英特爾張宇:用“芯”深耕智能制造,聚力構(gòu)筑可持續(xù)未來(lái)

近年來(lái)，隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型正在逐漸步入“深水區(qū)”，智能制造正面臨著巨大的發(fā)展機(jī)遇。

行業(yè)報(bào)告顯示，從2021年至今，全球智能制造市場(chǎng)體量增長(zhǎng)達(dá)50%，約2/3的制造商已引入智能生產(chǎn)設(shè)備來(lái)制造商品并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線維護(hù)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(yùn)營(yíng)效率²。全球智能制造市場(chǎng)預(yù)計(jì)將以18.5%的年復(fù)合增長(zhǎng)率持續(xù)增長(zhǎng)，并于2027年達(dá)到約2282億美元³。在智能智造浪潮席卷全球的趨勢(shì)下，工業(yè)制造業(yè)的發(fā)展也已成為中國(guó)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)增長(zhǎng)、穩(wěn)經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵要素之一。2022年，中國(guó)全部工業(yè)增加值突破40萬(wàn)億元大關(guān)，占GDP比重達(dá)33.2%；其中制造業(yè)增加值占GDP比重27.7%，制造業(yè)規(guī)模連續(xù)13年居世界首位⁴。中國(guó)制造業(yè)的規(guī)模效應(yīng)以及完備的產(chǎn)業(yè)鏈，勢(shì)必能夠成為其長(zhǎng)期發(fā)展智能制造的優(yōu)勢(shì)。

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(tǒng)計(jì)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(xiàn)智能制造的低碳化轉(zhuǎn)型成為整個(gè)行業(yè)升級(jí)的必由之路。

英特爾公司高級(jí)首席AI工程師、視頻事業(yè)部全球首席技術(shù)官?gòu)堄畈┦?/em>

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

長(zhǎng)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(shù)字化轉(zhuǎn)型，并通過(guò)包括無(wú)所不在的計(jì)算、無(wú)處不在的連接、從云到邊緣的基礎(chǔ)設(shè)施、人工智能、傳感和感知在內(nèi)的“五大超級(jí)技術(shù)力量”為行業(yè)變革提供價(jià)值，助力實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

在此過(guò)程中，英特爾始終秉承著對(duì)于可持續(xù)發(fā)展的長(zhǎng)期承諾，努力從多維度塑造更加負(fù)責(zé)任、包容且可持續(xù)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(zé)任報(bào)告，設(shè)定了可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)并進(jìn)行持續(xù)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(xiàn)全球運(yùn)營(yíng)溫室氣體凈零排放的目標(biāo)。我們還致力于在自身的運(yùn)營(yíng)、供應(yīng)鏈以及產(chǎn)品的營(yíng)銷和使用中，減少碳足跡。在2021年，英特爾節(jié)電超過(guò)1.62億度，并節(jié)約了超過(guò)93億加侖的運(yùn)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(xù)通過(guò)軟硬件技術(shù)創(chuàng)新尋求新的突破，以減少數(shù)據(jù)處理與傳輸中的碳足跡，并加速“碳中和”與“碳達(dá)峰”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。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(yùn)算效率提升14倍。在筆記本和臺(tái)式機(jī)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(jì)劃在2030年前，將客戶端和服務(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?cè)谌粘W(xué)習(xí)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(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)其高度靈活的擴(kuò)展能力助力未來(lái)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)向低碳轉(zhuǎn)型。為幫助數(shù)據(jù)中心提升可靠性和效率，英特爾還為用戶提供了數(shù)據(jù)中心管理平臺(tái)軟件解決方案，以幫助用戶收集和分析數(shù)據(jù)中心中各種設(shè)備的實(shí)時(shí)電源和散熱狀況等數(shù)據(jù)，為智能決策提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。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(qiáng)?可擴(kuò)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(jié)省高達(dá)20%的能耗，這可使工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的每瓦性能提升一倍，并滿足其關(guān)鍵的性能擴(kuò)展和能效需求。

軟件對(duì)于實(shí)現(xiàn)節(jié)能減碳也同樣十分重要，尤其在行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過(guò)程中，軟件定義已成為大勢(shì)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(jī)連接起來(lái)，形成一個(gè)端到端系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)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(gòu)。通過(guò)英特爾oneAPI工具包，開(kāi)發(fā)者能夠使用統(tǒng)一、開(kāi)放且基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的編程模型訪問(wèn)英特爾基于不同計(jì)算架構(gòu)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(hù)的成本，并且加速部署。此外，為滿足人工智能應(yīng)用對(duì)算力以及功耗的多樣化需求，英特爾還推出了深度學(xué)習(xí)的部署工具套件OpenVINO?。OpenVINO?與oneAPI的結(jié)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(gòu)的邊緣平臺(tái)之上，來(lái)執(zhí)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(tái)之上，實(shí)現(xiàn)一次編寫，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(chǔ)設(shè)施

為讓節(jié)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(qū)動(dòng)低碳數(shù)據(jù)中心的發(fā)展進(jìn)程，還持續(xù)通過(guò)智能邊緣計(jì)算構(gòu)建低碳基礎(chǔ)設(shè)施。

由于數(shù)據(jù)中心能源側(cè)的碳排放主要來(lái)自于IT設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施的電力消耗，因此英特爾主要通過(guò)定制CPU設(shè)計(jì)、先進(jìn)液冷技術(shù)及智能節(jié)能技術(shù)助力數(shù)據(jù)中心的低碳創(chuàng)新。針對(duì)IT設(shè)備，英特爾通過(guò)CPU定制化來(lái)實(shí)現(xiàn)CPU配置與應(yīng)用負(fù)載的匹配，進(jìn)而提高芯片能效，并幫助客戶達(dá)到節(jié)能、降本、增效的目標(biāo)?；诖耍覀兣c百度合作打造的CPU微架構(gòu)設(shè)計(jì)可在滿足業(yè)務(wù)需求的情況下提升主頻、增加核數(shù)，提升能效比，讓性能更貼近于業(yè)務(wù)需求目標(biāo)。同時(shí)，英特爾還通過(guò)打造先進(jìn)的液冷技術(shù)大幅節(jié)省耗電量，應(yīng)用液冷技術(shù)的數(shù)據(jù)中心機(jī)房整體能效可得到30%以上的提升。隨著數(shù)據(jù)中心單機(jī)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(shì)。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(tǒng)設(shè)計(jì)參考》，系統(tǒng)闡述了冷板液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)要求，以及未來(lái)液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循的規(guī)范要求，可為數(shù)據(jù)中心液冷方案的設(shè)計(jì)與研究提供借鑒。除了以上兩項(xiàng)技術(shù)，AI能效管理系統(tǒng)也成為了數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排的關(guān)鍵要素。英特爾與VMware以及云創(chuàng)遠(yuǎn)景公司合作，利用人工智能技術(shù)針對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房的高密度傳感器所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以達(dá)到實(shí)時(shí)控制的目標(biāo)，將平均能耗降低30%以上。

節(jié)能減碳技術(shù)不僅應(yīng)用于后端數(shù)據(jù)中心，在邊緣側(cè)也得到了愈發(fā)廣泛的應(yīng)用。隨著以機(jī)器人和人工智能為代表的數(shù)字化技術(shù)在其中正發(fā)揮著越來(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(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展，助力構(gòu)建低碳基礎(chǔ)設(shè)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(tái)，共同開(kāi)發(fā)了工業(yè)巡檢機(jī)器人方案。該方案可以在復(fù)雜場(chǎng)景下完成高精度導(dǎo)航與智能路徑規(guī)劃，具有高度的任務(wù)執(zhí)行自主性、信息采集準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)回傳實(shí)時(shí)性。其中，F(xiàn)PGA為多傳感器接入的同步和預(yù)處理打下基礎(chǔ)；酷睿處理器為新松工業(yè)巡檢機(jī)器人提供了算力基礎(chǔ)；OpenVINO?工具套件為新松開(kāi)發(fā)視覺(jué)算法提供了預(yù)訓(xùn)練模型以及必要的工具組件，oneAPI工具套件提供了對(duì)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)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(tái)完成人工智能處理；而工業(yè)邊緣控制軟件平臺(tái)則針對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)性進(jìn)行了優(yōu)化。這種工業(yè)巡檢機(jī)器人在地處偏遠(yuǎn)的風(fēng)力發(fā)電站和太陽(yáng)能光伏電站中已得到應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了在無(wú)人值守的情況下完成設(shè)備檢查、診斷和故障排除等工作。

展望未來(lái)，隨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型的推進(jìn)，越來(lái)越多的數(shù)字化應(yīng)用將不斷涌現(xiàn)，而這些應(yīng)用都離不開(kāi)其背后的端到端數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施。英特爾將繼續(xù)秉承“水利萬(wàn)物而不爭(zhēng)”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(zhàn)略賦能端到端智能數(shù)字基礎(chǔ)架構(gòu)，逐步實(shí)現(xiàn)低碳節(jié)能的目標(biāo)，努力創(chuàng)造改變世界的科技，造福地球上每一個(gè)人！

1.數(shù)據(jù)援引自PLEX發(fā)布的《智能制造現(xiàn)狀報(bào)告》；

2.數(shù)據(jù)援引自公開(kāi)媒體報(bào)道；

3.數(shù)據(jù)援引自MarketsandMarkets發(fā)布的《智能智造市場(chǎng)》報(bào)告；

4.數(shù)據(jù)援引自中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部公開(kāi)信息；

5.數(shù)據(jù)援引自O(shè)ur World in Data發(fā)布的《各行業(yè)排放量》報(bào)告。