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文檔簡(jiǎn)介

1990年代中期,黃仁勛30出頭,他創(chuàng)辦的英偉達(dá)還沒完全站穩(wěn)腳跟,他希望如日中天的臺(tái)積電能代工英偉達(dá)的顯卡,他打電話過去,沒人搭理。多年后,他還在向張忠謀抱怨這段往事:“當(dāng)年給你打電話打不通也沒人回,是不是我電話號(hào)碼記錯(cuò)了?給你公司在美國(guó)的銷售部門打電話也沒人接?!苯裉欤蚩萍冀缈峙聸]有幾個(gè)人敢不接黃仁勛的電話,這個(gè)當(dāng)年求人代工顯卡的小伙子被稱為“教主”,在3月21日的英偉達(dá)GTC大會(huì)上,他穿著標(biāo)志性的黑色皮衣出現(xiàn)臺(tái)上,說出了石破天驚的一番話:我們正處于AI的“iPhone時(shí)刻”。2022年11月,大語(yǔ)言模型ChatGPT問世,預(yù)示著能生成自然文章和圖像的“生成式AI”將在社會(huì)普及,給世界帶來(lái)顛覆性的改變。而支撐這幅圖景的,有英偉達(dá)的GPU——AI時(shí)代最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一,GPU提供算力,猶如AI時(shí)代的原油。2020年,全世界跑AI的云計(jì)算與數(shù)據(jù)中心,80.6%都在用英偉達(dá)的GPU驅(qū)動(dòng)。2021年,英偉達(dá)稱全球前五百個(gè)超算中,七成由它家的芯片驅(qū)動(dòng),在最新的超算系統(tǒng)中此比例是九成。運(yùn)行ChatGPT的微軟數(shù)據(jù)中心用了上萬(wàn)塊英偉達(dá)H100GPU。后續(xù),預(yù)計(jì)需要超過3萬(wàn)塊英偉達(dá)的GPU來(lái)維持更高版本的GPT模型運(yùn)轉(zhuǎn)。如同1970年代的歐派克一限產(chǎn),全世界的汽車都缺油?,F(xiàn)在只要英偉達(dá)一斷供芯片,管你天高股價(jià)、地大營(yíng)收,全球前十大企業(yè)里,至少有一半要地震。黃仁勛和他的算力帝國(guó),已經(jīng)能扼住時(shí)代命脈。這其中,有著通往未來(lái)30年的秘密。十年前悄然發(fā)生的革命2023年英偉達(dá)GTC的主題演講中,黃仁勛專門提到了生成式AI的飛躍:“十年間,我們從自動(dòng)判讀貓圖,進(jìn)步到能自動(dòng)生成‘穿太空服的貓?jiān)谠虑蚵健膱D片?!逼ひ吕宵S真不忘本。無(wú)論是“AI的iPhone時(shí)刻”,還是英偉達(dá)成為“算力油田”,都是蓄力于前,發(fā)端于自家的“貓片”。2010年的一天,加州帕羅奧圖市的瓊安咖啡館里,剛做上英偉達(dá)首席科學(xué)家的比爾·戴利(BillDally)和當(dāng)時(shí)在谷歌大腦供職的AI界宗師吳恩達(dá)(AndrewNg)聚餐。十余年過去后他們會(huì)發(fā)現(xiàn),正是這場(chǎng)會(huì)面,無(wú)意地打開了一道通往AI新世界的大門。兩個(gè)老友在席間聊起了吳恩達(dá)當(dāng)時(shí)課題面臨的障礙:訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)AI的算力不夠了。具言之,谷歌要用數(shù)千萬(wàn)條YouTube視頻來(lái)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)AI分辨貓與人的不同。而當(dāng)時(shí)AI界的領(lǐng)軍人物們?nèi)匀涣?xí)慣串聯(lián)CPU來(lái)執(zhí)行此類任務(wù)。吳恩達(dá)預(yù)計(jì),要完成課題得用1.6萬(wàn)塊CPU。就算是從不缺錢的谷歌,也不會(huì)給公司內(nèi)任一研發(fā)項(xiàng)目組輕松批下買1.6萬(wàn)塊CPU的預(yù)算。AI宗師當(dāng)年也被難住了。戴利聽完老友訴苦,認(rèn)為自己有現(xiàn)成解決方案:不就是在線尋貓片么,何必整1.6萬(wàn)塊CPU,用我們英偉達(dá)公司的顯卡產(chǎn)品,幾十塊就搞定,你信不信?當(dāng)時(shí)英偉達(dá)雖已制霸世界獨(dú)立顯卡業(yè),但名聲還只局限在極客、硬核游戲玩家、圖形設(shè)計(jì)師等非普羅用戶中。誰(shuí)也不知道,這將是英偉達(dá)公司與人工智能行業(yè)雙向奔赴、雙雙出圈的起點(diǎn)。隨后,戴利找上剛從加大伯克利分校招到英偉達(dá)的非正職研究員布萊恩·卡坦扎羅(BryanCatanzaro),請(qǐng)他幫忙??ㄌ乖_很快找到了解決方案:并聯(lián)12塊英偉達(dá)GPU成功驅(qū)動(dòng)了吳恩達(dá)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,并聯(lián)48塊GPU就能獲取預(yù)計(jì)要用1.6萬(wàn)塊CPU才有的理想效果。論文一出,學(xué)界響震:居然有這種好事??jī)赡旰?,AI界泰斗辛頓(GeoffreyHinton)和學(xué)生克里澤夫斯基(AlexKrizhevsky)、薩茨克維爾(IlyaSuskever)效仿此舉,用英偉達(dá)的GeForceGTX580顯卡訓(xùn)練由克里澤夫斯基提出的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型AlexNet,奪得ImageNet圖像分類競(jìng)賽冠軍,成為AI技術(shù)飛躍的奇點(diǎn)。從此,英偉達(dá)在深度學(xué)習(xí)芯片市場(chǎng)上撒腿狂奔。2013年內(nèi),英偉達(dá)在全球深度學(xué)習(xí)芯片市場(chǎng)占有率是100%。在上個(gè)世紀(jì)能源是石油,在這個(gè)世紀(jì)能源是算力。以后的新時(shí)代里,黃仁勛的黑皮衣,如同上個(gè)世紀(jì)海灣國(guó)家顯貴們的白罩袍,都是唯我獨(dú)尊的霸主象征。十余年過去,泰斗和宗師地位更高,年輕人也成了行業(yè)大佬??ㄌ乖_現(xiàn)在是英偉達(dá)副總裁、深度學(xué)習(xí)應(yīng)用研究部負(fù)責(zé)人,薩茨克維爾現(xiàn)在是OpenAI的首席科學(xué)家、聯(lián)合創(chuàng)始人、GPT系列大模型集合之父。|左為黃仁勛,右為薩茨克維爾ChatGPT面世后,意外風(fēng)靡世界,被稱為AI技術(shù)革命的開始。然而即使這個(gè)大模型集合如OpenAI一開始預(yù)期的,作為GPT3到GPT4之間的過渡實(shí)驗(yàn)版本簡(jiǎn)單飄過,AI技術(shù)革命的下一個(gè)出圈爆點(diǎn),鑰匙還是會(huì)掌握在英偉達(dá)高層的朋友圈里。因?yàn)樗懔Φ臄U(kuò)張與通用、技術(shù)的開發(fā)與布局,是英偉達(dá)成功的因由。一炮打啞,老黃吃癟大人物功成名就后,一般會(huì)支楞起來(lái)。2018年初,《財(cái)富》雜志舉辦的活動(dòng)中,有人問黃仁勛:你何時(shí)知道英偉達(dá)公司將會(huì)改變世界的?黃仁勛答:1993年2月17日,我成立公司的日子。不改變世界,我創(chuàng)個(gè)什么業(yè)?皮衣哥自己說得響,但1990年代中,英偉達(dá)的運(yùn)營(yíng)低谷時(shí)賬面上曾只有6個(gè)星期的資金,離關(guān)門一步之遙。人盡皆知,英偉達(dá)靠開發(fā)顯卡起家。然而黃仁勛創(chuàng)業(yè)的初心,與其說是做顯卡,不如說一直都是求索算力提高的途徑。在1990年代,多媒體猶如近年的元宇宙、數(shù)據(jù)可視化猶如當(dāng)下的生成式AI,都是從投資者到消費(fèi)者都追捧的熱門技術(shù)話題。多媒體與可視化數(shù)據(jù)在當(dāng)年的輿論浪潮中,被夸到小可以養(yǎng)妻活兒、提高工作娛樂效率,大可以改天換地、重寫行業(yè)經(jīng)濟(jì)版圖。這些技術(shù)的基礎(chǔ),是圖像數(shù)據(jù)處理的更佳質(zhì)量與速度。如果游戲、視頻、PPT們始終停留在1992年的粗糲畫質(zhì),啥都無(wú)從說起。1995年,全球有三十家大公司在顯卡市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)。然而追逐時(shí)尚比想象中要難。創(chuàng)業(yè)公司得決斷:是專注個(gè)人電腦(PC)端的業(yè)務(wù)呢,還是專注特定公司的娛樂主機(jī)業(yè)務(wù)呢?是只做圖像呢,還是做多媒體通抓音畫呢?盡管當(dāng)時(shí)沒有“賽道”的商業(yè)新話,企業(yè)家抉擇的難度并不低于現(xiàn)在。英偉達(dá)的創(chuàng)始概念是加速計(jì)算,即用特制設(shè)備來(lái)為CPU的運(yùn)算工作減負(fù)提速,最簡(jiǎn)潔的落地方案,自然是堆算力造顯卡處理圖像?;I到250萬(wàn)美元后,于1995年5月推出第一款產(chǎn)品:NV1。以現(xiàn)在的后見之明看,NV1的最大作用是給黃仁勛提供了反面經(jīng)驗(yàn):這種產(chǎn)品做得很好,以后千萬(wàn)不能做了。出于為當(dāng)時(shí)的游戲主機(jī)巨頭世嘉公司服務(wù)的考量,NV1最突出的特色,是兼容世嘉游戲在PC上的運(yùn)行,與業(yè)內(nèi)既有和將出現(xiàn)的其他PC端3D圖像程序基礎(chǔ)架構(gòu)的兼容性不夠出色。當(dāng)時(shí)世嘉公司有意將游戲業(yè)務(wù)從街機(jī)、主機(jī)端擴(kuò)展到PC端,NV1的努力迎合了主要合作商的需要,但局限了自己的市場(chǎng)潛力。而且NV1兼具顯卡和聲卡功能,偏離了加速計(jì)算基于圖像落地的初衷,產(chǎn)品定位有欠清晰。NV1沒有一鳴驚人,英偉達(dá)公司卻非一無(wú)所獲。黃仁勛藉此從風(fēng)投機(jī)構(gòu)融了650萬(wàn)美元的第二輪投資。不過在1997年8月推出新產(chǎn)品Riva128前,英偉達(dá)已經(jīng)裁員過半,銀行賬戶只剩不到6周的流動(dòng)資金。辦公室既窄小,地段又不佳。剩余的員工們不僅要在乒乓球桌上吃飯,連停車場(chǎng)也只能蹭旁邊富國(guó)銀行的,而這家網(wǎng)點(diǎn)已經(jīng)被搶劫過兩三回了。頭炮打啞,只要教訓(xùn)真記住,對(duì)創(chuàng)業(yè)企業(yè)家來(lái)說并不完全是絕路。雖然黃仁勛在各種活動(dòng)上說創(chuàng)業(yè)首年的雇律師、訂辦公室早飯等各種經(jīng)驗(yàn)非常寶貴,但從1997-1999年上半年的英偉達(dá)三款產(chǎn)品看,他記住的顯然不止這些。英偉達(dá)的過往,映照著它的未來(lái)。把摩爾定律“卷”到極致英偉達(dá)此后的轉(zhuǎn)向,一是主業(yè)放棄多媒體,專做PC端的顯卡。1990年代中期,游戲業(yè)的熱門話題是從主機(jī)/街機(jī)走向PC,而不被注意的潛流是游戲同時(shí)在從PC單機(jī)走向PC端多人在線。關(guān)于圖形渲染的硬件性能需求因此與日俱增。只滿足這個(gè)缺口,已經(jīng)足以養(yǎng)活整個(gè)行業(yè)。二是垂直整合顯卡的配套軟件,自行開發(fā)顯卡驅(qū)動(dòng)程序和拓展軟件開發(fā)工具包(SDK,softwaredevelopmentkit)。過去的慣例是,英偉達(dá)這些顯卡研發(fā)公司把設(shè)計(jì)交付主板芯片生產(chǎn)商之后,由生產(chǎn)商自己分包給另外的承包者寫顯卡驅(qū)動(dòng)。至于用顯卡做圖形設(shè)計(jì)等專門工作的終端用戶、PC運(yùn)行系統(tǒng)的開發(fā)商,與顯卡研發(fā)者沒有直接配合。凡此種種,局限了顯卡的性能潛力和用戶體驗(yàn)。1996年,英偉達(dá)專為配合微軟當(dāng)時(shí)剛推出的Direct3D圖形渲染插件,寫了自家顯卡驅(qū)動(dòng)程序。1998年開始,英偉達(dá)公司會(huì)定期即時(shí)更新自家的通用顯卡驅(qū)動(dòng)程序。此舉持續(xù)至今。

三是全力秉持和實(shí)現(xiàn)摩爾定律。這是英偉達(dá)現(xiàn)在成為全球算力第一供應(yīng)商的基礎(chǔ)。不久前去世的英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人戈登·摩爾(GordonMoore),在1965年提出了摩爾定律:集成電路上可容納的晶體管數(shù)目,約每隔兩年便會(huì)增加一倍。衍生的推論,是每隔18個(gè)月,芯片的性能就會(huì)因此提高一倍。英偉達(dá)公司的決策層,立志要將摩爾定律永續(xù)實(shí)現(xiàn)。從1990年代后半葉開始,英偉達(dá)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與研發(fā)部門一直有三個(gè)部分同時(shí)工作:一部分負(fù)責(zé)本年度新品的設(shè)計(jì),一部分負(fù)責(zé)去年出品的翻新挖潛設(shè)計(jì),一部分負(fù)責(zé)明年新品的設(shè)計(jì)。每款產(chǎn)品之間,基本要有一倍的性能提高,如果顯存沒有漲一倍,那么核心頻率就得快一倍,如果都不行,那么至少制程要明顯縮小。如此的結(jié)果,是英偉達(dá)每半年至一年就會(huì)推出性能換代的新品,1999年之前的產(chǎn)品內(nèi)部代碼全叫NV,即“下一版”(NextVersion)的首字母縮寫。其他同業(yè)公司跟不上如此搏命的步伐,紛紛退出競(jìng)爭(zhēng)。1995年的三十家顯卡設(shè)計(jì)大公司,到1999年末只剩下三家。英偉達(dá)與之后被AMD收購(gòu)的ATI,并肩收割游戲玩家、專業(yè)設(shè)計(jì)師等高性能顯卡用戶的市場(chǎng)份額。英特爾依靠PC主板的壟斷生產(chǎn)商地位,包攬主板集成顯卡的低性能用戶市場(chǎng)。1999年10月,英偉達(dá)推出GeForce256,在營(yíng)銷中稱“這是世界上第一款GPU”。同年,過去占據(jù)顯卡市場(chǎng)龍頭的3dfx公司破產(chǎn),被英偉達(dá)收購(gòu)。顯卡業(yè)告別創(chuàng)業(yè)者紛紛崛起的時(shí)代,進(jìn)入了“紅綠藍(lán)三國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)”的時(shí)代(按商標(biāo)顏色不同的消費(fèi)者昵稱,“紅廠”為AMD、“綠廠”為英偉達(dá)、“藍(lán)廠”為英特爾)。在20世紀(jì)的末尾,沒人知道這場(chǎng)競(jìng)逐的結(jié)果,會(huì)決定之后由誰(shuí)主宰世界算力的供應(yīng)。干翻英特爾和AMD經(jīng)過20年,紅綠藍(lán)三廠競(jìng)爭(zhēng)顯卡市場(chǎng)霸主地位的結(jié)果揭曉:“綠廠”英偉達(dá)勝出了。這場(chǎng)“三國(guó)演義”里,“藍(lán)廠”英特爾一直是配角。憑借全球PC主板市場(chǎng)的壟斷地位,英特爾的注意力一直放在CPU而非GPU。在英特爾眼中,要提高性能,得整個(gè)主板的整全性能一起提升,只提升圖像處理的速度,那是偏門小道。所以英特爾做顯卡只是占位,表示這個(gè)市場(chǎng)的錢自己還是要賺點(diǎn),沒有完全放棄。這個(gè)策略的結(jié)果,現(xiàn)在已經(jīng)被人做成了搞笑哏圖。究其原因,是CPU要負(fù)責(zé)整個(gè)電腦主板的序時(shí)性復(fù)雜運(yùn)算,而GPU在成為通用類芯片前只需負(fù)責(zé)圖像處理的并時(shí)性簡(jiǎn)單運(yùn)算。如下圖所示,單個(gè)CPU的控制元件、基礎(chǔ)運(yùn)算單元(ALU)、緩存(Cache)等,都比單個(gè)GPU數(shù)量少而負(fù)重大,因此提升性能的設(shè)計(jì)與制造難度都遠(yuǎn)更高。黃仁勛多次說過,以CPU而言,摩爾定律已經(jīng)過氣,英特爾CPU性能翻倍的最快時(shí)限是每五年。然而他家的GPU嘛,還是每一至兩年內(nèi)性能翻倍的哦。真正的激烈競(jìng)爭(zhēng),發(fā)生在英偉達(dá)和ATI/AMD之間。這場(chǎng)角逐的早期,英偉達(dá)并不顯操勝算。在2006年被AMD收購(gòu)前,ATI出品的顯卡,無(wú)論更新速度還是單個(gè)性能,都屢有明顯優(yōu)于英偉達(dá)競(jìng)品的佳作。高端顯卡的世界第一,在2000年代前半段看不出究竟屬誰(shuí)。但ATI在這場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中已經(jīng)后續(xù)乏力,英偉達(dá)的產(chǎn)品更新與性能提升速度,始終達(dá)到了摩爾定律的金標(biāo)準(zhǔn)。而ATI的產(chǎn)品更新目標(biāo),從勝過英偉達(dá)競(jìng)品,逐漸變成了趕上英偉達(dá)競(jìng)品。ATI/AMD因應(yīng)此形勢(shì)的對(duì)策,是改作中端顯卡:比英特爾的集顯性能強(qiáng),比英偉達(dá)的高端顯卡更便宜。并且在營(yíng)銷中攻擊英偉達(dá)的競(jìng)品又貴又耗電:顧客大爺你們千萬(wàn)不要被它越來(lái)越嚇人的性能參數(shù)騙了,不是物超所值的哦。2006年,ATI被AMD收購(gòu),英偉達(dá)少了一個(gè)強(qiáng)對(duì)手,勝算增加。唯一的變數(shù)在于芯片代工廠。顯卡業(yè)的過往通則,是ATI、英偉達(dá)等品牌企業(yè)管設(shè)計(jì),然后將設(shè)計(jì)方案交付給芯片廠,委托它們制作成品。當(dāng)然,不是沒有公司想囊括從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的全鏈條,但此舉一般會(huì)給自己帶來(lái)雙倍的麻煩:以前承接你生意的芯片廠合作伙伴,以后就是要搶你生意的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。1990年代從顯卡龍頭到被英偉達(dá)收購(gòu)的3dfx,就是如此把自己玩破產(chǎn)的。在被收購(gòu)前,ATI是臺(tái)積電的大客戶。但收購(gòu)之后,2009年AMD與半導(dǎo)體大廠格芯簽約,所有芯片都交由格芯制造。而格芯在芯片制程縮小的技術(shù)革新中逐漸落后于臺(tái)積電,帶累了AMD的所有產(chǎn)品,包括顯卡。與之相對(duì)的,是英偉達(dá)與臺(tái)積電1997年敲定的合作關(guān)系合作越發(fā)緊密。而這兩家公司的牽手之路,頗有戲劇性。1990年代中期,臺(tái)積電已經(jīng)是市值近60億美元的大公司,英偉達(dá)沒有上市,年?duì)I收2700萬(wàn)美元,兩者體量差距不小。正如本文開頭所述,黃仁勛給張忠謀本人和臺(tái)積電美國(guó)辦公室打電話,沒人接。最后,黃仁勛做出了科技史上的著名舉動(dòng):給張忠謀寫紙信。1997年,人在新竹的張忠謀收到來(lái)自美國(guó)的黃仁勛的信函后,大感興趣,如信中所邀,給英偉達(dá)公司辦公室回了電話。在張忠謀的回憶中,黃仁勛接電話時(shí),辦公室背景音嘈雜。在互相通名介紹后,皮衣哥不得不在公司里怒叱:“都閉嘴!悄聲些!電話那頭是張忠謀!”等到兩人第一次見面,黃仁勛先講了半天圖像加速運(yùn)算的產(chǎn)品理念,張老板表示非常認(rèn)同,反手遞來(lái)宣傳單。黃仁勛本以為輪到臺(tái)積電介紹自己的技術(shù)與產(chǎn)能了,結(jié)果打開一看,是講公司價(jià)值觀的。英偉達(dá)在這段合作關(guān)系的初期如此伏低做小,越往后收獲越大。臺(tái)積電的芯片制程每年都在縮小,集成電路上的元器件現(xiàn)在已經(jīng)微縮到物理極限,無(wú)法比原子更小。芯片的精密度與日俱增,算力也跟著有數(shù)量級(jí)的飛躍?!帮@卡戰(zhàn)爭(zhēng)”的結(jié)果,是英偉達(dá)勝勢(shì)如潮涌,成為顯卡業(yè)的世界第一。制霸高端顯卡市場(chǎng)的英偉達(dá),有足夠的營(yíng)收來(lái)打中端顯卡、低端集顯的價(jià)格戰(zhàn),產(chǎn)品與技術(shù)研發(fā)也有更充足的預(yù)算。英偉達(dá)的技術(shù)優(yōu)勢(shì),從一步領(lǐng)先,到一騎絕塵。生成式AI爆火之后,2023年2月英特爾和AMD的CEO也在疾呼:我司有廣泛的產(chǎn)品門類適合此行業(yè),明年生成式AI將會(huì)更加主流普羅化、更有意義。這簡(jiǎn)直是在哀求:時(shí)代的腳步啊,你等一等,別讓姓黃的把這份錢都賺完了。通用算力,一統(tǒng)江湖勝出后,英偉達(dá)的顯卡研發(fā)沒有放緩,算力持續(xù)增強(qiáng)。在2000年代后半葉,英偉達(dá)就開始著眼未來(lái),研究這些算力的未來(lái)用途。2006年,英偉達(dá)推出CUDA開發(fā)平臺(tái),軟件開發(fā)者可以通過這一平臺(tái),使用C語(yǔ)言編寫GPU片上程序,來(lái)完成復(fù)雜的計(jì)算。GPU從此實(shí)際脫離圖像處理的單一用途,成為了真正的GPGPU(通用GPU)。強(qiáng)大的算力一旦能通用,成為其他行業(yè)的驅(qū)動(dòng)力就是遲早的事。英偉達(dá)本身最先想通了這點(diǎn),在AI領(lǐng)域的布局遠(yuǎn)比公眾想象的早,技術(shù)領(lǐng)軍人早就和英偉達(dá)關(guān)系密切。2010年的吳恩達(dá)尋貓片典故之前,2008年卡坦扎羅加入公司,他當(dāng)時(shí)在加州大學(xué)伯克利分校做研究生時(shí),就將注意力集中在為AI開發(fā)GPU上。2009年,AI界泰斗辛頓在學(xué)術(shù)會(huì)議上,勸上千名研究者趕快買GPU,那是深度學(xué)習(xí)的未來(lái)之光。2016年,微軟技術(shù)大拿黃學(xué)東創(chuàng)下了語(yǔ)音識(shí)別AI錯(cuò)誤率與專業(yè)人類速記員持平的紀(jì)錄后,得獎(jiǎng)開香檳的地點(diǎn),是黃仁勛的大別墅。2010-2012年的深度學(xué)習(xí)飛躍開始后,英偉達(dá)已經(jīng)是穩(wěn)贏不輸?shù)氖澜纭八懔τ吞铩保盐諗?shù)據(jù)量與運(yùn)算速度的世界巔

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