英特尔张宇：用“芯”深耕智能制造，聚力构筑可持续未来
英特尔公司高级首席AI工程师、视频事业部全球首席技术官张宇博士
近年来，随着数字经济的持续发展，工业数字化转型正在逐渐步入“深水区”，智能制造正面临着巨大的发展机遇。
行业报告显示，从2021年至今，全球智能制造市场体量增长达50%，约2/3的制造商已引入智能生产设备来制造商品并实现产线维护1。与此同时，超过60%的制造企业采用了AI先进技术来提升生产和运营效率2。全球智能制造市场预计将以18.5%的年复合增长率持续增长，并于2027年达到约2282亿美元3。在智能智造浪潮席卷全球的趋势下，工业制造业的发展也已成为中国实现稳增长、稳经济的关键要素之一。2022年，中国全部工业增加值突破40万亿元大关，占GDP比重达33.2%；其中制造业增加值占GDP比重27.7%，制造业规模连续13年居世界首位4。中国制造业的规模效应以及完备的产业链，势必能够成为其长期发展智能制造的优势。
但是，在制造业如火如荼发展的背后，我们同样不能忽略能源利用效率的提升。相关统计显示，工业能耗已占到了社会总能耗的24.2%5，因此实现智能制造的低碳化转型成为整个行业升级的必由之路。
智领革新：以软硬件创新多维推动可持续发展
长期以来，英特尔一直在深耕制造业领域，凭借多样化的产品组合和端到端整体解决方案，推动工业互联网的低碳化和数字化转型，并通过包括无所不在的计算、无处不在的连接、从云到边缘的基础设施、人工智能、传感和感知在内的“五大超级技术力量”为行业变革提供价值，助力实现可持续发展目标。
在此过程中，英特尔始终秉承着对于可持续发展的长期承诺，努力从多维度塑造更加负责任、包容且可持续的未来。早在1994年，英特尔就发布了第一份企业社会责任报告，设定了可持续发展目标并进行持续追踪。不久前，英特尔还承诺，到2030年，在全球业务中100%使用可再生电力；到2040年，实现全球运营温室气体净零排放的目标。我们还致力于在自身的运营、供应链以及产品的营销和使用中，减少碳足迹。在2021年，英特尔节电超过1.62亿度，并节约了超过93亿加仑的运营用水。同时，我们还将温室气体排放减少到2%，将废物填埋率降至5%。
与此同时，英特尔还在持续通过软硬件技术创新寻求新的突破，以减少数据处理与传输中的碳足迹，并加速“碳中和”与“碳达峰”目标的实现。在硬件方面，从2010年至2020年，英特尔笔记本处理器产品的运算效率提升14倍。在笔记本和台式机处理器产品中，英特尔已经开始采用大小核技术，从而兼顾高性能与低功耗的要求。英特尔计划在2030年前，将客户端和服务器微处理器的产品能源效率提升10倍。这将极大降低人们在日常学习和工作中产生的碳排放。为提升服务器的整体能效，英特尔推出了模块化服务器的技术与标准，通过其高度灵活的扩展能力助力未来数据中心产业向低碳转型。为帮助数据中心提升可靠性和效率，英特尔还为用户提供了数据中心管理平台软件解决方案，以帮助用户收集和分析数据中心中各种设备的实时电源和散热状况等数据，为智能决策提供坚实基础。此外，英特尔还于不久前发布了集成vRAN Boost的第四代英特尔®至强®可扩展处理器。与上一代相比，该款处理器能够在不增加功耗的情况下提供两倍容量，并额外节省高达20%的能耗，这可使工业互联网的每瓦性能提升一倍，并满足其关键的性能扩展和能效需求。
软件对于实现节能减碳也同样十分重要，尤其在行业数字化转型过程中，软件定义已成为大势所趋。我们不仅可以通过软件充分利用硬件功能，还能够把分布式组件有机连接起来，形成一个端到端系统，以实现系统效率最大化。为此，英特尔打造了oneAPI软件工具，以一款解决方案来支持多种架构。通过英特尔oneAPI工具包，开发者能够使用统一、开放且基于行业标准的编程模型访问英特尔基于不同计算架构的产品。这不仅可以释放底层硬件的性能潜力，还能够降低软件开发和维护的成本，并且加速部署。此外，为满足人工智能应用对算力以及功耗的多样化需求，英特尔还推出了深度学习的部署工具套件OpenVINO™。OpenVINO™与oneAPI的结合，可以帮助开发者将开放框架上所开发的神经网络模型部署在基于不同架构的边缘平台之上，来执行人工智能的推理操作。开发者可以在代码不变的情况下，将程序跑在不同硬件平台之上，实现一次编写，任意部署，从而降低开发成本与能源消耗。
共塑未来：以生态之力打造云网边低碳基础设施
为让节能减碳技术直接服务于日常的生产与生活，英特尔还与生态伙伴一道进行了大量的创新和实践，不仅大力驱动低碳数据中心的发展进程，还持续通过智能边缘计算构建低碳基础设施。
由于数据中心能源侧的碳排放主要来自于IT设备和基础设施的电力消耗，因此英特尔主要通过定制CPU设计、先进液冷技术及智能节能技术助力数据中心的低碳创新。针对IT设备，英特尔通过CPU定制化来实现CPU配置与应用负载的匹配，进而提高芯片能效，并帮助客户达到节能、降本、增效的目标。基于此，我们与百度合作打造的CPU微架构设计可在满足业务需求的情况下提升主频、增加核数，提升能效比，让性能更贴近于业务需求目标。同时，英特尔还通过打造先进的液冷技术大幅节省耗电量，应用液冷技术的数据中心机房整体能效可得到30%以上的提升。随着数据中心单机柜功率密度不断提高，液冷技术还可以带来更为直接的散热优势。为推动液冷技术普及，英特尔和行业伙伴共同发表了《冷板液冷系统设计参考》，系统阐述了冷板液冷系统设计的相关要求，以及未来液冷系统设计应该遵循的规范要求，可为数据中心液冷方案的设计与研究提供借鉴。除了以上两项技术，AI能效管理系统也成为了数据中心节能减排的关键要素。英特尔与VMware以及云创远景公司合作，利用人工智能技术针对数据中心机房的高密度传感器所采集到的数据进行处理，以达到实时控制的目标，将平均能耗降低30%以上。
节能减碳技术不仅应用于后端数据中心，在边缘侧也得到了愈发广泛的应用。随着以机器人和人工智能为代表的数字化技术在其中正发挥着越来越重要的作用，英特尔正在与广泛生态伙伴携手致力于加速中国机器人产业发展，助力构建低碳基础设施。例如，我们与天津新松智能合作，利用英特尔酷睿处理器+英特尔FPGA、OpenVINO™工具套件、oneAPI工具套件和工业边缘控制软件平台，共同开发了工业巡检机器人方案。该方案可以在复杂场景下完成高精度导航与智能路径规划，具有高度的任务执行自主性、信息采集准确性和数据回传实时性。其中，FPGA为多传感器接入的同步和预处理打下基础；酷睿处理器为新松工业巡检机器人提供了算力基础；OpenVINO™工具套件为新松开发视觉算法提供了预训练模型以及必要的工具组件，oneAPI工具套件提供了对三维点云数据优化加速所需的工具组件，整体简化了视觉功能开发，还支持跨英特尔CPU、GPU、FPGA等多种硬件平台完成人工智能处理；而工业边缘控制软件平台则针对机器人的运动控制实时性进行了优化。这种工业巡检机器人在地处偏远的风力发电站和太阳能光伏电站中已得到应用，实现了在无人值守的情况下完成设备检查、诊断和故障排除等工作。
展望未来，随着数字化转型的推进，越来越多的数字化应用将不断涌现，而这些应用都离不开其背后的端到端数字化基础设施。英特尔将继续秉承“水利万物而不争”的生态之道，携手更多行业伙伴以软硬件并行发展的战略赋能端到端智能数字基础架构，逐步实现低碳节能的目标，努力创造改变世界的科技，造福地球上每一个人！
关于英特尔
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