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FPGA加速卡及計(jì)算設(shè)備應(yīng)用場(chǎng)景說明

　
　　1.信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)

　　行業(yè)包含黨政機(jī)關(guān)、金融機(jī)構(gòu)、電信、石化、電力、交通、航空航天、醫(yī)院等。
　　自主可控是未來所有行業(yè)的必然選擇，F(xiàn)PGA自主可控相關(guān)產(chǎn)品的推廣、應(yīng)用是信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)不可分割的一部分。
　　例如：健康碼出現(xiàn)流式數(shù)據(jù)計(jì)算能力不足并導(dǎo)致無法使用或超延時(shí)的問題。
　　通過FPGA計(jì)算服務(wù)器提供的1W~2W核的計(jì)算能力，以及電路級(jí)計(jì)算，可以有效避免該現(xiàn)象的發(fā)生。

　　2.工業(yè)控制

　　工業(yè)4.0、電力主控、工業(yè)以太網(wǎng)
　　例如：工業(yè)控制-自動(dòng)駕駛
　　嵌入式AI感知邊緣計(jì)算機(jī)，內(nèi)置的FPGA邊緣計(jì)算卡和AI算法滿足不同的感知場(chǎng)景。
　　FPGA在工業(yè)4.0中的應(yīng)用：
　�、佟∪嵝陨a(chǎn)線
　　②　基于數(shù)據(jù)及預(yù)測(cè)動(dòng)態(tài)的生產(chǎn)分配系統(tǒng)
　�、邸《喙δ軜�(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)單元模塊
　　④　標(biāo)準(zhǔn)化電氣接口
　�、荨�(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議接口
　　特點(diǎn)：集成度高；機(jī)器視覺應(yīng)用廣泛。

　　3.科學(xué)計(jì)算

　　包含分子動(dòng)力學(xué)，蒙特卡羅方法，機(jī)器學(xué)習(xí)等。
　　例如：機(jī)器學(xué)習(xí)-圖像合規(guī)審查
　　功能：
　　不良圖像過濾：對(duì)包含起火爆炸、血腥場(chǎng)景、聚眾暴亂、武器槍支、特殊標(biāo)識(shí)的圖像進(jìn)行過濾
　　人臉過濾：對(duì)無人臉、模糊人臉、大角度側(cè)臉、大角度仰角人臉的圖像進(jìn)行過濾
　　FPGA優(yōu)勢(shì)：
　　超低延遲：毫秒級(jí)處理延遲（<2ms）。識(shí)別精度：漏檢率≤0.5%。超高速度：一小時(shí)處理600萬張以上。使用靈活：支持云端服務(wù)、本地板卡IP授權(quán)服務(wù)和專用服務(wù)器。多樣算法：支持色情過濾、恐暴過濾、無人臉過濾軟件切換。

　　4.類腦計(jì)算

　　包含脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。
　　深度學(xué)習(xí)（Deep learning）是一種多層計(jì)算模型，可以對(duì)復(fù)雜輸入進(jìn)行建模，在圖像分類、語音識(shí)別、自然語言處理中取得成果，F(xiàn)PGA由于其細(xì)粒度并行的硬件特性，非常適合小批量數(shù)據(jù)的深度學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)過程，以低功耗、高性能著稱，使用FPGA計(jì)算進(jìn)行圖片類別預(yù)測(cè)，速度比僅用CPU的可能快8~15倍。

　　5.云端壓縮/解壓縮的計(jì)算加速

　　云上用戶在進(jìn)行大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、高速網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)，常常因?yàn)槟壳暗膶?shí)例性能在效率跟成本之間選擇。gzip是一種常用的壓縮工具，廣泛用于互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)中，而傳統(tǒng)的CPU實(shí)現(xiàn)gzip效率低、耗時(shí)長，難以支撐較大流量。使用帶有FPGA的計(jì)算實(shí)例進(jìn)行g(shù)zip壓縮相比僅用CPU的普通實(shí)例有8~10倍性能提升，充分滿足用戶的數(shù)據(jù)壓縮需求。

　　6.藥物設(shè)計(jì)

　　包含計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)、藥物靶標(biāo)預(yù)測(cè)、新藥設(shè)計(jì)等。
　　藥物研制包括：觀測(cè)（起因與機(jī)理、關(guān)鍵路徑、治療方案）、計(jì)算（靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)選擇、苗頭化合物、先導(dǎo)化合物）、實(shí)驗(yàn)（藥效學(xué)、安全性、藥代動(dòng)力學(xué)）。計(jì)算過程是藥物發(fā)現(xiàn)過程，計(jì)算效率決定了藥物研制周期的長短。

　　7.區(qū)塊鏈

　　包含數(shù)字金融、信息安全、供應(yīng)鏈管理、醫(yī)療、貿(mào)易等。
　　例如：金融-高頻交易、行情分析：
　　為了使往返延遲最小，需要在所有級(jí)別上優(yōu)化高頻交易引擎�？梢酝ㄟ^并置實(shí)現(xiàn)所需的與提要處理程序的低等待時(shí)間連接，這可以使服務(wù)器部署在離證券交易所很近的地方。通過使用FPGA，可以將交易解碼任務(wù)從CPU卸載到優(yōu)化的硬件塊。與標(biāo)準(zhǔn)軟件解決方案相比，F(xiàn)PGA在一些情況下減少了超過70％的延遲，同時(shí)與專用集成電路（ASIC）解決方案相比，以較低的工作量保持了靈活地支持新的和修改的交換協(xié)議的靈活性。
　　為了解決行情數(shù)據(jù)處理過程中，基于軟件的傳統(tǒng)處理方式帶來的處理時(shí)間長、延遲高、處理速率低的問題，一些基于FPGA的非阻塞并行計(jì)算處理設(shè)計(jì)被提出以完成對(duì)行情數(shù)據(jù)的加速還原計(jì)算功能。通過測(cè)試對(duì)比分析，處理效率可以提高70%，縮短了行情消息的計(jì)算處理延遲，提高了系統(tǒng)處理效率。

　　8.集成電路設(shè)計(jì)驗(yàn)證

　　傳統(tǒng)意義上，F(xiàn)PGA出現(xiàn)的一個(gè)重要因素是為了給ASIC做原型驗(yàn)證(Prototyping)的，原型驗(yàn)證仍然是FPGA的一個(gè)重大市場(chǎng)。