超越“数据驱动”：节能计算如何推动各行业的创新与节约
内容提要
先进的人工智能和机器学习对商业和社会产生了深远影响。公共部门可以利用人工智能分析大量数据，提高效率。生物医学研究人员可以更快地推出新药。制造商可以减少排放。好莱坞制片厂可以以更低成本创建视觉效果。投资顾问可以优化投资组合。人工智能的实施是必要的，但需要满足计算能力和可持续发展的要求。
延伸解读
加速计算：能效与性能的双重突破
文章指出，传统CPU系统难以满足AI工作负载的算力需求，且能耗随处理需求线性增长。而加速计算通过GPU和专用硬件，在提升性能的同时显著改善能效。例如，美国能源部NERSC的测试显示，GPU加速集群在同等性能下每月节电588兆瓦时，能效提升5倍。这意味着企业可以在控制碳排放的同时扩展AI应用，尤其对于有可持续发展目标的数据中心，加速计算提供了可行的技术路径。
行业实践：从药物发现到金融服务的效率提升
文章列举了多个行业采用加速计算的具体收益：药物发现中，ORNL利用超过27,000块GPU，在12小时内完成10亿化合物筛选，速度提升50倍以上；电信领域，AT&T处理2.8万亿行数据仅需5小时，成本降低60%；制造业中，Ansys的CFD模拟在单GPU上性能超80核CPU集群5倍；金融服务业，PayPal使用GPU进行欺诈检测，实时检测提升10%，服务器能耗降低近8倍。这些案例表明，加速计算能大幅缩短计算时间、降低成本和能耗。
边缘计算：为机器人带来更长续航与自主性
文章提到，移动机器人依赖电池供电，需高效 onboard 计算以延长续航。加速边缘计算可优化图像解码、视频处理和激光雷达数据分析，使机器人能在无结构环境中导航。例如， Woods Hole 海洋研究所的CUREE水下机器人使用NVIDIA Jetson Orin平台，仅用25%电力进行数据收集，实现3D珊瑚礁建模和自主导航。Monarch Tractor的MK-V电动拖拉机利用边缘AI，零排放且每年为农民节省2600美元，同时减少除草剂使用。这些案例显示，能效提升直接扩展了机器人的任务范围和作业时间。
Q&A
为什么传统计算系统难以满足AI工作负载的需求？
AI工作负载对计算能力要求极高，传统基于CPU的计算系统需要线性增加电力输入才能满足AI和数据密集型工作负载的处理需求。如果数据中心使用碳基能源，企业将无法在控制温室气体排放和履行可持续发展承诺的同时利用AI进行创新。此外，许多国家正在出台更严格的法规来强制数据中心进行碳排放报告。
加速计算如何帮助数据中心提高能效？
加速计算通过使用GPU和特殊硬件、软件及并行计算技术，指数级地提升了数据中心的性能和能效。例如，在性能相当的情况下，GPU加速集群每月可节省588兆瓦时的能耗，能效提升5倍。通过GPU运行相同工作负载，研究人员每月可节省数百万美元。
在药物发现领域，加速计算带来了哪些具体改进？
加速计算使药物发现中的虚拟筛选速度大幅提升。例如，橡树岭国家实验室和Scripps Research利用超过27,000个NVIDIA GPU的超级计算机，在不到12小时内完成了10亿个化合物的对接评估，速度超过每秒25,000个分子，比CPU运行快50倍以上。Iambic公司结合量子化学和AI，以极低的计算成本计算量子精确的分子结合能，加速了针对癌症相关蛋白的药物分子识别。
电信公司如何利用加速计算降低能耗并提升网络容量？
电信公司通过GPU加速处理数据，例如AT&T使用NVIDIA RAPIDS Accelerator for Apache Spark，在5小时内处理了2.8万亿行数据，比之前测试快3.3倍，成本降低60%。此外，通过将网络和安全任务卸载到SmartNIC和DPU，可降低服务器功耗。爱立信测试显示，在最大网络流量下，网络卸载可节省23%的电力，CPU微睡眠和频率缩放可再节省超过10%的电力。
媒体和娱乐行业采用GPU渲染能节省多少成本？
GPU渲染可提升性能高达46倍，同时降低能耗10倍，减少资本支出6倍。全球媒体和娱乐行业有望节省9亿美元的硬件购置成本，并节约215吉瓦时的能源。例如，Wylie Co.迁移到GPU渲染后性能提升24倍，Image Engine使用GPU渲染性能提升25倍。
机器人开发者如何利用边缘计算延长电池寿命？
加速边缘计算可以优化图像解码、视频处理和激光雷达数据分析，使机器人能够在非结构化环境中导航。这允许开发者构建和部署更节能的机器，从而延长服务时间而无需频繁充电。例如，伍兹霍尔海洋研究所和MIT使用NVIDIA Jetson Orin平台为自主水下航行器CUREE提供动力，该航行器25%的电力用于数据收集，能效至关重要。
金融服务行业如何通过加速计算优化投资决策和反欺诈？
金融服务公司利用GPU加速计算处理海量非结构化数据，以生成市场洞察并优化投资。例如，在STAC-A2基准测试中，配备NVIDIA GPU的Dell PowerEdge服务器比纯CPU系统快16倍，能效高3倍。PayPal使用NVIDIA GPU进行推理，将实时欺诈检测提高了10%，并将服务器能耗降低了近8倍。
