在2023年11月23日的“臨港國際半導體大會”的主峰會上，華為半導體解決方案總監(jiān)艾小平分享的議題圍繞“系統(tǒng)工程”方法是如何指導華為做好產(chǎn)品展開。他援引航空航天行業(yè)的發(fā)展為例解釋說，在同樣作為高科技行業(yè)的半導體行業(yè)，即使沒有最先進的技術(shù)，也可以通過運用系統(tǒng)工程方法，來完成重要的里程節(jié)點。bv4esmc

月船3號的啟示：并非只有先進技術(shù)才能實現(xiàn)跨越

可能許多人的慣性思維認為，只有先進的技術(shù)才能實現(xiàn)超越。但航空航天領域卻存在一些真實案例能夠證明——即使采用現(xiàn)有技術(shù)，甚至落后的技術(shù)，也同樣可以實現(xiàn)跨越。bv4esmc

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今年8月，印度第三次登月任務探測器月船3號成功登錄月球。而月船3號搭載的關鍵子系統(tǒng)，大部分都不是領先的技術(shù)，但它依然實現(xiàn)了登月的壯舉。艾小平評價說：“與航空航天行業(yè)一樣，半導體行業(yè)也是高科技行業(yè)，同樣的發(fā)展道路一定也能實現(xiàn)。即使我們沒有最先進的技術(shù)，在運用系統(tǒng)工程方法的基礎上，也可以完成重要的里程節(jié)點。”bv4esmc

據(jù)介紹，系統(tǒng)工程是在20世紀20年代開始興起的一門新興實用學科，最早起源于貝爾電話實驗室，第二次世界大戰(zhàn)以來，隨著材料、電子、控制、信息等技術(shù)的爆炸式發(fā)展，系統(tǒng)工程在飛機、軍事裝備、火箭、衛(wèi)星等復雜系統(tǒng)研制中的應用越來越廣泛，對現(xiàn)代工程產(chǎn)生了巨大而深遠的影響。bv4esmc

系統(tǒng)工程不僅僅是一門綜合性很強的實用技術(shù)科學，也是一種現(xiàn)代化的組織管理技術(shù)。系統(tǒng)工程的典型理論模型與標準組織，包括：霍爾三維結(jié)構(gòu)、INCOSE系統(tǒng)工程手冊、MBSE。具體來看，上世紀60年代，霍爾三維結(jié)構(gòu)正式把系統(tǒng)工程從思想變成工程規(guī)范；上世紀90年代，系統(tǒng)工程國際委員會正式成立并發(fā)布了“系統(tǒng)工程手冊”，很多行業(yè)基于手冊中的指導思想來定義行業(yè)規(guī)范；2007年，系統(tǒng)工程國際委員會發(fā)布了MBSE模型(基于模型的系統(tǒng)工程)，西方的航空航天領域都基于MBSE去做復雜系統(tǒng)的管理。bv4esmc

其實，中國也有一些思想體系的建設，其中以航空航天體系最為典型。錢學森運用了很多運籌學方法理論，指導了中國航天如何在被限制的情況下，最終構(gòu)建起屬于自己的航天體系。bv4esmc

華為如何使用系統(tǒng)工程方法論的？

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華為是怎么看待系統(tǒng)工程的？“實際上，我們內(nèi)部是在2018、2019年才正式提出要系統(tǒng)性地建設系統(tǒng)工程。我們通過一些回顧發(fā)現(xiàn)，公司一直都在采用這種指導思想。”艾小平舉例說，華為早期在通信領域快速發(fā)展，采用的是IPD(Integrated Product Development，集成產(chǎn)品開發(fā))的理念。IPD是典型的系統(tǒng)工程方法論，它指導華為員工如何做研發(fā)，監(jiān)控投資到研發(fā)各流程節(jié)點，保障產(chǎn)品研發(fā)的有效性和高質(zhì)量。bv4esmc

從2010年開始，華為公司進入到新的階段。因為在通信領域到了第一梯隊，再往上的空間其實已經(jīng)相對很有限，此時需要公司去找未來發(fā)展的路徑。針對未來技術(shù)高密度的布局和投資，也是在系統(tǒng)工程的理論方法指導下，在全球布局華為的能力中心。bv4esmc

從2019年到現(xiàn)在，這個階段的命題是：在特殊情況下，如何把產(chǎn)品做好？華為內(nèi)部很多部門都采用系統(tǒng)工程建設的方法來指導組織架構(gòu)和流程，艾小平今天的演講則重點聚焦“如何用系統(tǒng)工方法來做好ICT產(chǎn)品”。bv4esmc

當前，華為遇到的最大問題是：在技術(shù)獲取受限、資源受限的情況下，公司怎么持續(xù)保障自己的競爭力？艾小平說：“華為在ICT領域有一個目標——希望成為ICT高質(zhì)量的代名詞。在技術(shù)和資源受限的情況下，如何才能讓用戶相信華為的產(chǎn)品仍能代表高質(zhì)量？實際上，要從各個維度去尋找突破辦法。”bv4esmc

這個多維度實踐要向“下扎到根”，艾小平列舉了幾個具體的路徑，包括了編譯優(yōu)化、軟件性能倍增、產(chǎn)品性能、應用加速、算力網(wǎng)路、生態(tài)合作，它們分別對應的是畢昇編譯器、高性能編碼、企業(yè)存儲、鯤鵬EDA加速、集群架構(gòu)、工業(yè)軟件。bv4esmc

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畢昇編譯器是“根”的一部分，華為希望能構(gòu)建一整套算力的第二個底座，底層根技術(shù)是很重要的配套能力，公司可以在這一能力基礎上提升性能，比如在同樣的硬件支撐情況下，通過編譯優(yōu)化最大可提升10%的性能。bv4esmc

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在軟件維度上，艾小平介紹了MIT的一個小實驗：假設用Python實現(xiàn)一個矩陣乘法的性能是1，用C語言重寫后性能可以提高50倍，充分挖掘體系結(jié)構(gòu)特性(如循環(huán)并行化、訪存優(yōu)化、SIMD等），性能提高63000倍。據(jù)悉，Python是一種解釋性語言，開發(fā)者利用它做大量開發(fā)時非常方便，但它在機器執(zhí)行時的效率極差。MIT通過這個實驗發(fā)現(xiàn)，在理想情況下，語言經(jīng)過優(yōu)化后，其性能會提升萬倍。bv4esmc

艾小平評價說：“我們看到了巨大的潛力——通過軟件層面的性能優(yōu)化，提升整機產(chǎn)品的性能表現(xiàn)。”計算機體系中的CPU運行效率遠高于內(nèi)存、IO、外設，在做軟件工程時要考慮減少外部讀取、CPU切換的操作，再疊加架構(gòu)的能力，從而提升產(chǎn)品的表現(xiàn)。而在很多領域，用戶關注點并非只聚焦在底層CPU核心指標的提升，比如企業(yè)存儲場景用戶關注產(chǎn)品存儲數(shù)據(jù)的容量、整體系統(tǒng)的可靠性，整機產(chǎn)品除了中CPU還有存儲介質(zhì)、產(chǎn)品的架構(gòu)。“如果用戶希望讀寫性能更好，我們就把機械硬盤換成固態(tài)硬盤；如果用戶關注可靠性，我們就做全互聯(lián)架構(gòu)，提升可靠性，避免單點故障。”艾小平解釋道。bv4esmc

在算力場景中，華為的愿景是“做未來數(shù)字經(jīng)濟，數(shù)字世界算力第二個底座”，該公司考慮的是怎么樣給用戶帶來價值，而不僅是一些指標的競賽。在一些特殊場景中，結(jié)合底層架構(gòu)的能力，以及整體架構(gòu)的調(diào)優(yōu)，可以實現(xiàn)性能追趕，甚至超越。艾小平以半導體EDA場景為例，華為通過和國內(nèi)EDA廠家合作，結(jié)合底層產(chǎn)品架構(gòu)上的能力，“我們選擇的是基于RAM多核架構(gòu)路線，在這種架構(gòu)路線下，允許上層SaaS應用去做高并發(fā)的改造，原來可能一個任務要跑10天，現(xiàn)在換成10個單個任務去跑，就可以節(jié)省任務時間。”bv4esmc

在大模型場景中，性能瓶頸不僅是算力本身，否則NBA也不會引入NVlink模式，通過帶寬可定制出不同的產(chǎn)品。這種帶寬在大模型高性能計算領域是重要的參數(shù)，未來的訓練很難僅依靠單個節(jié)點、單顆芯片、單卡，甚至單個計算中心，這需要分布式集群式算力中心，來滿足未來越來越高算力的需求。bv4esmc

當訓練大模型時，算力沒有得到完全利用，是因為不同節(jié)點之間數(shù)據(jù)傳輸有時會有瓶頸和擁塞，一旦發(fā)生一些故障則需要重算，這就是對算力極大的浪費。在這種現(xiàn)象下，華為配套的大模型網(wǎng)絡體系，在當前已有的算力下去做挖掘，包括應用不同路徑下的路徑預測和優(yōu)化能力，來大幅度提升整體系統(tǒng)吞吐容量；允許下游用戶構(gòu)建更大算力的集群等。bv4esmc

未來不同企業(yè)、組織之間，需要運用系統(tǒng)工程的方法，組織協(xié)調(diào)起來去做攻關，其中工業(yè)軟件是最典型的場景。其實，國內(nèi)新興工業(yè)軟件公司在資源方面也受到限制，無論是人員規(guī)模、資源投入，都無法與西方發(fā)達國家企業(yè)相比。所以要把國內(nèi)已有產(chǎn)業(yè)伙伴集合起來，每家在自己最擅長的領域去突破，用系統(tǒng)工程的辦法把點連成面，這是未來在工業(yè)軟件體系下，要做的系統(tǒng)工程方法。bv4esmc

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其實，中國的數(shù)字經(jīng)濟、電子產(chǎn)業(yè)、半導體領域，存在一個客觀產(chǎn)業(yè)發(fā)展邏輯：企業(yè)一定在行業(yè)中承擔著使命。比如，裝備決定了制造的能力，F(xiàn)ab提供的產(chǎn)品支撐終端企業(yè)的產(chǎn)品表現(xiàn)，終端產(chǎn)品又支撐數(shù)字經(jīng)濟領域百花齊放。其實，反過來也同樣成立，下游數(shù)字經(jīng)濟市場的滋養(yǎng)也讓ICT企業(yè)受益，實際上整個產(chǎn)業(yè)鏈息息相關。bv4esmc

艾小平強調(diào)說，只有開放協(xié)作，才能達到最高的產(chǎn)業(yè)分工合作效率。在ICT整機領域，華為希望能夠做好產(chǎn)品，這樣才能把上游產(chǎn)業(yè)鏈留在國內(nèi)，支撐中國數(shù)字經(jīng)濟持續(xù)向前。bv4esmc