En la carrera hacia la inteligencia artificial general (AGI), la tecnología de almacenamiento está marcando el ritmo. Mientras que los algoritmos y la computación toman protagonismo, el almacenamiento impulsa los avances de la IA. Durante la revolución flash, los discos de 15K se estancaron a medida que el rendimiento computacional se duplicaba cada dos años, pero flash permitió la virtualización y, hoy, las cargas de trabajo impulsadas por GPU están impulsando una mayor innovación en el almacenamiento junto con las demandas de eficiencia, sostenibilidad y confiabilidad.
Los primeros esfuerzos de IA se vieron limitados por la complejidad algorítmica y la escasez de datos, pero a medida que los algoritmos avanzaron, surgieron cuellos de botella en la memoria y el almacenamiento. El almacenamiento de alto rendimiento desbloqueó avances como ImageNet, que impulsó los modelos de visión, y GPT-3, que requirió petabytes de almacenamiento.
Con 400 millones de terabytes de datos generados diariamente, el almacenamiento debe administrar cargas de trabajo a escala de exabytes con latencia de submilisegundos para impulsar la AGI y el aprendizaje automático cuántico. A medida que avanzaba la IA, cada ola de innovación impuso nuevas demandas al almacenamiento, impulsando avances en capacidad, velocidad y escalabilidad para acomodar modelos cada vez más complejos y conjuntos de datos más grandes.
- Aprendizaje automático clásico (década de 1980-2015): los modelos de reconocimiento de voz y aprendizaje supervisado impulsaron el crecimiento de los conjuntos de datos de megabytes a gigabytes, lo que hizo que la recuperación y la organización de datos fueran cada vez más críticas.
- Revolución del aprendizaje profundo (2012-2017): modelos como AlexNet y ResNet impulsaron las demandas de almacenamiento, mientras que Word2Vec y GloVe avanzaron en el procesamiento del lenguaje natural, cambiando al almacenamiento NVMe de alta velocidad para conjuntos de datos a escala de terabytes.
- Modelos básicos (2018-presente): BERT introdujo conjuntos de datos a escala de petabytes, y GPT-3 y Llama 3 requirieron sistemas escalables y de baja latencia como Tectonic de Meta para manejar billones de tokens y mantener un rendimiento de 7 TB/s.
- Leyes de escala de Chinchilla (2022): Chinchilla enfatizó el crecimiento de los conjuntos de datos sobre el tamaño del modelo LLM, lo que requirió almacenamiento de acceso paralelo para optimizar el rendimiento.
El almacenamiento no solo respalda la IA, sino que también marca el camino y da forma al futuro de la innovación mediante la gestión eficiente y a gran escala de los datos cada vez mayores del mundo. Por ejemplo, las aplicaciones de IA en la conducción autónoma dependen de plataformas de almacenamiento capaces de procesar petabytes de datos de sensores en tiempo real, mientras que la investigación genómica requiere un acceso rápido a conjuntos de datos masivos para acelerar los descubrimientos. A medida que la IA continúa ampliando los límites de la gestión de datos, los sistemas de almacenamiento tradicionales enfrentan desafíos cada vez mayores para seguir el ritmo de estas demandas en constante evolución, lo que resalta la necesidad de soluciones diseñadas específicamente para ese fin.
¿Cómo las cargas de trabajo de IA afectan a los sistemas de almacenamiento tradicionales?
Consolidación de datos y gestión de volúmenes
Las aplicaciones de IA gestionan conjuntos de datos que van desde terabytes hasta cientos de petabytes, lo que supera con creces las capacidades de los sistemas de almacenamiento tradicionales, como NAS, SAN y el almacenamiento de conexión directa heredado. Estos sistemas, diseñados para cargas de trabajo transaccionales precisas, como la generación de informes o la recuperación de registros específicos, tienen dificultades con las demandas de agregación intensa de la ciencia de datos y los patrones de acceso de alta velocidad y de gran alcance de las cargas de trabajo de IA/ML.
El entrenamiento de modelos, que requiere la recuperación masiva de datos por lotes en conjuntos de datos completos, pone de relieve esta falta de alineación. Las arquitecturas rígidas de la infraestructura tradicional, las limitaciones de capacidad y el rendimiento insuficiente la hacen inadecuada para la escala y la velocidad de la IA, lo que subraya la necesidad de plataformas de almacenamiento diseñadas específicamente para este fin.
Cuellos de botella en el rendimiento para el acceso a datos de alta velocidad
El análisis y la toma de decisiones en tiempo real son esenciales para las cargas de trabajo de IA, pero las arquitecturas de almacenamiento tradicionales suelen crear cuellos de botella con IOPS insuficientes, ya que se crearon para tareas transaccionales moderadas en lugar de las demandas intensivas de lectura/escritura paralelas de la IA. Además, la alta latencia de los discos giratorios o los mecanismos de almacenamiento en caché obsoletos retrasan el acceso a los datos, lo que aumenta el tiempo de obtención de información y reduce la eficiencia de los procesos de IA.
Manejo de diversos tipos de datos y cargas de trabajo
Los sistemas de IA manejan datos estructurados y no estructurados (incluidos texto, imágenes, audio y video), pero las soluciones de almacenamiento tradicionales tienen dificultades con esta diversidad. A menudo están optimizadas para datos estructurados, lo que da como resultado una recuperación lenta y un procesamiento ineficiente de formatos no estructurados.
Además, la indexación y la gestión de metadatos deficientes dificultan la organización y la búsqueda eficaz de diversos conjuntos de datos. Los sistemas tradicionales también enfrentan problemas de rendimiento con archivos pequeños, algo común en los modelos de lenguaje de entrenamiento, ya que la alta sobrecarga de metadatos genera demoras y tiempos de procesamiento más prolongados.
Limitaciones de la arquitectura heredada
El efecto acumulativo de estos desafíos es que las arquitecturas de almacenamiento tradicionales no pueden seguir el ritmo de las demandas de las cargas de trabajo de IA modernas. Carecen de la agilidad, el rendimiento y la escalabilidad necesarios para respaldar los diversos y grandes volúmenes de datos que requiere la IA.
Estas limitaciones resaltan la necesidad de soluciones de almacenamiento avanzadas que estén diseñadas para manejar los desafíos únicos de las aplicaciones de IA, como la escalabilidad rápida, el alto rendimiento, la baja latencia y el manejo diverso de datos.
Principales desafíos de almacenamiento en IA
Las cargas de trabajo de IA imponen demandas únicas en los sistemas de almacenamiento, y abordar estos desafíos requiere capacidades avanzadas en las siguientes áreas:
- Consolidación unificada de datos: los silos de datos fragmentan información valiosa, lo que requiere consolidación en una plataforma unificada que admita diversas cargas de trabajo de IA para un procesamiento y entrenamiento sin inconvenientes.
- Rendimiento y capacidad escalables: una plataforma de almacenamiento sólida debe administrar diversos perfiles de E/S y escalar de terabytes a exabytes, lo que garantiza un acceso de baja latencia y alto rendimiento. Al permitir un escalamiento sin interrupciones, la plataforma permite que las cargas de trabajo de IA se expandan sin inconvenientes a medida que aumentan las demandas de datos, manteniendo operaciones fluidas e ininterrumpidas.
- Flexibilidad de escalamiento vertical y horizontal: manejar el acceso transaccional de baja latencia para bases de datos vectoriales y cargas de trabajo de alta concurrencia para entrenamiento e inferencia requiere una plataforma que brinde ambas capacidades.
- Fiabilidad y tiempo de actividad continuo: a medida que la IA se vuelve fundamental para las empresas, el tiempo de actividad del 99,9999 % es esencial. Una plataforma de almacenamiento debe soportar actualizaciones y renovaciones de hardware sin interrupciones, lo que garantiza operaciones continuas sin tiempos de inactividad visibles para los usuarios finales.
Hacia dónde nos dirigimos…
El almacenamiento es la columna vertebral de la IA, y la creciente complejidad de los modelos y la intensidad de los datos generan demandas exponenciales en la infraestructura. Las arquitecturas de almacenamiento tradicionales no pueden satisfacer estas necesidades, por lo que es esencial adoptar soluciones de almacenamiento ágiles y de alto rendimiento.
La relación simbiótica entre la IA y las plataformas de almacenamiento significa que los avances en el almacenamiento no solo respaldan el progreso de la IA, sino que también lo aceleran. Para las empresas que recién comienzan a explorar la IA, la flexibilidad es crucial: necesitan un almacenamiento que pueda escalar a medida que crecen sus necesidades de datos y computación, que admita múltiples formatos (por ejemplo, archivos, objetos) y que se integre fácilmente con las herramientas existentes.
Las organizaciones que invierten en plataformas de almacenamiento modernas se posicionan a la vanguardia de la innovación. Esto requiere:
- Evaluar la infraestructura: identificar las limitaciones actuales y las áreas que requieren una mejora inmediata.
- Adoptar soluciones escalables: implementar plataformas que ofrezcan flexibilidad, alto rendimiento y crecimiento sin inconvenientes.
- Planificar las necesidades futuras: mantenerse a la vanguardia de las tendencias emergentes para garantizar que la plataforma evolucione con los desarrollos de la IA.
Al priorizar las plataformas de almacenamiento como un componente central de la estrategia de IA, las organizaciones pueden descubrir nuevas oportunidades, impulsar la innovación continua y mantener una ventaja competitiva en el futuro impulsado por los datos.
