老黄数字人登场！英伟达秀“元宇宙”肌肉，推巴掌大AI超算和虚拟化身平台
黄仁勋“手办”对答如流，英伟达强势拉开元宇宙序幕，帮企业开发大模型。 芯东西11月9日报道，今日，人工智能及高性能计算顶级技术盛会NVIDIA GTC大会如约而至。 这个市值已高达7700亿美元的AI顶级玩家，刚刚推出全球最小、功能最强大、能效最高的下一代 AI 超级计算机 NVIDIA Jetson AGX Orin ， 其算力达到200TOPS，可与内置GPU的服务器媲美。
在下午的虚拟主题演讲中，NVIDIA创始人兼CEO黄仁勋穿着熟悉的皮衣，公布了一系列最新AI技术和产品，并推出承载着其“元宇宙”愿景的全新虚拟化身平台。 由这个平台生成的“迷你玩具版黄仁 勋”Toy-Me，能与人 自然地问答交流。
在帮助企业降低AI开发部署门槛方面，NVIDIA可以说是做到了极致，比如提供方便企业构建AI大模型的框架，以及定制专属声音的虚拟助手。 黄仁勋说，NVIDIA开发者数量已接近300万，CUDA过去15年下载量达3000万次，一年下载量达到700万。 此外，NVIDIA继续表露对医疗健康领域的热情，推出搭载新一代Orin芯片、无缝连接医疗设备和边缘服务器的AI计算平台Clara Holoscan。 黄仁勋还宣布，NVIDIA将构建一个数字孪生模型来模拟和预测气候变化，新的超级计算机将名为E-2，即Earth Two，地球的数字孪生，能够在虚拟世界模拟引擎Omniverse中以Million-X百万倍的速度运行。
自2014年推出Jetson TK1至今，NVIDIA Jetson系列已经积累了85万名开发者。 今日，NVIDIA推出全球最小、功能强大、能效最高的新一代AI超级计算机NVIDIA Jetson AGX Orin，用于机器人、自主机器、医疗器械和其他形式的边缘嵌入式计算。 Jetson AGX Orin保持了与前代机型Jetson AGX Xavier相同的外形尺寸和引脚兼容性，处理能力提升 6 倍，每秒算力达 200TOPS ，可与内置 GPU 的服务器相媲美，而尺寸只有手掌那么大 。
它采用NVIDIA Ampere架构GPU、Arm Cortex-A78AE CPU以及新一代深度学习和视觉加速器。高速接口、更快的存储带宽和对多模态传感器的支持，为多个并行AI应用流水线输送数据。 与历代Jetson计算机一样，使用Jetson AGX Orin的客户可以运用NVIDIA CUDA-X加速计算栈、NVIDIA JetPack SDK和最新NVIDIA工具进行应用开发和优化，包括云原生开发工作流程。 来自NVIDIA NGC目录的预训练模型已经过优化，并可以使用NVIDIA TAO工具套件和客户数据集进行微调。这减少了生产级AI的部署时间和成本，而云原生技术实现了产品整个生命周期内的无缝更新。
DRIVE AGX Orin同样由Jetson AGX Orin等 NVIDIA Ampere架构提供支持，它是新发布的NVIDIA DRIVE Concierge和DRIVE Chauffeur背后的先进处理器，这两个AI平台分别为安全的自动驾驶提供动力。 针对特定用例的软件框架包括用于机器人技术的NVIDIA Isaac Sim，用于自动驾驶的NVIDIA DRIVE，用于智慧城市的NVIDIA Metropolis。最新的Isaac版本包括对机器人操作系统（ROS）开发人员社区的重要支持。 NVIDIA还发布了用于Isaac Sim的全新 NVIDIA Omniverse Replicator ，用于为机器人生成合成训练数据。这些硬件加速软件包使ROS开发者更容易在Jetson平台上构建高性能AI机器人。 NVIDIA Jetson AGX Orin 模块和开发者工具包将于 2022 年第一季度上市。
黄仁勋还在演讲中谈道：“到2024年，绝大多数新款电动汽车将具备强大的自动驾驶能力。” 他展示了一个新自动驾驶平台DRIVE Hyperion 8 GA，这是2024年模型的架构。其传感器套件包含12个摄像头、9个毫米波雷达、12个超声波雷达和1个前向激光雷达，所有这些都由2颗NVIDIA DRIVE Orin芯片来进行处理。 据他透露，目前，英伟达已经在全球各地收集到了PB级的道路数据，并拥有大约3000名训练有素的标记员，创建训练数据。尽管如此，合成数据仍是NVIDIA数据策略的基石。
为了方便企业开发部署大型语言模型，NVIDIA推出了为训练具有数万亿参数的语言模型而优化的加速框架 NeMo Megatron 。
NVIDIA NeMo Megatron是Megatron的基础上发展起来的。Megatron是由NVIDIA研究人员主导的开源项目，研究大型Transformer语言模型的高效训练。Megatron 530B是全球最大的可定制语言模型。 利用先进的数据、张量和管道并行化技术，它能使大型语言模型的训练有效地分布在成千上万的GPU上。 企业可以通过NeMo Megatron框架，进一步训练它以服务新的领域和语言。经优化，该框架可以在NVIDIA DGX SuperPOD的大规模加速计算基础设施上进行扩展。 除了NeMo Megatron外，NVIDIA还推出了一个开发Physics-ML模型的框架NVIDIA Modulus。 它使用物理原理及源自原理型物理和观测结果的数据训练Physics-ML模型，支持多GPU多节点训练，由此生成的模型，其物理仿真速度比模拟快1000-100,000倍。
科学家可借助Modulus创建数字孪生模型，来解决预测气候变化等重要科学问题。 例如研究人员利用欧洲中期天气预报中心的ERA5大气数据训练Physics-ML模型，该模型在128个A100 GPU上训练需要4小时，训练后的模型能以30公里的空间分辨率预测飓风严重程度和路径。 原本需要7天才能完成的预测，现在在一个GPU上只需0.25秒，比模拟快了10万倍。 为了帮助企业加快AI之旅，NVIDIA宣布在全球范围内扩展其LaunchPad计划，它允许用户即时访问在加速基础设施上运行的NVIDIA AI软件。企业可使用NVIDIA LaunchPad免费体验开发和部署大型语言模型。 LaunchPad计划由Equinix服务支持，包括数据中心、连接和裸金属产品，获得LaunchPad体验后，企业可以在全球Equinix地点运行其NVIDIA加速的人工智能工作负载。
NVIDIA的Riva语音AI软件同样有了新进展，黄仁勋宣布了该软件一个新功能——Riva定制语音。
Riva可识别英语、西班牙语、德语、法语、日语、普通话和俄语等7种语言，可以生成隐藏字幕、翻译、摘要、回答问题并理解意图。 只需训练 30 分钟的音频数据，企业即可构建属于自己品牌大使的声音，获得类似人类的表现力。 也就是说，用户根据特定的领域或行业术语，可以量身定制拥有独特声音的虚拟助理。
不到三年间，NVIDIA的对话AI软件已被下载超过25万次，并被广泛采用到各个行业。 对于小规模研发，NVIDIA NGC容器注册表免费提供NVIDIA Riva，开发者可加入Riva开放测试版程序来试用该软件。 对于拥有大规模部署并寻求NVIDIA专家技术支持的客户，NVIDIA宣布了NVIDIA Riva Enterprise计划，该计划预计将于明年初推出。
虚拟助手的下一步，是拥有常识、推理能力和生动的视觉形象。 在GTC大会上，黄仁勋宣布推出一个全方位的虚拟化身平台——Omniverse Avatar 。
它是NVIDIA一系列先进AI技术的集大成者，将Metropolis的感知能力、Riva的语音识别能力、Merlin的推荐能力、Omniverse的动画渲染能力等交汇于一体。 这使得开发者能构建出一个完全交互式的虚拟化身，它足够生动，能对语音和面部提示做出反应，能理解多种语言，能给出智能的建议。
Metropolis工程师用Maxine创建了Tokkio智能操作台应用程序，让操作台具有高度交互性，可快速做出对话响应。 在餐厅，两名顾客点餐时，一个客户服务虚拟化身可以跟他们交谈和理解他们的需求。
这些演示由NVIDIA AI软件和Megatron 530B提供支持，Megatron 530B是目前世界上最大的可定制语言模型。 在DRIVE Concierge AI平台的演示中，中央仪表板屏幕上的数字助理，可帮助司机选择最佳驾驶模式，使其按时到达目的地，然后在汽车续航里程下降到100英里以下时，按他的请求设置提醒。
借助Maxine，这个人的话不仅被转录，还能以相同的声音和语调被实时转换成德语、法语等多种语言。
Maxine使用计算机视觉来追踪人的面部，并识别其表情，3D动画可为其制作虚拟而逼真的头像。
可以想象，在企业和开发人员中，每个行业都需要某种形式的虚拟化身。 使用Omniverse Avatar平台，你可以为视频会议和协作平台、客户支持平台、内容创建、应用收益和数字孪生、机器人应用等等构建定制的AI助理。 NVIDIA的虚拟世界模拟Omniverse是打造虚拟世界的关键平台。从机器人、自动驾驶车队、仓库、工业厂房到整个城市，都能在Omniverse数字孪生中完成创建、训练和运行。 黄仁勋说，Omniverse面向数据中心规模设计，有朝一日有望能达到全球数据规模。 爱立信正构建整个城市的数字孪生环境，帮助确定如何放置和配置每个站点以获得最佳覆盖范围和网络性能，可对整个5G网络执行逼真远程仿真。
目前微软、三星、Snap等25000多家客户都在使用NVIDIA的AI推理平台。 今日，NVIDIA推出多节点分布式推理功能的 NVIDIA Triton 推理服务器 ，以及NVIDIA A2 Tensor Core GPU 加速器。 NVIDIA A2 GPU是一个入门级、低功耗的紧凑型加速器，适用于边缘服务器中的推理和边缘 AI ，推理性能比 CPU 高出 20 倍。 NVIDIA AI推理平台此次更新包括开源NVIDIA Triton推理服务器软件的新功能，和对NVIDIA TensorRT的更新。 最新NVIDIA Triton推理服务器中的多GPU、多节点特性，使大型语言模型推理工作负载能够实时在多个GPU和节点上扩展。
借助Triton推理服务器，Megatron 530B能在两个NVIDIA DGX系统上运行，将处理时间从 CPU 服务器上的 1 分钟以上缩短到 0.5 秒 ，令实时部署部署大型语言模型成为可能。 在软件优化上，Triton推理服务器的模型分析器，新工具可以自动化地从数百种组合中为AI模型选择最佳配置，以实现最优性能，同时确保应用程序所需的服务质量。 RAPIDS FIL是针对随机森林和梯度提升决策树模型GPU或CPU推理的新后端，为开发者使用Triton进行深度学习和传统机器学习提供了一个统一的部署引擎。
Triton与AWS、阿里云等平台集成，并支持在各代GPU、x86 CPU和Arm CPU上优化AI推理工作负载。NVIDIA AI Enterprise也集成了Triton。 NVIDIA AI Enterprise是一款经NVIDIA优化、认证和支持的用于开发和部署AI的端到端软件套件，客户可利用它在本地数据中心和私有云的主流服务器上运行AI工作负载。 NVIDIA旗舰TensorRT推理引擎亦进行了更新，已原生集成到TensorFlow和PyTorch中，只需1行代码，就能提供比框架内推理快3倍的性能。 NVIDIA TensorRT 8.2是SDK的最新版本，可实时运行数十亿个参数的语言模型。
NVIDIA还宣布微软会议软件Teams采用NVIDIA AI和Azure认知服务。 微软Azure认知服务为高品质AI模型提供基于云的API，以创建智能应用程序。他们在用Triton运行语音转文本模型，为微软Teams用户提供准确的实时字幕和转录。 微软Teams每月有近2.5亿活跃用户，微软Azure认知服务上的NVIDIA GPU和 Triton推理服务器使用28种语言和方言，结合AI模型帮助提升实时字幕和转录功能的成本效益。 Mavenir宣布由NVIDIA Metropolis AI-on-5G平台提供支持的MAVedge-AI智能视频分析，以加速企业人工智能，该方案预计2022年初提供给客户。
面向数据中心，黄仁勋宣布推出BlueField DOCA 1.2来支持全新网络安全功能，希望使BlueField成为业界构建零信任安全平台的理想之选。
目前有1400名开发者正在BlueField上进行开发，现在采用BlueField的网络安全公司已可提供零信任安全即服务。 NVIDIA还发明了一个深度学习网络安全平台Morpheus来监控分析网络行为。 它构建于NVIDIA RAPIDS和NVIDIA AI之上，其工作流会为每种应用和用户的组合创建AI模型和数字指纹，并学习其日常的模式和寻找异常操作。这些异常操作将触发安全警告，并提醒分析员作出响应。
Bluefield、DOCA和Morpheus都是数据中心的全堆栈加速AI解决方案的一部分。NVIDIA将为其网络安全合作伙伴提供一个零信任的安全平台，从而提高安全性和应用程序性能。 Bluefield坐在网络上，向Morpheus AI平台提供数据中心发生的所有活动。Morpheus是一个深度学习网络安全平台，可以监控和分析来自每个用户、机器和服务的所有信息。 NVIDIA今日也宣布了Morpheus早期访问2版本。 Morpheus创建了预训练的用户活动指纹模型。当这些指纹发生变化时，它能够实时识别出异常交易正在发生，创建一个可疑行为正在发生的安全警报，并隔离活动和加以提醒。
在医疗健康领域，NVIDIA宣布与多家先进癌症中心合作，将AI的力量带到癌症治疗。这些癌症中心将采用NVIDIA DGX来加速开发AI模型。 许多医疗设备公司正在将AI和机器人技术融入其中，在机器人手术、移动CT扫描、支气管镜检中使用NVIDIA加速计算平台。
为加速AI医疗设备的应用，NVIDIA推出一个面向医疗健康行业的新计算平台NVIDIA Clara Holoscan 。 Holoscan是继Isaac和Drive后，NVIDIA的第三个机器人平台，能为可扩展、软件定义、端到端流媒体数据处理的医疗设备提供所需的计算基础设施。 该平台集成了NVIDIA AGX Orin和ConnectX-7，FP32算力达5.2TFLOPS，AI算力达250TOPS，740Gbps高速IO用于连接传感器。 添加RTX A6000 Ampere GPU后，可获得另外39TFLOPS（FP32）和超过600TOPS的AI推理性能。
Clara Holoscan是一个医疗设备与边缘服务器无缝连接的端到端平台，能助力开发者创建AI微服务，用以在设备上运行低延迟串流应用，同时将更复杂的任务传至数据中心资源。 借助Clara Holoscan，开发者可以自定义应用，按需在其医疗设备中充分添加或减少计算和输入/输出功能，从而平衡延迟、成本、空间、性能和带宽的需求。 Clara Holoscan SDK通过加速库、AI模型和超声波、数字病理学、内窥镜检查等参考应用支持此项工作，以帮助开发者利用嵌入式和可扩展的混合云计算。 在药物发现方面，加拿大AI制药创企Entos发明了一种深度学习架构OrbNet，用物理机器学习方法训练图神经网络，取代分子模拟中昂贵的原子间作用力，将分子模拟速度提高1000倍。
此次GTC期间，NVIDIA还宣布了下一代NVIDIA Quantum-2 平台 ，可进行云原生超级计算。 该网络平台由NVIDIA Quantum-2交换机、ConnectX-7网络适配器、BlueField-3数据处理单元（DPU）和支持新架构的所有软件组成。ConnectX-7将于明年1月问世。
其中，Quantum-2 InfiniBand交换机基于新的Quantum-2 ASIC，采用台积电7N节点，包含570个晶体管，超过有540亿晶体管的A100。 Quantum-2 InfiniBand拥有400Gbps，网络速度翻倍，交换机吞吐量增加了2倍，集群可扩展性增为原来的6.5倍，同时降低了数据中心的功耗。 其多租户性能隔离利用先进的基于遥测的拥塞控制系统，确保可靠的吞吐量，无论用户激增或工作量需求激增，都能确保可靠的吞吐量，从而防止一个租户的活动干扰其他租户的活动。 相比上一代，第三代SHARPv3TM网络计算技术的交换机计算能力比原来高32倍，用于加速AI训练。
首先是NVIDIA ReOpt ，这是一款针对运筹优化问题的加速求解器，可实现实时路线规划优化。
以与NVIDIA合作的达美乐披萨为例，配送14个披萨的路径有870亿种，这意味达美乐要在30分钟内将披萨送达绝非易事。 运筹优化对“最后一英里”配送是必需的，路线规划是个极为棘手的物流问题，如果应用到行业中，即使是小规模的路线优化也能节省数十亿美元。 黄仁勋展示了一个用NVIDIA Omniverse虚拟仓库来展示优化路线在自动订单拣选场景中的影响，优化后的规划能使订单拣选节省一半的时间和路程。 当前路线优化求解器收到新订单后，需要数小时来重新运行和响应，而ReOpt能持续运行并实时动态地进行重新优化，在短短几秒钟内响应并扩展至数千个位置。
第二个是cuQuantum DGX 设备 ，配备有针对量子计算工作流的加速库，可用态矢量和张量网络的方法来加速量子电路模拟。 借助该设备，曾经需要耗费几个月的模拟，现在几天就能完成。
NVIDIA研究部门在量子算法模拟方面取得了重要里程碑，用1688个量子位为3375个顶点集求解MaxCut问题。 这是有史以来最大的精确量子电路模拟，比以往模拟的量子位多8倍。 第三个加速库是在PyData和NumPy生态系统的大规模加速计算cuNumeric ，它允许用户用Python代码在超级计算机上透明加速和扩展NumPy工作流，并无需更改代码。
它属于NVIDIA RAPIDS开源Python数据科学套件，RAPIDS今年的下载量超过50万次，比去年增长了4倍多。NumPy在过去5年下载量达到了1.22亿次，别用于GitHub上近80万个项目。 在著名的CFD Python教学代码中，cuNumeric能扩展至1000个GPU，而扩展效率仅比线性扩展效率损失了20%。
乘着AI、高性能计算和元宇宙的东风，NVIDIA今年过得可谓风生水起，市值一路扶摇直上，突破7700亿美元。其Omniverse平台更是被分析机构视作NVIDIA一项重要的平台扩张战略。 在这表面风光的背后，NVIDIA的远见和前瞻性不容小觑。无论是如火如荼的AI，还是方兴未艾的虚拟世界，NVIDIA能成为科技热潮的直接受益者，都离不开过去多年对其软硬件产品的打磨。 此次NVIDIA GTC大会期间，我们还将看到更多覆盖深度学习、数据科学、高性能计算、机器人等领域的最新进展，而始于NVIDIA CUDA的加速计算正在这些领域催化效率提升，推动现代科技快速进化、走向未来。
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