大模型增速远超摩尔定律 MIT最新研究：人类快要喂不饱AI了

大模型增速远超摩尔定律 MIT最新研究：人类快要喂不饱AI了 论文地址： 蓝点表示中心估计值或范围； 蓝色三角形对应于不同大小（范围从1K到1B）的问题的倍增时间； 紫色虚线对应于摩尔定律表示的2年倍增时间。摩尔定律和比尔盖茨摩尔定律（Moore's law）是一种经验或者观察结果，表示集成电路（IC）中的晶体管数量大约每两年翻一番。1965年，仙童半导体（Fairchild Semiconductor）和英特尔的联合创始人Gordon Moore假设集成电路的组件数量每年翻一番，并预测这种增长率将至少再持续十年。1975年，展望下一个十年，他将预测修改为每两年翻一番，复合年增长率（CAGR）为41%。虽然Moore没有使用经验证据来预测历史趋势将继续下去，但他的预测自1975年以来一直成立，所以也就成了“定律”。因为摩尔定律被半导体行业用于指导长期规划和设定研发目标，所以在某种程度上，成了一种自我实现预言。数字电子技术的进步，例如微处理器价格的降低、内存容量（RAM 和闪存）的增加、传感器的改进，甚至数码相机中像素的数量和大小，都与摩尔定律密切相关。数字电子的这些持续变化一直是技术和社会变革、生产力和经济增长的驱动力。不过光靠自我激励肯定是不行的，虽然行业专家没法对摩尔定律能持续多久达成共识，但根据微处理器架构师的报告，自2010年左右以来，整个行业的半导体发展速度已经放缓，略低于摩尔定律预测的速度。下面是维基百科给出的晶体管数量增长趋势图：到了2022年9月，英伟达首席执行官黄仁勋直言“摩尔定律已死”，不过英特尔首席执行官Pat Gelsinger则表示不同意。从下图我们可以看出，英特尔还在努力用各种技术和方法为自己老祖宗提出的定律续命，并表示，问题不大，你看我们还是直线没有弯。Andy and Bill's Law关于算力的增长，有一句话是这样说的：“安迪给的，比尔都拿走（What Andy giveth, Bill taketh away）”。这反映了当时的英特尔首席执行官Andy Grove每次向市场推出新芯片时，微软的CEO比尔·盖茨（Bill Gates）都会通过升级软件来吃掉芯片提升的性能。而以后吃掉芯片算力的就是大模型了，而且根据MIT的这项研究，大模型以后根本吃不饱。研究方法如何定义LLM的能力提升？首先，研究人员对模型的能力进行了量化。基本的思想就是：如果一种算法或架构在基准测试中以一半的计算量获得相同的结果，那么就可以说，它比另一种算法或架构好两倍。有了比赛规则之后，研究人员招募了200多个语言模型来参加比赛，同时为了确保公平公正，比赛所用的数据集是WikiText-103和WikiText-2以及Penn Treebank，代表了多年来用于评估语言模型的高质量文本数据。专注于语言模型开发过程中使用的既定基准，为比较新旧模型提供了连续性。需要注意的是，这里只量化了预训练模型的能力，没有考虑一些“训练后增强”手段，比如思维链提示（COT）、微调技术的改进或者集成搜索的方法（RAG）。模型定义研究人员通过拟合一个满足两个关键目标的模型来评估其性能水平：（1）模型必须与之前关于神经标度定律的工作大致一致；（2）模型应允许分解提高性能的主要因素，例如提高模型中数据或自由参数的使用效率。这里采用的核心方法类似于之前提出的缩放定律，将Dense Transformer的训练损失L与其参数N的数量和训练数据集大小D相关联：其中L是数据集上每个token的交叉熵损失，E、A、B、α和β是常数。E表示数据集的“不可减少损失”，而第二项和第三项分别代表由于模型或数据集的有限性而导致的错误。因为随着时间的推移，实现相同性能水平所需的资源（N 和 D）会减少。为了衡量这一点，作者在模型中引入了“有效数据”和“有效模型大小”的概念：其中的Y表示年份，前面的系数表示进展率，代入上面的缩放定律，可以得到：通过这个公式，就可以估计随着时间的推移，实现相同性能水平所需的更少资源（N和D）的速度。数据集参与测评的包含400多个在WikiText-103（WT103）、WikiText-2（WT2）和Penn Treebank（PTB）上评估的语言模型，其中约60%可用于分析。研究人员首先从大约200篇不同的论文中检索了相关的评估信息，又额外使用框架执行了25个模型的评估。然后，考虑数据的子集，其中包含拟合模型结构所需的信息：token级测试困惑度（决定交叉熵损失）、发布日期、模型参数数量和训练数据集大小，最终筛选出231个模型供分析。这231个语言模型，跨越了超过8个数量级的计算，上图中的每个形状代表一个模型。形状的大小与训练期间使用的计算成正比，困惑度评估来自于现有文献以及作者自己的评估测试。在某些情况下，会从同一篇论文中检索到多个模型，为了避免自相关带来的问题，这里每篇论文最多只选择三个模型。实证结果根据缩放定律，以及作者引入的有效数据、有效参数和有效计算的定义来进行评估，结果表明：有效计算的中位倍增时间为8.4个月，95%置信区间为4.5至14.3个月。上图表示通过交叉验证选择的模型的算法进度估计值。图a显示了倍增时间的汇总估计值，图b显示了从左到右按交叉验证性能递减（MSE测试损耗增加）排序。上图比较了2016年至2020年前后的算法有效计算的估计倍增时间。相对于前期，后期的倍增时间较短，表明在该截止年之后算法进步速度加快。参考资料： ... PC版： 手机版：

Azure AI 入门 （三）摩尔定律，GPU与并行计算

Azure AI 入门 （三）摩尔定律，GPU与并行计算 摩尔定律(图一）是英特尔Intel创始人之一戈登·摩尔的经验之谈，其核心内容为：集成电路IC相同面积上可以容纳的晶体管Transistor数目在18个月到24个月便会增加一倍，因此处理器的性能大约每两年翻一倍，同时价格下降为之前的一半。 虽然名为“定律”，但其只是根据20世纪中后期的发展趋势归纳而成。进入21世纪以后，以英特尔为代表的中央处理器CPU的发展趋势渐渐慢于摩尔的预测的。仅依靠单颗处理器的速度提升已无法满足日渐复杂的计算任务，比如3维图形的渲染（3D rendering)。 因此，英伟达Nvidia在1999年提出了硬件图形处理器（Graphics Processing Unit)的概念，以大量的只能完成某些特殊任务的微处理器，代替少量的通用处理器。软件方面，并行计算也从专业科学领域逐渐向大众领域流行。用一个可能不是最恰当的比方，CPU像是由4位特级厨师组成的小组，可以完成任何烹饪任务，而GPU像是用同样工资请来的128位三明治店的员工。GPU不能做很多事，像完成一些特定的菜，但如果任务是制作2000人份的三明治，GPU一定可以依靠并行计算比CPU完成得快许多。 GPU与并行计算的普及，也使得云计算成为了可能。计算机科学家在设计计算任务时通常会首先考虑能否将大任务拆分成能同时进行的更小任务，从而可以同时运行在服务商提供的大量数目的CPU和GPU上。 图二 英伟达创始人黄仁勋 Jensen Huang

若考虑成本因素 摩尔定律实际上已失效10年

若考虑成本因素 摩尔定律实际上已失效10年 1965 年，已故英特尔公司联合创始人戈登-摩尔（Gordon Moore）提出了电路板上每平方英寸的晶体管数量大约每两年翻一番的理论。以他的名字命名的这一理论在此后近 60 年的时间里基本保持不变，但最近却持续面临动荡。2014 年，MonolithIC 首席执行官 Zvi Or-Bach 指出，1 亿门晶体管的成本此前一直在稳步下降，在当时的 28nm 节点跌至谷底。据《半导体文摘》（Semiconductor Digest）报道，Shah 在 2023 年 IEDM 大会上发言时，用一张图表支持了 Or-Bach 的说法，该图表显示，1 亿门晶体管的价格从那时起一直保持平稳，这表明晶体管在过去十年中并没有变得更便宜。尽管芯片制造商不断缩小半导体，并将更多半导体封装到功能越来越强大的芯片上，但价格和功耗却在增加。自2017年以来，NVIDIA公司首席执行官黄仁勋曾多次宣称摩尔定律已死，试图解释这一趋势，他表示，更强大的硬件将不可避免地花费更多成本，需要更多能源。最近，有人指责 NVIDIA 首席执行官为 NVIDIA 显卡价格上涨找借口。与此同时，AMD和英特尔的负责人承认摩尔定律至少已经放缓，但声称他们仍然可以通过 3D 封装等创新技术实现有意义的性能和效率提升。Or-Bach 和后来的 Shah 的分析可能与台积电的晶圆涨价相吻合，2014 年 28 纳米之后，台积电的晶圆涨价速度急剧加快。据 DigiTimes 报道，随着 2016 年 10nm 制程的推出，这家台湾巨头的单晶圆成本在随后的两年里翻了一番。据该媒体估计，最新的 3nm 晶圆成本可能达到 20000 美元。随着台积电及其竞争对手在未来几年将目标转向 2 纳米和 1 纳米，进一步的分析表明，半导体行业近期的增长主要来自晶圆价格的上涨。尽管过去几年晶圆销量下降，但台积电晶圆的平均价格却持续上涨。 ... PC版： 手机版：

NVIDIA“最强AI芯片”Blackwell B200 GPU令业内惊呼新的摩尔定律诞生

NVIDIA“最强AI芯片”Blackwell B200 GPU令业内惊呼新的摩尔定律诞生 在GTC直播中，黄仁勋左手举着 B200 GPU，右手举着 H100此外，将两个B200 GPU与单个Grace CPU 结合在一起的 GB200，可以为LLM推理工作负载提供30倍的性能，并且显著提高效率。黄仁勋还强调称：“与H100相比，GB200的成本和能耗降低了25倍！关于市场近期颇为关注的能源消耗问题，B200 GPU也交出了最新的答卷。黄仁勋表示，此前训练一个1.8 万亿参数模型，需要8000 个 Hopper GPU 并消耗15 MW电力。但如今，2000 个 Blackwell GPU就可以实现这一目标，耗电量仅为4MW。在拥有1750亿参数的GPT-3大模型基准测试中，GB200的性能是H100的7倍，训练速度是H100的4倍。值得一提的是，B200 GPU的重要进步之一，是采用了第二代Transformer引擎。它通过对每个神经元使用4位（20 petaflops FP4）而不是8位，直接将计算能力、带宽和模型参数规模翻了一倍。而只有当这些大量的GPU连接在一起时，第二个重要区别才会显现，那就是新一代NVLink交换机可以让576个GPU相互通信，双向带宽高达1.8TB/秒。而这就需要英伟达构建一个全新的网络交换芯片，其中包括500亿个晶体管和一些自己的板载计算：拥有3.6 teraflops FP8处理能力。在此之前，仅16个GPU组成的集群，就会耗费60%的时间用于相互通信，只有40%的时间能用于实际计算。一石激起千层浪，“最强AI芯片”的推出让网友纷纷赞叹。其中英伟达高级科学家Jim Fan直呼：Blackwell新王诞生，新的摩尔定律已经应运而生。DGX Grace-Blackwell GB200：单个机架的计算能力超过1 Exaflop。黄仁勋交付给OpenAI的第一台DGX是0.17 Petaflops。GPT-4的1.8T参数可在2000个Blackwell上完成90天的训练。还有网友感叹：1000倍成就达成！Blackwell标志着在短短8年内，NVIDIA AI 芯片的计算能力实现了提升1000倍的历史性成就。2016 年，“Pascal”芯片的计算能力仅为19 teraflops，而今天Blackwell的计算能力已经达到了 20000 teraflops。相关文章:全程回顾黄仁勋GTC演讲：Blackwell架构B200芯片登场英伟达扩大与中国车企合作 为比亚迪提供下一代车载芯片英伟达进军机器人领域 发布世界首款人形机器人通用基础模型台积电、新思科技首次采用NVIDIA计算光刻平台：最快加速60倍NVIDIA共享虚拟现实环境技术将应用于苹果Vision Pro黄仁勋GTC演讲全文：最强AI芯片Blackwell问世 推理能力提升30倍 ... PC版： 手机版：

清华大学研究超高速光电模拟芯片：“挣脱”摩尔定律，算力提升 3000 倍

清华大学研究超高速光电模拟芯片：“挣脱”摩尔定律，算力提升 3000 倍 清华大学自动化系戴琼海院士、吴嘉敏助理教授与电子工程系方璐副教授、乔飞副研究员联合攻关，提出了一种“挣脱”摩尔定律的全新计算架构：光电模拟芯片，算力达到目前高性能商用芯片的3000余倍。相关成果以“高速视觉任务中的纯模拟光电芯片”（All-analog photo-electronic chip for high-speed vision tasks）为题，以（article）形式发表在《自然》（Nature）期刊上。如果用交通工具的运行时间来类比芯片中信息流计算的时间，那么这枚芯片的出现，相当于将京广高铁8小时的运行时间缩短到8秒钟。 在这枚小小的芯片中，清华大学攻关团队创造性地提出了光电深度融合的计算框架。从最本质的物理原理出发，结合了基于电磁波空间传播的光计算，与基于基尔霍夫定律的纯模拟电子计算，“挣脱”传统芯片架构中数据转换速度、精度与功耗相互制约的物理瓶颈，在一枚芯片上突破大规模计算单元集成、高效非线性、高速光电接口三个国际难题。 实测表现下，光电融合芯片的系统级算力较现有的高性能芯片架构提升了数千倍。然而，如此惊人的算力，还只是这枚芯片诸多优势的其中之一。 在研发团队演示的智能视觉任务和交通场景计算中，光电融合芯片的系统级能效（单位能量可进行的运算数）实测达到了74.8 Peta-OPS/W，是现有高性能芯片的400万余倍。形象地说，原本供现有芯片工作一小时的电量，可供它工作500多年。

黄仁勋剧透下一代GPU芯片 新演讲又把摩尔定律按在地上摩擦

黄仁勋剧透下一代GPU芯片 新演讲又把摩尔定律按在地上摩擦 好好好，像做iPhone一样造芯片。到这一代Blackwell为止，英伟达已经把AI模型有效扩展到万亿参数。（还给token定了个译名：词元）。1.8万亿参数GPT4的训练能耗，8年降低至原来的1/350。推理能耗，8年降低至原来的1/45000。看着这一波亮相和剧透，网友真相了：英伟达没有竞争对手，而是选择将摩尔定律放在地上摩擦……老黄是在书写自己的定律。所以应该叫老黄定律？还是英伟达定律？ComputeX前夜，老黄一开场就展开了一波隐形卖货，他自称不太准确的“CEO数学”：买得越多，省得越多……The more you buy, the more you save.经典语录依然引发现场欢呼大笑：虽然不太准确，但好像有些道理……除此之外，还有一些新产品亮相，包括能够模拟气冲的天气预测模型CorriDiff、数字人微服务、BlackWell系统、Spectrum-X、机器人平台Isaac……好了话不多说，这就来看看老黄这次到底搞了哪些事情“AI Factory Is generating”谈到当前新的产业革命，老黄表示：新的计算时代正在开始；而AI Factory正在诞生。他在现场展示了BlackWell系统。3月份GTC大会上还遮遮掩掩地说是GPT-MoE-1.8T模型，这下彻底摊牌了：GPT-4参数就是1.8T。跟DGX Hopper相比。现场还看到了它的真身，大概有两米那么高吧…而真正的AI Factory大概会长这样，大概有32000GPU。AI加速每个应用程序AI对于企业的影响，老黄认为AI加速每一个应用程序。他首先谈到了NIM推理微服务，这是一个帮助开发者或者企业轻松构建AI应用，简化大模型部署程序。不管是聊天机器人、还是生活/驾驶助手等，部署时间都能从几周缩短到几分钟。运行Meta Llama 3-8B的NIM可以产生比不使用NIM多3倍的tokens。企业和开发者可以使用NIM运行生成文本、图像、视频、语音和数字人类的应用程序。而背后源于丰富的技术合作生态近200家技术合作伙伴，包括Cadence、Cloudera、Cohesity、DataStax、NetApp、Scale AI和Synopsys等，正在将NIM集成到他们的平台中。此次在这个NIM中还有上新，也就是ACE 生成式AI微服务，数字人AI技术套件。除了原有自动语音识别、文本到语音的转换和翻译、Nemotron语言模型、 Audio2Face等套件，还增加了两个技术：一个是可以基于音轨生成身体姿势Audio2Gesture；一个Nemotron-3 4.5B，这是英伟达首款SLM（小爱语言模型），专为低延迟端侧设备而生。∂接下来，这一数字人微服务将部署在一亿台RTX AI PC上面。当前英伟达在新的合作伙伴，比如华硕、MSI的加入下，已经拥有超过200种RTX AI PC型号。还推出了RTX AI Toolkit，一个工具和SDK集合，帮助Windows开发者定制优化本地部署模型。同Mac相比，部署了RTX的Windows的Stable Diffusion推理速度是Mac的7倍。每一台带有RTX的PC，都是一台RTX AIPC。用于机器人开发的技术平台Isaac这次一同亮相的，还有用于机器人开发的技术平台，NVIDIA Isaac。为啥搞这玩意儿呢，老黄给出的理由是这样的：机器人时代已经到来。有朝一日，所有会移动的东西，都将实现自主化。这个Isaac平台具体长啥样呢？Isaac平台提供一系列英伟达加速库、AI基础模型和仿真技术，供机器人制造商集成到自己的技术栈中。注意，平台是模块化的，允许公司单独或一起采用多种技术。具体而言，其中包括：NVIDIA Isaac ROS：一系列模块化的ROS 2包，为ROS社区开发者带来NVIDIA加速和AI模型NVIDIA Isaac Perceptor：一个参考工作流程，提供基于AI的自主移动机器人的多摄像头3D环视能力NVIDIA Isaac Manipulator：一个简化AI启用机械臂开发的参考工作流程NVIDIA Isaac Sim：一款参考应用程序，用于在基于NVIDIA Omniverse平台的物理环境中模拟、测试和验证机器人，并生成合成数据NVIDIA Isaac Lab：Isaac Sim中的参考应用程序，针对AI机器人基础模型训练的强化、模仿和迁移学习进行了优化据介绍，目前，包括比亚迪电子、西门子、泰瑞达机器人和Intrinsic（Alphabet的子公司）在内，全球超多名列前茅的机器人开发团队，都在采用Isaac平台。这些团队用上Isaac，一边提高制造工厂、仓库和配送中心的效率，同时确保人类同事的安全；一边也能充当重复劳动和超精确任务的执行者。现场放出了很多demo，很多工厂在英伟达Omniverse里建造了一个完全模拟现实的自助工厂，以及基于Isaac平台开发的AI机器人。官网悄悄推出游戏Agent助手除了现场老黄亲自发布的上述内容外，我们在英伟达官网还找到了一个彩蛋，一个巨久远的call back。Project G-Assist。时间回到2017年愚人节，英伟达官网开了个大玩笑：宣称自家发布了一款支持10080款游戏的USB人工智能超算卡GeForce GTX G-Assist。重点在于它很AI。GeForce GTX G-Assist像是个AI游戏助手，可以帮助玩家自动完成游戏操作，甚至代打击败Boss。今天，英伟达真的将这个愚人节玩笑变为现实英伟达官网上线Project G-Assist，一套工具和模型的集合而成的AI Agent系统，供游戏和应用程序开发者使用。通过前后剧情，Project G-Assist利用大模型对游戏输出响应，能够检查游戏性能和系统设置，建议用户优化以充分利用可用硬件，或者适当升级角色。玩家这边呢，还可以通过Project G-Assist找到最好的武器，也可以查询到最牛的攻略，然后就可以或制作武器材料，或一路杀怪通关。总而言之，Project G-Assist可以让人有个Agent外挂，但是不会让你完全挂机，官网还贴心表示：G-Assist 项目不会像我们在2017年愚人节预言视频中那样完全替代您玩游戏，但它可以帮助您从您最喜欢的游戏中获得更多收益。游戏体验再上大分！据介绍，Project G-Assist支持各种模态的输入。可以是来自玩家的文本提示，或声音指令；可以是屏幕上显示框架的上下文；可以是来自应用程序或系统本身的API。△演示人员语音输入中这些数据都通过连接了游戏知识数据库的大模型处理，然后使用RAG（检索增强生成）生成和用户相关的查询结果没错，Project G-Assist允许玩家使用PC或云端RTX AI驱动的知识库。Project G-Assist开发工具将出现在即将推出的RTX AI开发套件中，具体会用在哪些游戏上，还需要游戏开发商来决定并提供支持。为了让大家更好地使用Project G-Assist，英伟达贴心地附上视频教学大礼包，需要可自取。One More Thing整场发布会，老黄还整了不少活儿。比如AI老黄似乎已经成了发布会常客。在介绍天气预测模型时，他坦白承认在视频中那么流利讲普通话的那位是AI生成的，因为自己中文不太好。而本场重磅的BlackWell系统、AI Factory的核心构成，也被他各种搬来搬去……除了下一代GPU取名Rubin，我们还看到 Vera CPU，他们共同出现在新的Vera Rubin加速器上。而这一名称来源，实际上是来自美国一位女天文学家Vera Rubin，她是研究暗物质先驱。以及，COMPUTEX 2024不愧是6月开头就炸场的AI终端大戏。除了黄院士外，英特尔、AMD、高通等老板都悉数到场，接下来几天会挨个发表演讲。这些主题演讲，绝大部分都跟AIPC有关。大家一起蹲一蹲吧～ ... PC版： 手机版：