【国盛计算机】ChatGPT需要多少算力|美元_新浪财经

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核心观点

ChatGPT：大模型下计算量高速扩张，算力需求陡增。1）以前，人工智能大多是针对特定场景应用进行训练，难以迁移，属于小模型范畴；而ChatGPT背后的支撑为人工智能大模型，可大幅扩充适用场景、提升研发效率。OpenAI GPT3自发布以来，在翻译、问答、内容生成等领域均有不俗表现，也吸引了海内外科技巨头纷纷推出超大模型、并持续加大投入。2）在大模型的框架下，每一代GPT模型的参数量均高速扩张，GPT-3参数量已达到1750亿个。我们认为，ChatGPT的快速渗透、落地应用，也将大幅提振算力需求。

访问算力：初始投入近十亿美元，单日电费数万美元。1）根据Similarweb的数据，2023年1月，平均每天约有1300万独立访客使用ChatGPT。访问阶段算力每天发生，其成本成为衡量ChatGPT最主要投入的关键指标。2）我们以英伟达A100芯片、DGX A100服务器、现阶段每日2500万访问量等假设为基础，估算得出：在初始算力投入上，为满足ChatGPT当前千万级用户的咨询量，投入成本约为8亿美元，对应约4000台服务器；在单日运行电费上，参考美国平均0.08美元/kwh工业电价，每日电费约为5万美元，成本相对高昂。

前期训练：公有云下，单次训练约为百万至千万美元。1）模型的前期训练成本也是讨论的重要议题。基于参数数量和token数量估算，GPT-3训练一次的成本约为140万美元；对于一些更大的LLM模型（如拥有2800亿参数的Gopher和拥有5400亿参数的PaLM），采用同样的计算公式，可得出，训练成本介于200万美元至1200万美元之间。2）我们认为，在公有云上，对于全球科技大企业而言，百万至千万美元级别的训练成本并不便宜，但尚在可接受范围内。

投资标的：1）服务器：浪潮信息、紫光股份、中科曙光等；2）芯片：景嘉微、寒武纪、海光信息等；3）IDC：宝信软件、万国数据、数据港、世纪华通等；4）光模块等。

风险提示：AI技术迭代不及预期风险、经济下行超预期风险、行业竞争加剧风险

报告正文

ChatGPT：大模型下计算量高速扩张，算力需求陡增

ChatGPT以大模型为基础，在翻译、问答、内容生成等领域表现不俗。1）ChatGPT是生成式AI的一种形式，Gartner将其作为《2022年度重要战略技术趋势》的第一位。2）根据腾讯研究院研究，当前的人工智能大多是针对特定的场景应用进行训练，生成的模型难以迁移到其他应用，属于“小模型”的范畴。整个过程不仅需要大量的手工调参，还需要给机器喂养海量的标注数据，这拉低了人工智能的研发效率，且成本较高。而ChatGPT背后的支撑是人工智能大模型。大模型通常是在无标注的大数据集上，采用自监督学习的方法进行训练。之后，在其他场景的应用中，开发者只需要对模型进行微调，或采用少量数据进行二次训练，就可以满足新应用场景的需要。这意味着，对大模型的改进可以让所有的下游小模型受益，大幅提升人工智能的适用场景和研发效率。3）因此大模型成为业界重点投入的方向，OpenAI、谷歌、脸书、微软，国内的百度、阿里、腾讯、华为和智源研究院等纷纷推出超大模型。特别是OpenAI GPT3大模型在翻译、问答、内容生成等领域的不俗表现，让业界看到了达成通用人工智能的希望。当前ChatGPT的版本为GPT3.5，是在GPT3之上的调优，能力进一步增强。

参数量、数据量高度扩张，算力需求陡增。在大模型的框架下，每一代GPT模型的参数量均高速扩张；同时，预训练的数据量需求亦快速提升。我们认为，ChatGPT的快速渗透、落地应用，也将大幅提振算力需求。

访问算力：初始投入近十亿美元，单日电费数万美元

Chatgpt月活过亿，访问量爆发式增长。根据Similarweb的数据，2023年1月，平均每天约有1300万独立访客使用ChatGPT，是2022年12月份的两倍多；累计用户超1亿，创下了互联网最快破亿应用的记录，超过了之前TikTok9个月破亿的速度。

访问阶段的算力每天发生，成为衡量ChatGPT投入的关键指标。

1）计算假设：

英伟达A100：根据OneFlow报道，目前，NVIDIA A100是AWS最具成本效益的GPU选择。
英伟达DGX A100服务器：单机搭载8片A100 GPU，AI算力性能约为5 PetaFLOP/s，单机最大功率约为6.5kw，售价约为19.9万美元/台。

标准机柜：19英寸、42U。单个DGX A100服务器尺寸约为6U，则标准机柜可放下约7个DGX A100服务器。则，单个标准机柜的成本为140万美元、56个A100GPU、算力性能为35 PetaFLOP/s、最大功率45.5kw。

2）芯片需求量：

每日咨询量：根据Similarweb数据，截至2023年1月底，chat.openai.com网站（即ChatGPT官网）在2023/1/27-2023/2/3这一周吸引的每日访客数量高达2500万。假设以目前的稳定状态，每日每用户提问约10个问题，则每日约有2.5亿次咨询量。
A100运行小时：假设每个问题平均30字，单个字在A100 GPU上约消耗350ms，则一天共需消耗729,167个A100 GPU运行小时。
A100需求量：对应每天需要729,167/24=30,382片英伟达A100 GPU同时计算，才可满足当前ChatGPT的访问量。

3）运行成本：

初始算力投入：以前述英伟达DGX A100为基础，需要30,382/8=3,798台服务器，对应3,798/7=542个机柜。则，为满足ChatGPT当前千万级用户的咨询量，初始算力投入成本约为542*140=7.59亿美元。
每月电费：用电量而言，542*45.5kw*24h=591,864kwh/日。参考Hashrate Index统计，我们假设美国平均工业电价约为0.08美元/kwh。则，每日电费约为591,864*0.08=4.7万美元/日。

前期训练：公有云下，单次训练约为百万至千万美元

模型的前期训练成本也是讨论的重要议题。根据估算，GPT-3训练成本约为140万美元；对于一些更大的LLM模型，训练成本约达到1120万美元。

1）基于参数数量和token数量，根据OneFlow估算，GPT-3训练一次的成本约为139.8万美元：

每个token的训练成本通常约为6N（而推理成本约为2N），其中N是LLM的参数数量；
假设在训练过程中，模型的FLOPS利用率为46.2%，与在TPU v4芯片上进行训练的PaLM模型（拥有5400亿参数）一致。

2）对于一些更大的LLM模型（如拥有2800亿参数的Gopher和拥有5400亿参数的PaLM），采用同样的计算公式，可得出，训练成本介于200万美元至1200万美元之间。

我们认为，在公有云上，对于以谷歌等全球科技大企业而言，百万至千万美元级别的训练成本并不便宜，但尚在可接受范围内、并非昂贵。

投资建议

1）服务器：浪潮信息、紫光股份、中科曙光等。

2）芯片：景嘉微、寒武纪、海光信息等。

3）IDC：宝信软件、万国数据、数据港、世纪华通等。

4）光模块等。

风险提示

AI技术迭代不及预期风险：若AI技术迭代不及预期，NLP技术理解人类意图水平未能取得突破，则对产业链相关公司会造成一定不利影响。

经济下行超预期风险：若宏观经济景气度下行，固定资产投资额放缓，影响企业再投资意愿，从而影响消费者消费意愿和产业链生产意愿，对整个行业将会造成不利影响，NLP技术应用落地将会受限。

行业竞争加剧风险：若相关企业加快技术迭代和应用布局，整体行业竞争程度加剧，将会对目前行业内企业的增长产生威胁。

具体分析详见2023年2月12日发布的报告《ChatGPT需要多少算力》

分析师刘高畅分析师执业编号S0680518090001

分析师杨然分析师执业编号S0680518050002

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