它來(lái)了它來(lái)了，它帶著 AI 方案走來(lái)了！

海外疫情的日益嚴(yán)峻，AI 投身抗疫的海外版也陸續(xù)上線。

在諸多項(xiàng)目中，共享算力方案聽(tīng)起來(lái)格外耳熟。有點(diǎn)像中國(guó)人民“躺在家為國(guó)做貢獻(xiàn)”類似，英偉達(dá)號(hào)召游戲玩家們“開電腦為抗疫做貢獻(xiàn)”。，吁 PC 玩家們捐獻(xiàn)自家 GPU/CPU 的閑置算力，支援斯坦福大學(xué)的分布式計(jì)算 Folding@home（FAH）項(xiàng)目，以彌補(bǔ)病毒研究算力的不足。

英特爾、MSI 微星等巨頭和網(wǎng)友們也紛紛響應(yīng)，表示自己準(zhǔn)備好了：為了拯救世界，多掏點(diǎn)電費(fèi)算什么！MSI 甚至用了“復(fù)仇者聯(lián)盟”終局之戰(zhàn)的配圖，用“人人都是超級(jí)英雄”來(lái)瘋狂暗示。

不過(guò)，共享算力能否為抗擊新冠病毒起到作用？為何在中國(guó)抗疫方案中卻沒(méi)有見(jiàn)到它的身影呢？

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共享算力：分布式計(jì)算的全民版本

想要了解共享算力對(duì)于抗擊新冠病毒的價(jià)值，要從斯坦福大學(xué) Pande 實(shí)驗(yàn)室發(fā)起的 Folding@home 說(shuō)起。

所謂算力共享，是指依托建立的網(wǎng)絡(luò)信息中心，運(yùn)用云端分布式計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)算力的互聯(lián)共享，以達(dá)成分析計(jì)算。

比如這次用于抗擊新冠疫情的 Folding@home，就是目前世界上最大的分布式計(jì)算計(jì)劃（2007 年吉尼斯世界紀(jì)錄），主要用于疾病的 AI 研究，為蛋白質(zhì)折疊、聚合及由此引起的相關(guān)疾病，進(jìn)行藥物計(jì)算設(shè)計(jì)和其他分子動(dòng)力學(xué)研究。

自 2000 年 10 月 1 日啟動(dòng)以來(lái)，已經(jīng)吸引了英偉達(dá)、索尼等商業(yè)巨頭的參與，成功模擬 5-10 微秒的折疊過(guò)程。目前，F(xiàn)olding@home 所有的 GPU 項(xiàng)目，也都瞄準(zhǔn)了 COVID-19 ，旨在找到它的潛在藥物靶標(biāo)，未來(lái) CPU 項(xiàng)目也會(huì)盡快加入。

玩家的參與方式，需要在項(xiàng)目客戶端上選擇“Any disease”，就會(huì)收到相關(guān)需求，根據(jù)其進(jìn)行客戶端設(shè)置就好。然后 Folding@home 就會(huì)在后臺(tái)，以非常的優(yōu)先級(jí)，也就是在計(jì)算機(jī)空閑時(shí)來(lái)供給案例，不必?fù)?dān)心會(huì)影響游戲、視頻等正常的計(jì)算機(jī)體驗(yàn)。

而在疫情爆發(fā)之前，算力共享也已經(jīng)有了不少成熟應(yīng)用。

早在 2002 年就建立的項(xiàng)目“BOINC 算力地球”，就號(hào)稱能夠幫助普通人的電腦實(shí)現(xiàn)和外星文明的“第五類接觸”。

C 端用戶允許 BOINC 在閑置時(shí)調(diào)用個(gè)人的 CPU 和 GPU 計(jì)算能力，支持?jǐn)?shù)學(xué)、醫(yī)學(xué)、天文學(xué)、氣象學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)研究。英國(guó)牛津大學(xué)就曾使用 BOINC 的算力來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái) 100 年全球氣候變化。

過(guò)去十幾年間 BOINC 平臺(tái)的算力資源一直在持續(xù)增長(zhǎng)。截至 2019 年 3 月，已經(jīng)有超過(guò) 440 萬(wàn)的志愿用戶加入 BOINC ，日活的主機(jī)大約 60 萬(wàn)臺(tái)，貢獻(xiàn)出大概 30 PFLOPS 的算力。如果按照 AWS 服務(wù)器同等體量的算力租金來(lái)計(jì)算的話，共享一年的價(jià)值就相當(dāng)于全球 PC 用戶為科研捐出了 5000 萬(wàn)美元。

而 BOINC 的創(chuàng)建者，正是加州大學(xué)伯克利分校分布式計(jì)算領(lǐng)域的著名科學(xué)家 David Anderson。

BOINC 支援過(guò)最大的項(xiàng)目，是加州大學(xué)伯克利分校發(fā)起的、搜索外星智能生物的計(jì)算資源共享計(jì)劃 SETI@HOME。分析位于波多黎各阿雷西博天文臺(tái)和望遠(yuǎn)鏡，以及位于維吉尼亞州的綠岸天文望遠(yuǎn)鏡（Green Bank Telescope）所搜集到的無(wú)線電信號(hào)，來(lái)尋找外星高等智能生物存在的證據(jù)，是一個(gè)龐大的運(yùn)算工程。

1999 年 5 月 17 日啟動(dòng)至今，吸引了全世界超過(guò) 500 萬(wàn)個(gè)用戶，有超過(guò) 71 萬(wàn)臺(tái)活躍主機(jī)，每天提供約 30PetaFLOPS 的運(yùn)算能力。

當(dāng)然，分布式計(jì)算平臺(tái)真正大規(guī)模走入人們的視野，還離不開“挖礦”的市場(chǎng)化洗禮。

2017-2018 年，區(qū)塊鏈（尤其是數(shù)字貨幣）的火熱也帶動(dòng)了“共享算力經(jīng)濟(jì)”，出現(xiàn)了眾多可以出租個(gè)人計(jì)算機(jī)資源的平臺(tái)。用戶將帶顯卡的機(jī)器托管到礦池里，把剩余算力租賃給“礦場(chǎng)”挖礦來(lái)獲得收益，平臺(tái)也得以降低虛擬幣的算力成本。

那么，共享算力作為分布式計(jì)算的“民主化版本”，究竟有哪些利與弊呢？

豐滿理想與骨感現(xiàn)實(shí)：共享算力的真實(shí)面貌

國(guó)王說(shuō)?：“親愛(ài)的大臣，昨晚我夢(mèng)見(jiàn)一個(gè)數(shù)字，是 190554261410902619，我不知道這個(gè)數(shù)是不是一個(gè)素?cái)?shù)，我需要最快知道答案?！?/p>

大臣回答?：“陛下，我也不知道，不過(guò)，我們剛給王國(guó)里的每個(gè)百姓按自然數(shù)順序編了身份證號(hào)碼，只要發(fā)布命令，讓每個(gè)人用自己的號(hào)碼去除國(guó)王所夢(mèng)見(jiàn)的數(shù)字，很快就能得到答案。”

命令發(fā)布后的第二天，國(guó)王就收獲了兩個(gè)報(bào)告?，一個(gè)是 456275009，另一個(gè)是 456275291。

這個(gè)故事中，就蘊(yùn)涵了分布式計(jì)算的思想。

一方面，信息技術(shù)的飛速發(fā)展、人工智能的產(chǎn)業(yè)化浪潮，讓處理、分析海量數(shù)據(jù)的算力，成了新的關(guān)鍵資源。

比如分析蛋白質(zhì)這類項(xiàng)目，涉及到復(fù)雜的模型結(jié)構(gòu)和龐大的計(jì)算量，即便是利用超級(jí)計(jì)算機(jī)也需要消耗很長(zhǎng)的時(shí)間，以及高昂的服務(wù)器租賃成本。

如果能讓許多計(jì)算機(jī)參與到運(yùn)算過(guò)程中，將需要大量計(jì)算的項(xiàng)目分割成小塊，由由多臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)處理，再上傳運(yùn)算結(jié)果后統(tǒng)一合并得出數(shù)據(jù)結(jié)論，過(guò)程就能夠大為縮短。

而且，與中心化的商業(yè)云計(jì)算平臺(tái)不同，大量個(gè)人計(jì)算機(jī)的用戶都存在一定的資源閑置。

有統(tǒng)計(jì)顯示，全球的電腦年出貨量是 2 億臺(tái)，以每五年為一個(gè)更換周期來(lái)計(jì)算，全球大概有 10 億臺(tái)電腦隨時(shí)保持運(yùn)行的狀態(tài)，但利用率只有 20-30%，絕大部分時(shí)間都在閑置狀態(tài)。

如果讓它們成為分布式計(jì)算的節(jié)點(diǎn)，以公益捐贈(zèng)或者小成本購(gòu)買的方式，那些因無(wú)力支付算力費(fèi)用而停滯的項(xiàng)目因此獲得支持，按需取用，豈不是人類的科技進(jìn)程都要加快很多？

當(dāng)然，共享算力這事兒出道多年，始終沒(méi)有收獲規(guī)?；?的個(gè)人用戶支持，背后一定是有其特殊的原因。

首先，共享算力一般會(huì)發(fā)生在高度公益屬性，或是具備高度經(jīng)濟(jì)收益的項(xiàng)目上。

個(gè)人閑置算力的確資源龐大，而且成本低廉，試問(wèn)誰(shuí)不想在這場(chǎng)算力圈地運(yùn)動(dòng)中“一呼百應(yīng)”呢？畢竟云服務(wù)商自己搭建數(shù)據(jù)中心，還要投入機(jī)房、房租、電費(fèi)、運(yùn)維等等成本。如果讓全民為自己打工，這種場(chǎng)景你仔細(xì)想……你想得美！

要知道，就算平臺(tái)的信譽(yù)有所保證，用戶在共享閑置算力時(shí)電腦也要持續(xù)運(yùn)行，尤其是使用 GPU 計(jì)算時(shí)，會(huì)一直會(huì)保持在滿負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)，耗電量也必然會(huì)增大，有的還會(huì)占用軟件內(nèi)存導(dǎo)致卡頓，設(shè)備的耐久性和壽命也會(huì)因此打折扣。

所以除非有足夠的理由驅(qū)使，比如為了人類命運(yùn)共同體協(xié)力抗擊病毒，亦或是給予充分的經(jīng)濟(jì)回報(bào)，比如挖礦，否則很難調(diào)動(dòng)起大多數(shù)人的積極性。

其次，就算是值得托付的項(xiàng)目 / 平臺(tái)，也未必能管理好共享資源。

一方面，分布式計(jì)算只適合那些能夠通過(guò)計(jì)算來(lái)解決全部或部分問(wèn)題的研究，而且計(jì)算過(guò)程還需要容易被分割成個(gè)人計(jì)算機(jī)處理能力可接受的大小，這就限制了許多研究采用“共享模式”來(lái)進(jìn)行。

另一方面，項(xiàng)目方 / 平臺(tái)方需要管理海量用戶的 GPU/CPU 硬件資源，但商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系，GPU 的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)并未公開，不同廠商產(chǎn)品也存在很大的差異。而且算力上傳到云端虛擬化還會(huì)產(chǎn)生性能損耗，這都增加了其部署和管理的難度。

這也是為什么，在上線 21 年后，SETI @ Home 決定在今年 3 月 31 日終止向志愿者分配作業(yè)。項(xiàng)目小組解釋，是因?yàn)橐呀?jīng)分析完所有需要的數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)的分布式計(jì)算管理很費(fèi)事，專案小組決定把精力放在完成數(shù)據(jù)的后端分析，和撰寫論文上面。

第三，能將共享資源效率最大化的平臺(tái)，必然具備強(qiáng)大的技術(shù)能力，這也限制了共享項(xiàng)目的擴(kuò)張。

因?yàn)閷?duì)海量個(gè)人算力的云端虛擬化、調(diào)配，需要部署分布計(jì)算環(huán)境(也稱為中間件)，用來(lái)提供公共服務(wù)，支持分布式應(yīng)用，否則，項(xiàng)目人員就不得不解決多種操作系統(tǒng)、多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、多種數(shù)據(jù)庫(kù)、性能、效率、安全等等，與業(yè)務(wù)本身沒(méi)有直接關(guān)系的難題。

比如虛擬化技術(shù)，多核 CPU 和擁有大量核數(shù)的 GPU 出現(xiàn)，讓計(jì)算機(jī)性能得到數(shù)量級(jí)提高的同時(shí)，也加大了共享的部署難度，很容易造成 GPU 密集型負(fù)載的性能混亂和資源浪費(fèi)，這就需要通過(guò)虛擬化來(lái)對(duì)豐富的計(jì)算資源進(jìn)行抽象和模擬，讓算力達(dá)到原生 GPPU/CPU 的性能，同時(shí)成千上萬(wàn)個(gè)應(yīng)用相互之間沒(méi)有任何干擾。

這樣功能強(qiáng)大、穩(wěn)定統(tǒng)一的技術(shù)，主要還是掌握在云計(jì)算廠商手中。

這或許也從某個(gè)層面，解釋了中國(guó)的 AI 抗疫動(dòng)作里，暫時(shí)還沒(méi)有出現(xiàn)“全民共享 GPU”這個(gè)選項(xiàng)。

方興未艾，自有擔(dān)當(dāng)：中國(guó)云計(jì)算的今日景況

其一，中國(guó)云計(jì)算產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷增長(zhǎng)，擁有相對(duì)充足的算力資源。

在過(guò)去的數(shù)年間，從國(guó)家政策到企業(yè)需求，推動(dòng)了國(guó)內(nèi)云計(jì)算產(chǎn)業(yè)規(guī)模的高速增長(zhǎng)。信通院、IDC 等研究機(jī)構(gòu)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2018 年，中國(guó)云計(jì)算產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到 962.8 億元人民幣，較 2017 年增長(zhǎng) 39.2%，2019 年產(chǎn)業(yè)規(guī)模則預(yù)計(jì)超過(guò)千億，達(dá)到 1290.7 億元人民幣。眾多省市都在建設(shè)超級(jí)計(jì)算中心，這為抗疫期間 AI 算力的緊缺需求，提供了高效戰(zhàn)略調(diào)動(dòng)的前提。

第二，中國(guó)云服務(wù)廠商市場(chǎng)份額和技術(shù)能力趨于世界前列，在疫情危急關(guān)頭挺身而出開放算力。

IDC《全球公有云服務(wù)市場(chǎng)跟蹤》報(bào)告顯示，中國(guó)公有云服務(wù)整體市場(chǎng)規(guī)模（IaaS/PaaS/SaaS）超 40 億美金，中國(guó)云廠商占據(jù)了全球四強(qiáng)席位。

而這些科技企業(yè)的加入，也撐起了算力需求的江山。阿里云宣布向全球公共科研機(jī)構(gòu)免費(fèi)開放一切 AI 算力，百度研究院免費(fèi)開放線性時(shí)間算法 LinearFold 以及世界上現(xiàn)有最快的 RNA 結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)網(wǎng)站；滴滴云也免費(fèi)開放了 GPU 云計(jì)算資源和技術(shù)支持，用于抗擊疫情相關(guān)工作……此外，一些云服務(wù)廠商也在積極研發(fā)，并無(wú)償開放多款專門針對(duì)疫情調(diào)研、排查、防控的智能服務(wù)產(chǎn)品，比如至少阿里、騰訊、字節(jié)跳動(dòng)、華為等云協(xié)同辦公廠商先后免費(fèi)開放多項(xiàng)功能，上海經(jīng)信委與各運(yùn)營(yíng)商商議提供 6 個(gè)月以上云辦公、云視頻會(huì)議的免費(fèi)服務(wù)……

有這么多算力巨無(wú)霸撐起了計(jì)算資源的硬核輸入，自然也就不需要號(hào)召全民開機(jī)、支持抗疫了。

從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，爭(zhēng)分奪秒的“GPU 抗疫”，既是對(duì)與新型冠狀病毒賽跑的科研人員的強(qiáng)有力支持，也是一個(gè)全球云計(jì)算業(yè)態(tài)的最佳側(cè)寫。