)展成什么形式，人們都需要終端將物理空間和數(shù)字空間連接在一起，并將每個(gè)人帶入虛擬現(xiàn)實(shí)。
元宇宙是遠(yuǎn)存在‘空間互聯(lián)網(wǎng)’，能夠連接現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界，創(chuàng)造個(gè)性化的數(shù)字體驗(yàn)，讓人與萬物無縫溝通互動(dòng)。人們將使用智能手機(jī)PC、AR/VR終端等計(jì)算終端進(jìn)入反映現(xiàn)實(shí)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(zhǎng)一段時(shí)間，XR（VR/AR/MR）終端使用手機(jī)SoC作為主力處理器。XR設(shè)備規(guī)格不斷優(yōu)化，對(duì)視野、分辨率、刷新率、用戶感知、環(huán)境感知、定位技術(shù)的需求不斷提高，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(tái)是世界上第一個(gè)平臺(tái)XR專用平臺(tái)。2019年12月，高通公司推出了世界上第一個(gè)5G XR平臺(tái)-驍龍XR2平臺(tái)。驍龍XR2支持5G連接，每只眼睛90fps 3K×3K七路并行攝像頭的分辨率和特殊的計(jì)算機(jī)視覺處理器。目前，配備驍龍平臺(tái)的50多個(gè)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(tái)K解碼能力，集成GPU、NPU的XR支持單眼42的芯片.7PDD(每度像素?cái)?shù))。
在芯片平臺(tái)的基礎(chǔ)上，元宇宙體驗(yàn)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，高通公司是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中底層技術(shù)的提供商，主要從四個(gè)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(tái)；二是構(gòu)建基于設(shè)備技術(shù)問題的專用芯片平臺(tái)；XR專用平臺(tái)的參考設(shè)計(jì)幫助合作伙伴加快終端的大規(guī)模商業(yè)化；第三，針對(duì)XR提供軟件、空間計(jì)算法和架構(gòu)的技術(shù)挑戰(zhàn)；最后，啟動(dòng)了一系列硬件和軟件生態(tài)系統(tǒng)計(jì)劃，以減輕合作伙伴在產(chǎn)品商業(yè)化過程中的負(fù)擔(dān)。
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(dá)和高通都為元宇宙創(chuàng)造了豐富的芯片平臺(tái)，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(gè)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(kù)，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(jì)算能力。第三，元計(jì)算層為實(shí)現(xiàn)元宇宙體驗(yàn)提供了原始動(dòng)力。
目前，英特爾已經(jīng)形成了計(jì)算水平XPU包括異構(gòu)計(jì)算策略CPU、GPU、FPGA、AI芯片和其他加速器將工作負(fù)載與合適的結(jié)構(gòu)相匹配，以滿足日益增長(zhǎng)的計(jì)算能力需求。英特爾基于異構(gòu)平臺(tái)oneAPI提供基于標(biāo)準(zhǔn)的開放編程環(huán)境，打破封閉編程模型的限制，支持各種平臺(tái)和架構(gòu)的編程需求。
Omniverse該平臺(tái)被英偉達(dá)定義為工程師元宇宙AI和計(jì)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(gè)平臺(tái)，具有強(qiáng)大的計(jì)算能力支持和先進(jìn)的硬件基礎(chǔ)。Omniverse所有構(gòu)建的未來世界都將由AI計(jì)算系統(tǒng)可以驅(qū)動(dòng)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(dòng)化智能。沈偉說。
高通公司還為元宇宙所需的空間計(jì)算提供了兩個(gè)層次的芯片和軟件算法。第一個(gè)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(shì)、眼球、表情和腿部定位。第二個(gè)層次是空間定位，即對(duì)環(huán)境的感知?；谏鲜黾夹g(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(shí)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(tái)，為開發(fā)者提供實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意的工具，使頭戴式AR實(shí)現(xiàn)更多可能性。

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