英特爾張宇:用“芯”深耕智能制造,聚力構筑可持續未來(lái)

近年來(lái)，隨著(zhù)數字經(jīng)濟的持續發(fā)展，工業(yè)數字化轉型正在逐漸步入“深水區”，智能制造正面臨著(zhù)巨大的發(fā)展機遇。

行業(yè)報告顯示，從2021年至今，全球智能制造市場(chǎng)體量增長(cháng)達50%，約2/3的制造商已引入智能生產(chǎn)設備來(lái)制造商品并實(shí)現產(chǎn)線(xiàn)維護¹。與此同時(shí)，超過(guò)60%的制造企業(yè)采用了AI先進(jìn)技術(shù)來(lái)提升生產(chǎn)和運營(yíng)效率²。全球智能制造市場(chǎng)預計將以18.5%的年復合增長(cháng)率持續增長(cháng)，并于2027年達到約2282億美元³。在智能智造浪潮席卷全球的趨勢下，工業(yè)制造業(yè)的發(fā)展也已成為中國實(shí)現穩增長(cháng)、穩經(jīng)濟的關(guān)鍵要素之一。2022年，中國全部工業(yè)增加值突破40萬(wàn)億元大關(guān)，占GDP比重達33.2%；其中制造業(yè)增加值占GDP比重27.7%，制造業(yè)規模連續13年居世界首位⁴。中國制造業(yè)的規模效應以及完備的產(chǎn)業(yè)鏈，勢必能夠成為其長(cháng)期發(fā)展智能制造的優(yōu)勢。

但是，在制造業(yè)如火如荼發(fā)展的背后，我們同樣不能忽略能源利用效率的提升。相關(guān)統計顯示，工業(yè)能耗已占到了社會(huì )總能耗的24.2%⁵，因此實(shí)現智能制造的低碳化轉型成為整個(gè)行業(yè)升級的必由之路。

英特爾公司高級首席AI工程師、視頻事業(yè)部全球首席技術(shù)官張宇博士

智領(lǐng)革新：以軟硬件創(chuàng )新多維推動(dòng)可持續發(fā)展

長(cháng)期以來(lái)，英特爾一直在深耕制造業(yè)領(lǐng)域，憑借多樣化的產(chǎn)品組合和端到端整體解決方案，推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的低碳化和數字化轉型，并通過(guò)包括無(wú)所不在的計算、無(wú)處不在的連接、從云到邊緣的基礎設施、人工智能、傳感和感知在內的“五大超級技術(shù)力量”為行業(yè)變革提供價(jià)值，助力實(shí)現可持續發(fā)展目標。

在此過(guò)程中，英特爾始終秉承著(zhù)對于可持續發(fā)展的長(cháng)期承諾，努力從多維度塑造更加負責任、包容且可持續的未來(lái)。早在1994年，英特爾就發(fā)布了第一份企業(yè)社會(huì )責任報告，設定了可持續發(fā)展目標并進(jìn)行持續追蹤。不久前，英特爾還承諾，到2030年，在全球業(yè)務(wù)中100%使用可再生電力；到2040年，實(shí)現全球運營(yíng)溫室氣體凈零排放的目標。我們還致力于在自身的運營(yíng)、供應鏈以及產(chǎn)品的營(yíng)銷(xiāo)和使用中，減少碳足跡。在2021年，英特爾節電超過(guò)1.62億度，并節約了超過(guò)93億加侖的運營(yíng)用水。同時(shí)，我們還將溫室氣體排放減少到2%，將廢物填埋率降至5%。

與此同時(shí)，英特爾還在持續通過(guò)軟硬件技術(shù)創(chuàng )新尋求新的突破，以減少數據處理與傳輸中的碳足跡，并加速“碳中和”與“碳達峰”目標的實(shí)現。在硬件方面，從2010年至2020年，英特爾筆記本處理器產(chǎn)品的運算效率提升14倍。在筆記本和臺式機處理器產(chǎn)品中，英特爾已經(jīng)開(kāi)始采用大小核技術(shù)，從而兼顧高性能與低功耗的要求。英特爾計劃在2030年前，將客戶(hù)端和服務(wù)器微處理器的產(chǎn)品能源效率提升10倍。這將極大降低人們在日常學(xué)習和工作中產(chǎn)生的碳排放。為提升服務(wù)器的整體能效，英特爾推出了模塊化服務(wù)器的技術(shù)與標準，通過(guò)其高度靈活的擴展能力助力未來(lái)數據中心產(chǎn)業(yè)向低碳轉型。為幫助數據中心提升可靠性和效率，英特爾還為用戶(hù)提供了數據中心管理平臺軟件解決方案，以幫助用戶(hù)收集和分析數據中心中各種設備的實(shí)時(shí)電源和散熱狀況等數據，為智能決策提供堅實(shí)基礎。此外，英特爾還于不久前發(fā)布了集成vRAN Boost的第四代英特爾?至強?可擴展處理器。與上一代相比，該款處理器能夠在不增加功耗的情況下提供兩倍容量，并額外節省高達20%的能耗，這可使工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的每瓦性能提升一倍，并滿(mǎn)足其關(guān)鍵的性能擴展和能效需求。

軟件對于實(shí)現節能減碳也同樣十分重要，尤其在行業(yè)數字化轉型過(guò)程中，軟件定義已成為大勢所趨。我們不僅可以通過(guò)軟件充分利用硬件功能，還能夠把分布式組件有機連接起來(lái)，形成一個(gè)端到端系統，以實(shí)現系統效率最大化。為此，英特爾打造了oneAPI軟件工具，以一款解決方案來(lái)支持多種架構。通過(guò)英特爾oneAPI工具包，開(kāi)發(fā)者能夠使用統一、開(kāi)放且基于行業(yè)標準的編程模型訪(fǎng)問(wèn)英特爾基于不同計算架構的產(chǎn)品。這不僅可以釋放底層硬件的性能潛力，還能夠降低軟件開(kāi)發(fā)和維護的成本，并且加速部署。此外，為滿(mǎn)足人工智能應用對算力以及功耗的多樣化需求，英特爾還推出了深度學(xué)習的部署工具套件OpenVINO?。OpenVINO?與oneAPI的結合，可以幫助開(kāi)發(fā)者將開(kāi)放框架上所開(kāi)發(fā)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )模型部署在基于不同架構的邊緣平臺之上，來(lái)執行人工智能的推理操作。開(kāi)發(fā)者可以在代碼不變的情況下，將程序跑在不同硬件平臺之上，實(shí)現一次編寫(xiě)，任意部署，從而降低開(kāi)發(fā)成本與能源消耗。

共塑未來(lái)：以生態(tài)之力打造云網(wǎng)邊低碳基礎設施

為讓節能減碳技術(shù)直接服務(wù)于日常的生產(chǎn)與生活，英特爾還與生態(tài)伙伴一道進(jìn)行了大量的創(chuàng )新和實(shí)踐，不僅大力驅動(dòng)低碳數據中心的發(fā)展進(jìn)程，還持續通過(guò)智能邊緣計算構建低碳基礎設施。

由于數據中心能源側的碳排放主要來(lái)自于IT設備和基礎設施的電力消耗，因此英特爾主要通過(guò)定制CPU設計、先進(jìn)液冷技術(shù)及智能節能技術(shù)助力數據中心的低碳創(chuàng )新。針對IT設備，英特爾通過(guò)CPU定制化來(lái)實(shí)現CPU配置與應用負載的匹配，進(jìn)而提高芯片能效，并幫助客戶(hù)達到節能、降本、增效的目標?；诖?，我們與百度合作打造的CPU微架構設計可在滿(mǎn)足業(yè)務(wù)需求的情況下提升主頻、增加核數，提升能效比，讓性能更貼近于業(yè)務(wù)需求目標。同時(shí)，英特爾還通過(guò)打造先進(jìn)的液冷技術(shù)大幅節省耗電量，應用液冷技術(shù)的數據中心機房整體能效可得到30%以上的提升。隨著(zhù)數據中心單機柜功率密度不斷提高，液冷技術(shù)還可以帶來(lái)更為直接的散熱優(yōu)勢。為推動(dòng)液冷技術(shù)普及，英特爾和行業(yè)伙伴共同發(fā)表了《冷板液冷系統設計參考》，系統闡述了冷板液冷系統設計的相關(guān)要求，以及未來(lái)液冷系統設計應該遵循的規范要求，可為數據中心液冷方案的設計與研究提供借鑒。除了以上兩項技術(shù)，AI能效管理系統也成為了數據中心節能減排的關(guān)鍵要素。英特爾與VMware以及云創(chuàng )遠景公司合作，利用人工智能技術(shù)針對數據中心機房的高密度傳感器所采集到的數據進(jìn)行處理，以達到實(shí)時(shí)控制的目標，將平均能耗降低30%以上。

節能減碳技術(shù)不僅應用于后端數據中心，在邊緣側也得到了愈發(fā)廣泛的應用。隨著(zhù)以機器人和人工智能為代表的數字化技術(shù)在其中正發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作用，英特爾正在與廣泛生態(tài)伙伴攜手致力于加速中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展，助力構建低碳基礎設施。例如，我們與天津新松智能合作，利用英特爾酷睿處理器+英特爾FPGA、OpenVINO?工具套件、oneAPI工具套件和工業(yè)邊緣控制軟件平臺，共同開(kāi)發(fā)了工業(yè)巡檢機器人方案。該方案可以在復雜場(chǎng)景下完成高精度導航與智能路徑規劃，具有高度的任務(wù)執行自主性、信息采集準確性和數據回傳實(shí)時(shí)性。其中，FPGA為多傳感器接入的同步和預處理打下基礎；酷睿處理器為新松工業(yè)巡檢機器人提供了算力基礎；OpenVINO?工具套件為新松開(kāi)發(fā)視覺(jué)算法提供了預訓練模型以及必要的工具組件，oneAPI工具套件提供了對三維點(diǎn)云數據優(yōu)化加速所需的工具組件，整體簡(jiǎn)化了視覺(jué)功能開(kāi)發(fā)，還支持跨英特爾CPU、GPU、FPGA等多種硬件平臺完成人工智能處理；而工業(yè)邊緣控制軟件平臺則針對機器人的運動(dòng)控制實(shí)時(shí)性進(jìn)行了優(yōu)化。這種工業(yè)巡檢機器人在地處偏遠的風(fēng)力發(fā)電站和太陽(yáng)能光伏電站中已得到應用，實(shí)現了在無(wú)人值守的情況下完成設備檢查、診斷和故障排除等工作。

展望未來(lái)，隨著(zhù)數字化轉型的推進(jìn)，越來(lái)越多的數字化應用將不斷涌現，而這些應用都離不開(kāi)其背后的端到端數字化基礎設施。英特爾將繼續秉承“水利萬(wàn)物而不爭”的生態(tài)之道，攜手更多行業(yè)伙伴以軟硬件并行發(fā)展的戰略賦能端到端智能數字基礎架構，逐步實(shí)現低碳節能的目標，努力創(chuàng )造改變世界的科技，造福地球上每一個(gè)人！

1.數據援引自PLEX發(fā)布的《智能制造現狀報告》；

2.數據援引自公開(kāi)媒體報道；

3.數據援引自MarketsandMarkets發(fā)布的《智能智造市場(chǎng)》報告；

4.數據援引自中華人民共和國工業(yè)和信息化部公開(kāi)信息；

5.數據援引自Our World in Data發(fā)布的《各行業(yè)排放量》報告。