La integración de la IA en la sociedad ha acelerado la dependencia de la infraestructura de red, lo que exige escalabilidad y eficiencia más que nunca. Este cambio de paradigma se materializa en la aparición de Ultra Ethernet, una nueva generación de Ethernet centrada en la IA, diseñada específicamente para redes de IA. El vídeo más reciente de nuestra serie de presentaciones, que explica el funcionamiento y los beneficios de Ultra Ethernet, ya está disponible en YouTube. Para comprender el impacto de esta nueva tecnología, mi entrada de blog relaciona los fragmentos del vídeo Ultra Ethernet y la presentación "La IA es difícil", sobre la ultraconectividad y el mundo inspirado en la IA en el que vivimos. Junto con el vídeo, esta entrada de blog ofrece una guía detallada que explica los problemas a los que se enfrentan la mayoría de las redes de IA en la actualidad. Para ingenieros de redes, investigadores de IA y cualquier entusiasta de la tecnología, este blog explora el impacto de Ultra Ethernet y el futuro de la conectividad para las redes de IA.
¿Qué es Ultra Ethernet y cómo funciona?
Comprensión de los principios básicos de Ultra Ethernet
Ultra Ethernet es una tecnología de red de nueva generación, creada para satisfacer las necesidades específicas de los sistemas de IA modernos. Su objetivo es crear sistemas interconectados de baja latencia y alto rendimiento de datos para optimizar la transferencia de información y la computación. Ultra Ethernet emplea protocolos sofisticados e interfaces de sincronización de alta precisión para facilitar la coordinación entre tareas de IA, a la vez que reduce los cuellos de botella y aumenta la pérdida de paquetes. Su diseño permite niveles extremos de escalabilidad y fiabilidad de red, lo que se traduce en un alto rendimiento en el contexto de redes complejas. En consecuencia, Ultra Ethernet se convierte en el motor de redes impulsadas por IA donde el tiempo y la precisión son indispensables.
El papel del Consorcio Ultra Ethernet en las redes
El Consorcio Ultra Ethernet desempeña un papel fundamental a la hora de liderar el cambio en redes e interfaces, especialmente con la llegada de la IA y el aprendizaje automático. Estos avances han transformado por completo la forma en que los actores de la industria abordan los negocios y la colaboración. Busca maneras de reunir a los actores existentes para fusionar sus ideas y crear estándares y estructuras abiertas que proporcionen a los sistemas de red de próxima generación la eficiencia e interoperabilidad necesarias. Los últimos informes indican el interés del consorcio por mejorar la tecnología Ethernet para lograr una latencia ultrabaja, un ancho de banda robusto, un jitter bajo y una mayor fiabilidad, aspectos cruciales para la IA en el procesamiento de datos en tiempo real y en entornos con una alta carga de trabajo.
Análisis recientes destacan la creciente necesidad de soluciones de red avanzadas, ya que se prevé que el tráfico global de datos supere los 200 zettabytes para 2025. El consorcio aborda estos desafíos con innovaciones revolucionarias que permiten la expansión precisa de las redes ante el creciente crecimiento de los datos. Además, sus contribuciones a técnicas como el protocolo de tiempo de precisión (PTP) y los sistemas de control de congestión en la capa de aplicación son reconocidas por su contribución a la mejora de la velocidad de transferencia de datos y la reducción de la congestión en la red. Estas mejoras garantizan que Ultra Ethernet pueda satisfacer los exigentes requisitos de las cargas de trabajo de IA, a la vez que garantizan su expansión e integración en entornos novedosos en diferentes dominios.
Mediante la investigación y el desarrollo colaborativos mediante la estandarización tecnológica, el Consorcio Ultra Ethernet construye una base fiable y escalable para la infraestructura de red global, vital para un mundo hiperconectado. El énfasis en la adaptabilidad garantiza que la evolución de la tecnología Ethernet sea ágil y relevante para el futuro emergente centrado en los datos.
La importancia de la IA y la HPC en Ultra Ethernet
La integración de la Inteligencia Artificial (IA) y la Computación de Alto Rendimiento (HPC) es crucial para el desarrollo de Ultra Ethernet. La IA requiere tecnología informática avanzada para sus aplicaciones, como razonamiento complejo, análisis e interpretación de datos, que procesan conjuntos de datos masivos e intrincados con una velocidad y precisión excepcionales. En consecuencia, la red que presta servicio a dichas aplicaciones necesitará una red de retorno con capacidad para un alto rendimiento de datos y baja latencia. Los sistemas HPC también requieren eficiencia en la transferencia de datos para realizar cálculos a gran escala, simulaciones y otras tareas automatizadas. Para abordar los parámetros que definen el rendimiento, como el ancho de banda, el rendimiento, la fiabilidad y la escalabilidad, Ultra Ethernet ofrece parámetros cualitativamente superiores de ancho de banda y fiabilidad del rendimiento. Estos cambios permiten un mejor rendimiento de las tareas de IA, así como de las aplicaciones HPC. La capacidad combinada de Ultra Ethernet permite estas mejoras, lo que se traduce en una reducción del tiempo de comercialización y facilita avances en las industrias que dependen del procesamiento de datos complejos y a gran escala.
¿En qué aspectos Ultra Ethernet mejora las redes de IA?
Combinando IA y HPC con Ultra Ethernet
Ultra Ethernet promueve la integración de IA y HPC al optimizar la transferencia de datos con enlaces de alta velocidad y baja latencia. Esto garantiza que los modelos de IA puedan procesar conjuntos de datos complejos de forma eficiente, a la vez que los sistemas HPC pueden realizar simulaciones que consumen muchos recursos con mínimas demoras. Ultra Ethernet facilita una comunicación rápida y fiable entre sistemas distribuidos al aumentar el ancho de banda, lo que permite cálculos más precisos y rápidos, vitales para las cargas de trabajo de IA y HPC.
Ventajas de las redes de IA diseñadas para un alto rendimiento
- Escalabilidad mejorada: Posibilita aumentos automáticos en la carga de trabajo de IA debido a tener una infraestructura robusta capaz de soportar cantidades crecientes de datos y mayores requisitos de computación.
- Latencia reducida: Reduce los retrasos durante la transferencia de datos para una toma de decisiones más rápida y un procesamiento en tiempo real de las aplicaciones de IA.
- Rendimiento de datos mejorado:Garantiza que la transferencia de datos entre sistemas se realice de manera eficiente, lo que resulta en un mejor rendimiento de los modelos de IA sofisticados.
- Fiabilidad: Tiempo de actividad de conexión robusto y estable que reduce las interrupciones durante los cálculos de alta intensidad.
- Eficiencia de costo: Rendimiento mejorado del sistema que resulta en una mejor utilización de los recursos y reduce los costos operativos de la infraestructura de IA.
¿Qué tan desarrollada está hoy la tecnología Ultra Ethernet?
Actividades del Consorcio Ultra Ethernet
El Consorcio Ultra Ethernet se centra en mejorar las funcionalidades de Ethernet para la computación de alto rendimiento y las cargas de trabajo impulsadas por IA. Actualmente, se trabaja para optimizar el protocolo Ethernet para lograr baja latencia, aumentar el ancho de banda para aplicaciones con uso intensivo de datos y optimizar el consumo energético durante las transmisiones de datos. El consorcio también busca promover la estandarización de la interoperabilidad de sistemas para fomentar la adopción de tecnologías Ethernet de latencia ultrabaja. Se espera que estas actividades impulsen la adopción de Ultra Ethernet y conserven su papel como una de las tecnologías clave en la informática actual.
Grabaciones de audio y descripciones de las innovaciones ultra Ethernet de los últimos meses.
Uno de los aspectos más destacados de la evolución de la tecnología Ethernet es la innovación de 400 GbE (Gigabit Ethernet) y sus sucesores. El ancho de banda de 400 GbE es suficiente para las necesidades modernas, como los centros de datos a gran escala y el análisis basado en IA. Esta innovación incorpora nuevas tecnologías, como la señalización PAM4 (Modulación de Amplitud de Pulso), que permiten una codificación y transmisión de datos más eficientes en redes de alta velocidad. Las investigaciones indican que la latencia de la red puede reducirse hasta en un 75 % con la implementación de 400 GbE, lo que se traduce en una mejora significativa de la capacidad de respuesta de las aplicaciones.
Uno de los avances es la implementación de SmartNIC (Tarjetas de Interfaz de Red Inteligente) en la estructura Ethernet. Las SmartNIC contienen procesadores adicionales dedicados que transfieren parte de la carga de trabajo de la unidad central de procesamiento (CPU) del host, como el cifrado, la compresión y el procesamiento de paquetes. Esto mejora el rendimiento y reduce la sobrecarga. Según los puntos de referencia medibles, el rendimiento de la red aumentó un 30%, mientras que el consumo de energía se redujo directamente con la implementación de las SmartNIC.
Además, las reestructuraciones de Ethernet están encontrando nuevas maneras de satisfacer la creciente necesidad de redes energéticamente eficientes. Ethernet de Eficiencia Energética (EEE) es una innovación de EEE que busca reducir el consumo de energía cuando hay poca actividad de datos. Algunos informes afirman que esta tecnología puede reducir el gasto energético en más del 50 % en ciertas circunstancias, por lo que es importante para una infraestructura de TI respetuosa con el medio ambiente.
Estas innovaciones demuestran cómo Ethernet sigue evolucionando para adaptarse a estos rápidos cambios. El rendimiento, la escalabilidad y la reducción del consumo energético, a la vez que satisfacen las necesidades de la industria, son los factores que impulsan la adopción de estas tecnologías.
Recursos para aprender sobre la tecnología Ultra Ethernet en línea
Material educativo sobre Ultra Ethernet
Para obtener material educativo sobre Ultra Ethernet, primero debe consultar sitios web especializados en tecnología, revistas de investigación y publicaciones de los principales organismos de redes. Sitios web como Cisco, IEEE y Techopedia ofrecen actualizaciones y cobertura sobre Ethernet, además de clases y seminarios web de muchas universidades y otros centros de aprendizaje en línea que enseñan los conceptos básicos y las novedades por una tarifa nominal. Se recomienda utilizar todos estos recursos recomendados sobre Ultra Ethernet y sus características en relación con la tecnología de redes moderna y su alcance mundial.
El uso de videos y presentaciones de instrucciones por capítulos
Los videos y las presentaciones de los capítulos facilitan a los estudiantes el análisis de temas complejos como Ultra Ethernet con relativa facilidad. Los tutoriales, las demostraciones y las explicaciones animadas ofrecen un contexto práctico y ayudan a captar la atención. Los videos de nivel intermedio y las clases de nivel básico están disponibles abiertamente en YouTube, LinkedIn Learning y Coursera para que los profesores los utilicen en sus clases de Lógica Multimedia. Muchos profesionales del sector también comparten presentaciones resumidas que desglosan los aspectos cruciales de Ultra Ethernet y ayudan a los estudiantes a comprender las preguntas que no han podido comprender. Estos recursos resultan útiles para quienes buscan un resumen de la tecnología Ultra Ethernet de forma planificada y práctica.
Aprendiendo a través del mundo en YouTube
YouTube funciona como una biblioteca de información, con fácil acceso a contenido relacionado con la tecnología Ultra Ethernet. Desde introducciones básicas hasta videos técnicos más avanzados, la plataforma ofrece todo tipo de contenido, desde expertos de la industria hasta instituciones y marcas especializadas en tecnologías de redes. Por ejemplo, los usuarios pueden acceder a tutoriales paso a paso, elaborados por expertos, que explican el funcionamiento de Ultra Ethernet, sus componentes y sus usos en el mundo actual.
Además, la búsqueda de Ultra Ethernet muestra tendencias emergentes en la industria, incluyendo su contribución a una transferencia de datos más rápida, una menor latencia y servicios avanzados en la nube. El contenido de video suele incluir información estadística que ilustra el uso de Ultra Ethernet y su rendimiento en comparación con las tecnologías Ethernet tradicionales. Los creadores suelen emplear métricas de rendimiento visualizadas, como comparaciones de rendimiento y latencia, lo que ayuda al público a comprender visualmente las diferencias y ventajas.
Al combinar contenido de video seleccionado con información técnica verificada, los estudiantes adquieren conocimientos más objetivos durante el proceso de aprendizaje. YouTube es una excelente plataforma para combinar conceptos, con abundante teoría y abundantes observaciones prácticas detalladas, lo que ayuda a los estudiantes a apreciar aún mejor esta tecnología moderna.
¿A qué desafíos se enfrenta Ultra Ethernet?
Desafíos técnicos en la implementación de Ultra Ethernet
La implementación de Ultra Ethernet se enfrenta a múltiples y rigurosas limitaciones técnicas. En primer lugar, la interoperabilidad con los sistemas de red actuales es difícil debido a la diversidad de hardware y protocolos. En segundo lugar, existe el reto de mantener una baja latencia y un alto rendimiento, al mismo tiempo, en entornos de optimización densos y con alto tráfico. Otro obstáculo importante es mantener la escalabilidad de las soluciones Ultra Ethernet, garantizando al mismo tiempo unos costes razonables. Además, es necesario integrar Ultra Ethernet en aplicaciones cruciales del sistema, pero también cobra cada vez mayor importancia proteger la integridad de los datos frente a diversas vulnerabilidades. Superar estos retos es fundamental para aprovechar los beneficios de esta tecnología.
Superando los límites en las redes de IA
Mejorar la eficiencia de la computación y el procesamiento de datos es crucial para superar las limitaciones de las redes de IA. La aplicación de hardware especializado, como procesadores optimizados para IA, puede reducir drásticamente la latencia y aumentar el rendimiento, lo que se traduce en un mejor rendimiento. La aplicación de protocolos de red avanzados garantiza la comunicación entre sistemas de IA, especialmente en entornos distribuidos. La protección de los crecientes conjuntos de datos y las crecientes demandas de carga de trabajo se logra optimizando la escalabilidad y los algoritmos de crecimiento. La protección de la información confidencial dentro de las redes de IA requiere abordar los problemas de seguridad mediante el uso de cifrado y estrictas medidas de control de acceso. La implementación de estas estrategias permite que los sistemas de IA funcionen de forma fiable en una amplia gama de aplicaciones.
Preguntas más frecuentes (FAQ)
P: ¿Qué distingue a Ultra Ethernet de otras tecnologías de red utilizadas con sistemas de IA?
R: Ultra Ethernet representa una evolución significativa de tecnologías como InfiniBand y Ethernet estándar, compatibles con cargas de trabajo de IA. Como se puede ver en el video de presentación de UEC, Ultra Ethernet se basa en Ethernet, lo que significa que ofrece las ventajas y los costos de la compatibilidad con redes. Se diseñó específicamente para resolver los problemas de ancho de banda, latencia y escalabilidad de grandes clústeres de IA, a la vez que permite un ecosistema más abierto de compatibilidad con proveedores de hardware en comparación con las soluciones propietarias, lo cual es más fácil de lograr para los proveedores.
P: ¿Qué empresas pertenecen al Consorcio Ultra Ethernet?
R: Casi todas las grandes empresas tecnológicas, incluyendo las que operan en informática y redes, pertenecen ahora al UEC. Hay participantes activos como Nvidia, AMD, Intel, Broadcom, Cisco, Meta, Microsoft y Google. Como se indica en un comentario en respuesta al vídeo, parece que Ultra Ethernet probablemente se convertirá en un estándar dada la amplia participación de la industria. Contar con representantes de la industria de diferentes familias tecnológicas proporciona al consorcio una amplia base de liderazgo para luchar por la aceptación y el uso universales de Ultra Ethernet.
P: ¿De qué manera Ultra Ethernet cumple con los requisitos de ancho de banda de los sistemas de IA contemporáneos?
R: En la presentación se demostró que Ultra Ethernet es adaptable para soportar anchos de banda extremadamente altos, necesarios para los sistemas de IA de próxima generación. Su nivel actual de bajo rendimiento ya es bastante alto, ya que parte de 400 Gbps. Además, su hoja de ruta supera los 1.6 Tbps. Si bien estas cifras son enormes, proporcionan el ancho de banda necesario para grandes modelos de lenguaje que necesitan transferir grandes cantidades de datos entre nodos de cómputo. La especificación incluye un conjunto de optimizaciones adaptadas a los patrones de tráfico unilateralmente dominantes de las cargas de trabajo de IA, en relación con los requisitos de las redes empresariales tradicionales, que J. Metz y otros colaboradores intentan explicar, utilizando la documentación técnica proporcionada.
P: ¿Cómo puedo cargar contenido relacionado con Ultra Ethernet? ¿La presentación completa de UEC está disponible públicamente?
R: Sí, se puede acceder al video completo de la presentación de UEC en YouTube. Los usuarios pueden compartir sus opiniones, pero repetirlas sin autorización constituye una violación de los derechos de autor, al igual que subir contenido original del video. Sin embargo, el consorcio anima a la comunidad a participar y debatir temas relevantes en los foros comunitarios correspondientes. Si trabaja en estas tecnologías o tiene preguntas sobre implementaciones relacionadas, la página web de UEC contiene información sobre cómo participar en los grupos de trabajo tecnológicos.
P: ¿Qué aporta Ultra Ethernet en términos de mejoras en la latencia del entrenamiento de IA?
R: Ultra Ethernet, en comparación con los protocolos de red tradicionales, aumenta la velocidad y reduce significativamente la latencia. La presentación muestra cómo Ultra Ethernet incluye gestión especializada de la congestión, protocolos de transporte optimizados y aceleración de hardware para implementar un paradigma de baja latencia. Estas reducciones son esenciales para el entrenamiento distribuido de IA, donde la necesidad de sincronización entre nodos puede ralentizar el proceso. Los detalles técnicos que J. Metz presenta en el video explican que estas mejoras ayudan a reducir el cuello de botella que se produce al escalar el entrenamiento de modelos en clústeres grandes.
P: ¿De qué maneras Ultra Ethernet cambiará la estratificación de costos para la construcción de infraestructura de IA?
R: El objetivo de Ultra Ethernet es ofrecer soluciones de red especializadas de alto rendimiento y a precios más bajos que las ofertas actuales. Al estar construida sobre el ecosistema Ethernet, Ultra Ethernet tendrá una economía más competitiva para implementar infraestructura de IA en comparación con Ethernet. De esta manera, los conglomerados no tecnológicos también podrán construir clústeres de IA capaces. La estandarización significa que los dispositivos de red de diferentes proveedores dentro de la misma familia de marcas funcionarán juntos, lo que minimiza la dependencia de un proveedor y, por consiguiente, los costos a largo plazo.
P: ¿Cuál fue el cronograma previsto para la adopción de Ultra Ethernet en productos comerciales?
R: Como se indicó en la presentación, se espera que los productos Ultra Ethernet iniciales comiencen a implementarse a finales de 2024 y su adopción más completa se extenderá a 2025. La especificación inicial se centra en las características que se pueden implementar en el plazo más breve, con una previsión a largo plazo para características más complejas. Varios miembros del consorcio, que incluye a importantes empresas del mercado de equipos de comunicaciones de banda ancha, ya han declarado públicamente su intención de desarrollar productos compatibles con Ultra Ethernet en los próximos años. La presentación destacó que la infraestructura Ethernet existente facilitará los ciclos de adopción, ya que se necesitarán menos cambios disruptivos.
Fuentes de referencia
- IP MAC/PCS de latencia ultrabaja para Ethernet de alta velocidad
- Autores: Dezheng Yuan, Hongwei Kan, Shangguang Wang
- Fecha de publicación: 1 de diciembre de 2020
- Conclusiones principales:
- En este artículo se detalla un enfoque de diseño para una IP MAC/PCS (control de acceso al medio/subcapa de codificación física) de latencia ultrabaja de Ethernet rápida.
- La estructura diseñada busca satisfacer los crecientes requisitos de procesamiento de datos y tiempo de comunicación en tecnologías rápidas, especialmente en el alcance de 100 Gbit/s y más allá de esa marca.
- Metodología:
- Los autores examinan las implementaciones de diseño de IP de baja latencia y realizan análisis de simulación sobre la latencia en varios sistemas.
- Los resultados muestran una gran mejora en la latencia, lo que lo hace adecuado para casos de uso que necesitan una transferencia rápida de datos.
- Método de medición de fluctuación de ultra alta resolución para redes basadas en Ethernet
- Autores: Karel Hynek, Tomás Benes, Matěj Bartík
- Fecha de publicación: 30 de julio de 2019
- Conclusiones principales:
- Este artículo presenta un nuevo método para medir la fluctuación de la red en redes Ethernet que puede examinar críticamente flujos de datos de alta velocidad para detectar fluctuaciones en el nivel inferior a 8 nanosegundos.
- Ahora, el dispositivo de monitoreo desarrollado puede analizar transmisiones entrantes a un ritmo de 1 Gb/s y es capaz de soportar hasta 100 Gb/s.
- Metodología:
- Los autores proponen una arquitectura de dispositivo de monitoreo que incorpora funciones estadísticas para cuantificar el jitter de la red y ofrecer sus valores promedio y pico a pico.
- Los puntos de referencia de rendimiento y precisión se validan en las pruebas del sistema en múltiples plataformas.
- Diseño de un modelo de trabajo de controlador Ethernet basado en TSN para la programación consciente del tiempo
- Autores: Bowen Wang, Feng Luo, Yutao Jin
- Fecha de publicación: 31 de octubre, 2021
- Conclusiones principales:
- Este documento propone una nueva arquitectura para un controlador Ethernet basado en redes sensibles al tiempo (TSN) que mejora los retrasos deterministas para flujos de tiempo sensibles.
- El paradigma desarrollado satisface los requisitos para aumentar el ancho de banda en entornos automotrices e industriales.
- Metodología:
- Los autores estudian las condiciones previas de la programación consciente del tiempo y además proporcionan un nuevo modelo operativo del controlador Ethernet.
- Un sistema integrado implementa la arquitectura y su rendimiento se evalúa en función de las mejoras en el retraso determinista.
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