“2個半小時的時間，我緊張得滿身大汗。”李輝欽談起第一次直播帶貨的情景，自己都忍不住笑了。作為第一批到閩寧鎮(zhèn)掛職的專業(yè)技術(shù)人員，疫情期間重拾幾年沒玩的抖音，開通“李鎮(zhèn)長贊閩寧”，直播帶貨，推介閩寧鎮(zhèn)、推銷寧夏特產(chǎn)。再加上電視劇《山海情》熱播，全國人民自此知道了由福建(閩)與寧夏(寧)對口扶貧建立的這座移民小鎮(zhèn)，李鎮(zhèn)長的粉絲迅速增加，寧夏的枸杞、蘑菇、灘羊肉，也從李鎮(zhèn)長的直播間賣到了全國。
互聯(lián)網(wǎng)的普及，信息高速公路的建立，讓小小的手機(jī)正成為越來越多農(nóng)民們的“新農(nóng)具”，看得見的特產(chǎn)商品，在看不見的數(shù)據(jù)洪流的牽引下，走向全國、走向世界，“云經(jīng)濟(jì)”成為助力脫貧攻堅(jiān)、鄉(xiāng)村振興與共同富裕的有力抓手。
作為推動中國高質(zhì)量發(fā)展的新型基礎(chǔ)設(shè)施，算力與帶寬的升級，為越來越龐大的音頻、視頻流提供了一條暢通無阻的高速公路，流媒體等數(shù)字技術(shù)發(fā)展下的互聯(lián)網(wǎng)+云技術(shù)，給產(chǎn)業(yè)、社會發(fā)展釋放了巨大的潛能與活力，成為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型新基建下的取勝之道。
1.解碼新基建
30多年的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展給中國帶來了翻天覆地的變化，正成為推動中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要動力之一。數(shù)字經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長，信息技術(shù)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)加速融合，帶來的發(fā)展新動能逐漸壯大，已成為中國經(jīng)濟(jì)增長新引擎。在這一過程中，從2013至2020年，我國移動互聯(lián)網(wǎng)接入流量由13億GB增長至1656億GB，年均復(fù)合增長率高達(dá)99.86%。截止至2021年6月，中國移動互聯(lián)網(wǎng)接入流量為1033億GB，同比增長38.6%。
谷歌預(yù)測，未來互聯(lián)網(wǎng)80%的內(nèi)容呈現(xiàn)形式將是視頻。視覺化的信息代替了繁瑣、冗長、晦澀的文字、數(shù)據(jù)或符號，能更直觀地反映信息的實(shí)質(zhì)，更直接地促成信息傳授雙方的交流。
中國互聯(lián)網(wǎng)信息中心發(fā)布的第48次《中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告》 顯示，截至2021年6月，中國短視頻用戶規(guī)模為8.88億，短視頻應(yīng)用人均單日使用時長已超120分鐘。
QuestMobile數(shù)據(jù)顯示，2020年中國互聯(lián)網(wǎng)廣告規(guī)模達(dá)到5439.3億，在媒介形態(tài)搶占廣告的能力上，視頻信息流增速更快，已經(jīng)成為主流廣告形式，逐步取代圖文信息流的份額，典型廣告主在短視頻媒介投放預(yù)算明顯提高。根據(jù)中研普華的預(yù)測，短視頻平臺TikTok的廣告收入可能在2022年增加兩倍，達(dá)到110億美元以上，超過其競爭對手Twitter與Snapchat兩者之和。
從直播帶貨到短視頻宣傳，再到日益普及的遠(yuǎn)程教育和移動辦公，視頻或者是價(jià)值挖掘的財(cái)富密碼，或者是傳遞價(jià)值的高速公路，優(yōu)質(zhì)且低成本的視頻提供能力，成為企業(yè)的核心競爭力之一，也拉近了人與人之間的距離，人類社會由此進(jìn)入全新的發(fā)展階段。
這背后，是新型網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的鼎力支持。2018年，中央經(jīng)濟(jì)工作會議首次定義了“新型基礎(chǔ)建設(shè)”，排在首位的就是信息基礎(chǔ)設(shè)施，包括以5G、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)為代表的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，以人工智能、云計(jì)算、區(qū)塊鏈等為代表的新技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施，以數(shù)據(jù)中心、智能計(jì)算中心為代表的算力基礎(chǔ)設(shè)施。
2. 構(gòu)建音視頻能力
在火山引擎聯(lián)合IDC發(fā)布的《超視頻時代視頻云演進(jìn)趨勢》 白皮書中指出，當(dāng)今時代已經(jīng)經(jīng)歷了長視頻、短視頻與直播應(yīng)用階段，進(jìn)入超視頻時代。 在這一時代，互聯(lián)網(wǎng)用戶對視頻有了更高的需求，對高清化、交互性、沉浸式的體驗(yàn)有了更多訴求。視頻云也正在加速滲透到傳統(tǒng)行業(yè)，在工業(yè)、教育、醫(yī)療等傳統(tǒng)領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)出更多的落地場景，這就對音視頻架構(gòu)帶來了功能上、性能上和安全層面上的不同挑戰(zhàn)。其中，根據(jù)英特爾數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)在大數(shù)據(jù)90%以上來自于非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，以視頻和圖片為主，視頻數(shù)量與用戶的快速增長對帶寬和性能帶來巨大壓力，如何進(jìn)行優(yōu)化是很大的一個課題。
2022年2月，國家“東數(shù)西算”工程全面啟動，啟動建設(shè)國家算力樞紐節(jié)點(diǎn)，并規(guī)劃了10個國家數(shù)據(jù)中心集群。在應(yīng)用西部算力資源計(jì)算的東部數(shù)據(jù)中，視頻數(shù)據(jù)占比不可小覷。這些數(shù)據(jù)來自眾多異構(gòu)監(jiān)控平臺，數(shù)量巨大且有著不同的標(biāo)準(zhǔn)。這就要求算力基礎(chǔ)設(shè)施，必須能夠支撐海量視頻數(shù)據(jù)的存儲、分析、索引、檢索、轉(zhuǎn)碼、應(yīng)用等，避免分區(qū)域分環(huán)節(jié)的視頻存儲與應(yīng)用，并能將不同設(shè)備、不同平臺、不同標(biāo)準(zhǔn)的視頻資源集中起來，實(shí)現(xiàn)有效共享與整合利用。
同時，機(jī)器學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)視覺、自然語言處理等AI應(yīng)用也在興起，這些都意味著頻繁地對存儲器進(jìn)行訪問與數(shù)據(jù)傳輸，這就突破了傳統(tǒng)的馮諾依曼計(jì)算機(jī)體系架構(gòu)，作為算力基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)中心和智能計(jì)算中心，需要有針對性的解決方案。
不斷演進(jìn)的數(shù)據(jù)中心需要一個全新的智能架構(gòu)。在英特爾中國云&大數(shù)據(jù)高級首席工程師程從超看來，這種智能數(shù)據(jù)中心架構(gòu)將擁有三類計(jì)算單元——用于通用計(jì)算的CPU、用于特定應(yīng)用或特定工作負(fù)載加速的XPU以及用于基礎(chǔ)設(shè)施加速的IPU ——它們將通過可編程網(wǎng)絡(luò)相互連接，從而有效利用數(shù)據(jù)中心資源。尤其是，面對多元化媒體應(yīng)用中的性能密集型負(fù)載，超強(qiáng)的算力和對加解密和轉(zhuǎn)解碼過程實(shí)現(xiàn)加速的能力，可以大幅度提高圖像處理、圖像識別視頻分析等人工智能應(yīng)用的效率。
如果說X86 CPU鑄就了英特爾輝煌的過去，IPU則成為英特爾打開未來世界的鑰匙。IPU是一種可編程網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，旨在使云和通信服務(wù)提供商減少在中央處理器(CPU)方面的開銷，釋放寶貴的CPU內(nèi)核資源。利用IPU，客戶能夠部署安全穩(wěn)定且可編程的解決方案，從而更好地利用資源，平衡數(shù)據(jù)處理與存儲的工作負(fù)載，從而大幅提高數(shù)據(jù)中心收益。GPU則大大提高了應(yīng)用程序?qū)ΧS三維圖形和圖象的處理能力。此外，在處理密集型數(shù)據(jù)和并行數(shù)據(jù)計(jì)算方面，GPU可以提供數(shù)十倍乃至于上百倍于CPU的性能，因此在大規(guī)模并行計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域，諸如光影處理、金融分析、醫(yī)療成像、油氣勘探、地理信息、基因分析和科學(xué)計(jì)算等等，開始發(fā)揮越來越大的作用。更重要的是隨著AI的出現(xiàn)，GPU適合大規(guī)模并行的浮點(diǎn)運(yùn)算、矩陣計(jì)算的特點(diǎn)得到充分發(fā)揮。
但不管是CPU還是GPU，僅憑單一的架構(gòu)來實(shí)現(xiàn)更高的計(jì)算效率顯然并不現(xiàn)實(shí)。采用CPU+GPU的異構(gòu)計(jì)算模式（包括CPU+協(xié)處理器、加速處理器等），將成為一種趨勢。
3. 流量的密碼
在2021年的CVPR上，由AI Benchmark舉辦的「移動AI挑戰(zhàn)賽」引人關(guān)注，而在其中「實(shí)時移動端檢測場景賽」上獲得冠軍的隊(duì)伍，成績相比第二名高出了八倍還多。
這場比賽要求使用移動端深度學(xué)習(xí)框架TensorFlow Lite CoreML運(yùn)行實(shí)時移動端場景檢測，要求AI算法對攝像頭輸入的圖像實(shí)時預(yù)測出其場景類別，共有30個場景類別，訓(xùn)練集卻只有9900張圖片，對于人工智能來說，存在很大的過擬合風(fēng)險(xiǎn)。
來自字節(jié)跳動的ByteScene團(tuán)隊(duì)利用遷移學(xué)習(xí)方法拿出了一個容量僅為8.2Mb的小模型，實(shí)現(xiàn)了95%的Top 1識別準(zhǔn)確率，平均延遲僅4.4毫秒。
現(xiàn)在，這種實(shí)時移動端場景檢測技術(shù)在抖音和剪映等產(chǎn)品里已經(jīng)落地應(yīng)用。由于操作簡單，使用體驗(yàn)智能化，這項(xiàng)技術(shù)提升了App上的用戶體驗(yàn)。這也是火山引擎正在對外輸出的技術(shù)能力。
火山引擎是字節(jié)跳動旗下的云服務(wù)平臺，依托云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)能力，為客戶提供技術(shù)產(chǎn)品與解決方案，包括基礎(chǔ)架構(gòu)、云原生、個性化推薦、音視頻處理能力等等在抖音、今日頭條、西瓜視頻等應(yīng)用上所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。
隨著視頻云服務(wù)進(jìn)入超視頻時代，互聯(lián)網(wǎng)用戶對視頻有了更極致的需求，不再僅僅滿足于清晰流暢的觀看體驗(yàn)，而是對高清化、交互性、沉浸式的體驗(yàn)有了更多訴求。同時，視頻云對傳統(tǒng)行業(yè)的滲透在不斷加速，在工業(yè)、教育、醫(yī)療等領(lǐng)域，涌現(xiàn)出更多元的落地場景，而這些場景也對音視頻架構(gòu)帶來了在功能、性能和安全層面的不同挑戰(zhàn)。
隨著需要處理的數(shù)據(jù)體量不斷攀升，音視頻應(yīng)用對計(jì)算和存儲架構(gòu)性能的要求也日益嚴(yán)苛。 尤其在高吞吐量、大數(shù)據(jù)量請求的場景下，需要尋求一種可以經(jīng)濟(jì)高效地?cái)U(kuò)展容量同時又不影響系統(tǒng)性能的方案。
火山引擎在助力企業(yè)應(yīng)用落地的過程中，在架構(gòu)上探索出了一條創(chuàng)新路徑——通過端云一體的整體架構(gòu)，從邊緣基礎(chǔ)設(shè)施的支撐、計(jì)算+網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字基礎(chǔ)服務(wù)到視頻云的應(yīng)用解決方案提供生產(chǎn)、存儲、處理到分發(fā)的全棧能力。
正如火山引擎總經(jīng)理譚待所說：“如果平臺架構(gòu)不好用，為用戶體驗(yàn)而生的視頻云服務(wù)根本無從實(shí)現(xiàn)。在邊緣基礎(chǔ)架構(gòu)之上，視頻云還需進(jìn)行大量的編解碼、AI分析等算法處理，如何承載超大規(guī)模實(shí)時處理需求，這對中心架構(gòu)帶來了諸多挑戰(zhàn)。”
雖然通過擴(kuò)充內(nèi)存的方法，可以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)時延和吞吐的性能優(yōu)勢，但這種解決方案能夠擴(kuò)展的容量始終有限，而且DRAM內(nèi)存高昂的價(jià)格以及更多機(jī)架位占用所帶來的成本，還會大大推高TCO。為此，火山引擎利用英特爾®傲騰™持久內(nèi)存和英特爾®至強(qiáng)®可擴(kuò)展處理器對內(nèi)容信息業(yè)務(wù)的存儲架構(gòu)進(jìn)行了深層次優(yōu)化，既能突破存儲介質(zhì)和架構(gòu)的局限性，還能在保證性能的前提下實(shí)現(xiàn)投入產(chǎn)出上的增益。
英特爾®傲騰™持久內(nèi)存不僅具備接近DRAM內(nèi)存的性能，還具備SSD的數(shù)據(jù)持久性，可以很好地彌補(bǔ)DRAM內(nèi)存和SSD之間的性能缺口；其相對于DRAM內(nèi)存的大容量、低成本特性，還能助力企業(yè)在容量與成本之間取得更好的平衡。
火山引擎在使用英特爾®傲騰™持久內(nèi)存的App Direct模式下，持久內(nèi)存通過內(nèi)存總線直接連接到處理器，應(yīng)用程序可以繞過操作系統(tǒng)，無需驅(qū)動程序、系統(tǒng)調(diào)用、中斷和上下文切換就能從用戶空間直接訪問持久內(nèi)存上的數(shù)據(jù)，因此，系統(tǒng)幾乎沒有軟件開銷，時延約為100ns-300ns，不僅優(yōu)于SSD，更是具有接近DRAM內(nèi)存的性能，可以很好地滿足高峰期間對數(shù)據(jù)訪問速度的需求。
這種模式還具備數(shù)據(jù)持久性。不論遇到意外斷電還是計(jì)劃中的停機(jī)，持久內(nèi)存中的數(shù)據(jù)都能得以持久保存，從而能提升存儲可靠性、增加系統(tǒng)的業(yè)務(wù)彈性、縮短系統(tǒng)重啟時間并提升推薦系統(tǒng)的故障恢復(fù)速度。
同時，為實(shí)現(xiàn)超高清需求，轉(zhuǎn)碼性能是關(guān)鍵。作為新一代的視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)，H.265/HEVC(HighEfficiencyVideoCoding，高效視頻編碼)在高壓縮比下依然能確保高清晰的視頻質(zhì)量，受到各大視頻直播平臺的青睞，但因其算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，使其編解碼的復(fù)雜度4倍于上一代H.264編解碼器，因此對執(zhí)行轉(zhuǎn)碼工作的處理器的性能要求，就顯得格外突出。
英特爾®至強(qiáng)®可擴(kuò)展處理器，為包括轉(zhuǎn)碼在內(nèi)的視頻直播流程提供性能支撐。同時，英特爾®至強(qiáng)®可擴(kuò)展處理器內(nèi)置的英特爾®高級矢量擴(kuò)展512(英特爾®AVX-512)則進(jìn)一步強(qiáng)化了它的表現(xiàn)。強(qiáng)大的轉(zhuǎn)碼性能保證了視頻在H.264、wma、rmvb、avi等格式間快速轉(zhuǎn)換，并通過靈活、簡潔的播放器，幫助直播運(yùn)營者通過移動應(yīng)用、網(wǎng)頁等各種展示方式迅速且全方位地覆蓋觀眾。
4. 邁向新紀(jì)元
對于應(yīng)用而言，關(guān)鍵的就是體驗(yàn)。 在超視頻時代，更高清、更交互、更沉浸的視頻技術(shù)需求日新月異，技術(shù)的優(yōu)化可以讓更多的互動玩法和商業(yè)場景成為可能。2021年10月份，美國社交平臺臉書首席執(zhí)行官馬克·扎克伯格宣布，臉書公司更名為“元”，公司未來將以元宇宙相關(guān)業(yè)務(wù)優(yōu)先。例如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)等沉浸式體驗(yàn)，將元宇宙帶入生活，幫助人們建立聯(lián)系、發(fā)展業(yè)務(wù)，構(gòu)建社交技術(shù)的下一次發(fā)展。
元宇宙的基本特征包括：沉浸式體驗(yàn)、虛擬化分身、開放式創(chuàng)造。 要實(shí)現(xiàn)元宇宙，需要一系列IT新技術(shù)的綜合運(yùn)用，包括網(wǎng)絡(luò)及運(yùn)算技術(shù)(5G、6G、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、霧計(jì)算及邊緣計(jì)算)、管理技術(shù)(能耗管理、資源管理、會話管理及時空一致性管理)、虛實(shí)對象連接、建模與管理技術(shù)(X聯(lián)網(wǎng)、身份建模、社會計(jì)算、去中心化管理技術(shù))、虛實(shí)空間交互與融合技術(shù)(拓展現(xiàn)實(shí)、電子游戲技術(shù)、腦機(jī)接口技術(shù))等。
元宇宙、沉浸式體驗(yàn)，以及大規(guī)模的人工智能部署，也對未來圖形處理產(chǎn)品提出了要求，需要實(shí)現(xiàn)高度的視覺保真、優(yōu)化的人工智能和連續(xù)的計(jì)算。這就為云時代的數(shù)據(jù)中心帶來強(qiáng)勁的新需求，需要新的架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)智能計(jì)算、海量數(shù)據(jù)處理、異構(gòu)算力融合與加速、多負(fù)載應(yīng)用支撐。
在程從超看來，對于虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，需要底層基礎(chǔ)設(shè)施能夠支撐，前端設(shè)備能夠播放，網(wǎng)絡(luò)能夠傳輸，后臺的數(shù)據(jù)中心，能夠?qū)R增強(qiáng)性的渲染批量、實(shí)時高效的處理。為此，英特爾已經(jīng)建立了穩(wěn)健的加速計(jì)算系統(tǒng)和顯卡路線圖，橫跨從客戶端到數(shù)據(jù)中心的所有產(chǎn)品，助力客戶應(yīng)對數(shù)字時代的不同需求。
對于未來的數(shù)據(jù)中心，英特爾認(rèn)為會有四個特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)計(jì)算與存儲的物理分離和邏輯融合，實(shí)現(xiàn)安全特性在芯片內(nèi)部架構(gòu)的整合，實(shí)現(xiàn)更靈活的硬件、軟件、應(yīng)用和服務(wù)，軟件將以微服務(wù)形式呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)無處不在的異構(gòu)計(jì)算。
“無處不在的計(jì)算”，正是英特爾CEO帕特·基辛格所提出的“人類數(shù)字社會擁有的四種超級技術(shù)力量”之一，與無所不在的連接、從云到邊緣的基礎(chǔ)設(shè)施以及人工智能，幫助人類持續(xù)增長，不斷創(chuàng)新，全面賦能“萬物智能化”的變革。
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