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2021年中国信息通信研究院发表的《中国算力发展指数白皮书》显示,通过国家投入产出表模型计算,2020年以计算机为代表的算力产业规模达2万亿元,直接带动经济总产出1.7万亿元,间接带动经济总产出6.3万亿元,即在算力中每投入1元,平均将带动3—4元经济产出。相关机构预测,到2035年5G、互联网、人工智能将为全球经济带来40万亿美元增长,算力正是其背后重要的资源依托和基础设施。

据统计,截至今年6月底,我国数据中心机架总规模超过590万标准机架,服务器规模约2000万台,算力总规模超过150EFlops(每秒1.5万京次浮点运算次数),位居全球第二。在数字经济时代,算力如同农业时代的水利、工业时代的电力,既是国民经济发展的重要基础,也是科技竞争的新焦点。加快算力建设,将有效激发数据要素创新活力,加快数字产业化和产业数字化进程,催生新技术、新产业、新业态、新模式,支撑经济高质量发展。

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算力与算力网络

通俗而言,算力泛指计算能力,即数据处理能力。算力大小代表数据处理能力的强弱。从远古的结绳计算到近代的机械式计算,再到现代的数字电子计算,特别是近几年的智能计算,算力正迎来高速发展的新阶段。今天,算力存在于各种智能硬件设备当中,广泛应用于人们的日常生活。比如在互联网上购物,手指轻轻一按,背后则是繁简程度不一的数据运算;开车时导航系统播报的每一条信息,都是经过后台复杂的感知和模式识别计算出来的。

随着新一轮科技革命和产业变革兴起,5G、人工智能等新一代信息技术产业迅速崛起,各行业数字化转型升级速度加快,全社会数据总量爆发式增长,数据存储、计算和应用需求大幅提升,数据和算力需求呈现循环增强的状态。

当前,主流的云计算与网络深度融合是大势所趋。有人可能会问,现在的电子商务、社交网络等云计算服务已经很方便,为什么还要建立算力网络?因为万维网是以网页为核心,主要为消费互联网服务;而算力网络是以算法为核心,利用高效适配的多种算力对数据资源进行深度加工,主要为产业互联网服务。算力网络的目标不是服务于各行各业的信息上网,而是让每一个用户都能随时随地调用世界其他地方的计算、存储和通信资源。可以说,算力网络作为云网融合后的下一代信息基础设施,将成为信息社会和数字经济高速发展的“基石”之一。

让算力成为公共基础设施

人工智能领域专家早在1961年就设想过一个目标:“有一天,计算可能会被组织成公共事业,就像电话系统是公共事业一样。”让算力成为像电力一样的公共基础设施,这是计算机行业奋斗了半个多世纪的目标,“网络就是计算机”也成为算力网络的美好前景。

19世纪末,有的西方国家每个工厂、每条电车道都有自己的发电设备,有的城市电力有10种不同的频率、32种不同的电压、70种不同的电价。经过多年努力,才形成了同一频率、同一电压的电力公共基础设施。目前,人们所希望的算力网络像供水和供电一样“一点接入,即取即用”,还只是一种愿景。算力网络的实现比交通和能源网络复杂得多,我们至少需要关注3个问题。一是接口——用户如何和资源进行对接?二是服务设备——用户通过什么设备将资源转换成服务?三是产品的异质性——计算是一种复杂的服务,不同的编程语言和硬件如何兼容?现在,人们已经发明了用于远程接入的互联网、管理物理计算资源的操作系统、把资源分给多人同时使用的虚拟化技术。科研工作者正在研究包括任务交换技术、智能流抽象、资源赋名、控域、网程、标签化体系结构、内构安全、在网计算等计算技术,算力网络的关键技术正在逐步突破。

另外,我们还可以按照“一横一纵”思路,建立起“信息高铁”:“一横”是横向联通,最大化组织起所有愿意共享的大、小数据中心的各类异构算力资源,为用户提供统一封装、抽象易用的算力资源;“一纵”是纵向打通云、网、边、端全链路基础设施资源,通过全链路多级多维度测调、控域隔离等方式,确保海量物端应用的端到端服务质量。相信在未来,服务器、数据中心等能像发电站一样,按需、及时地为用户提供计算和存储能力,算力网络必将成为数字经济时代的公共基础设施。

优化算力资源空间布局

今年年初,国务院印发《“十四五”数字经济发展规划》,部署的八方面重点任务中,首个便是优化升级数字基础设施,提出加快建设信息网络基础设施,推进云网协同和算网融合发展,有序推进基础设施智能升级。今年2月,国家发展改革委等部门联合印发通知,同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8地启动建设国家算力枢纽节点,并规划了10个国家数据中心集群。我国一体化大数据中心体系完成总体布局设计,“东数西算”工程正式全面启动。

“东数西算”是继“西气东输”“西电东送”“南水北调”后又一项国家重要战略工程。作为一项国家级算力资源跨域调配战略工程,“东数西算”工程对于优化我国算力资源空间布局,加快打造全国算力“一张网”,构筑我国数字经济发展新优势具有重要意义。深入推进“东数西算”工程,并不是简单的算力堆砌,而是要实现网络、算力调度、产业链、数据要素治理等各方面资源协同,强化东西部跨域统筹发展。

“东数西算”不仅有利于促进区域和产业的平衡充分发展,也有利于提升产业链整体抗风险能力。“东数西算”通过新型基础设施建设不仅可以为西部带来投资,助力当地产业结构调整和经济转型,还能通过算力基础设施建设撬动上层应用,带动全国数字经济协同发展。除了在大数据产业链上下游寻找拓展机会,“东数西算”工程还可以在数据的差异化上做文章。由于计算机网络的通信延时与不确定性,数据可以因时效性需求不同进行区分。对实时性要求不高的人工智能模型训练、集成电路设计、新药研制、新材料研发等需要巨大算力的项目,海量的冷数据等,适合放到西部;对实时性要求很高、需要立刻作出决策的运算,比如自动驾驶、工业实时控制等,更适合放在东部甚至是企业周边进行处理。

不过,受限于网络能力、技术能力、人才体系、市场环境和应用场景等方面的差距,西部地区在大数据发展方面面临一些困难。要积极探索建立数据跨域存储和管理新机制,建设高效灵活的资源调度体系、提升“东数西算”工程使用体验,同步研究数据运营增值服务和产业培育机制,出台相关扶持政策,降低网络通信费用,切实帮助中西部地区依托数据中心建设提升技术能力、人才储备和服务水平。另外,针对“东数西算”工程目前面临的带宽、时延、算网融合、算力调度等技术难题,要进一步加强顶层设计,形成统一的标准体系,打造超长距离、大带宽、智能光传输网络,以算网协同为基础,通过算力调度构建全国一体化算力网络,推动我国算力资源有效配置。


本文转载自:人民日报文艺

作者:中国工程院院士 李国杰



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