2021年中國(guó)信息通信研究院发表的《中國(guó)算力发展指数白皮书》显示,通过國(guó)家投入产出表模型计算,2020年以计算机為(wèi)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(néng)将為(wèi)全球经济带来40万亿美元增長(cháng),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,我國(guó)数据中心机架总规模超过590万标准机架,服務(wù)器规模约2000万台,算力总规模超过150EFlops(每秒(miǎo)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、工业时代的電(diàn)力,既是國(guó)民(mín)经济发展的重要基础,也是科(kē)技竞争的新(xīn)焦点。加快算力建设,将有(yǒu)效激发数据要素创新(xīn)活力,加快数字产业化和产业数字化进程,催生新(xīn)技术、新(xīn)产业、新(xīn)业态、新(xīn)模式,支撑经济高质量发展。

 算力与算力网络

 通俗而言,算力泛指计算能(néng)力,即数据处理(lǐ)能(néng)力。算力大小(xiǎo)代表数据处理(lǐ)能(néng)力的强弱。从遠(yuǎn)古的结绳计算到近代的机械式计算,再到现代的数字電(diàn)子计算,特别是近几年的智能(néng)计算,算力正迎来高速发展的新(xīn)阶段。今天,小(xiǎo)至智能(néng)手机,大到超级计算机,算力存在于各种智能(néng)硬件设备当中,广泛应用(yòng)于人们的日常生活。比如在互联网上購(gòu)物(wù),手指轻轻一按,背后则是繁简程度不一的数据运算;开車(chē)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(xīn)一轮科(kē)技革命和产业变革兴起,5G、人工智能(néng)等新(xīn)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長(cháng),数据存储、计算和应用(yòng)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(yǒu)人可(kě)能(néng)会问,现在的電(diàn)子商(shāng)務(wù)、社交网络等云计算服務(wù)已经很(hěn)方便,為(wèi)什么还要建立算力网络?因為(wèi)万维网是以网页為(wèi)核心,主要為(wèi)消费互联网服務(wù);而算力网络是以算法為(wèi)核心,利用(yòng)高效适配的多(duō)种算力对数据资源进行深度加工,主要為(wèi)产业互联网服務(wù)。算力网络的目标不是服務(wù)于各行各业的信息上网,而是让每一个用(yòng)户都能(néng)随时随地调用(yòng)世界其他(tā)地方的计算、存储和通信资源。可(kě)以说,算力网络作為(wèi)云网融合后的下一代信息基础设施,将成為(wèi)信息社会和数字经济高速发展的“基石”之一。

 让算力成為(wèi)公共基础设施

 人工智能(néng)领域专家早在1961年就设想过一个目标:“有(yǒu)一天,计算可(kě)能(néng)会被组织成公共事业,就像電(diàn)话系统是公共事业一样。”让算力成為(wèi)像電(diàn)力一样的公共基础设施,这是计算机行业奋斗了半个多(duō)世纪的目标,“网络就是计算机”也成為(wèi)算力网络的美好前景。

 19世纪末,有(yǒu)的西方國(guó)家每个工厂、每条電(diàn)車(chē)道都有(yǒu)自己的发電(diàn)设备,有(yǒu)的城市電(diàn)力有(yǒu)10种不同的频率、32种不同的電(diàn)压、70种不同的電(diàn)价。经过多(duō)年努力,才形成了同一频率、同一電(diàn)压的電(diàn)力公共基础设施。目前,人们所希望的算力网络像供水和供電(diàn)一样“一点接入,即取即用(yòng)”,还只是一种愿景。算力网络的实现比交通和能(néng)源网络复杂得多(duō),我们至少需要关注3个问题。一是接口——用(yòng)户如何和资源进行对接?二是服務(wù)设备——用(yòng)户通过什么设备将资源转换成服務(wù)?三是产品的异质性——计算是一种复杂的服務(wù),不同的编程语言和硬件如何兼容?现在,人们已经发明了用(yòng)于遠(yuǎn)程接入的互联网、管理(lǐ)物(wù)理(lǐ)计算资源的操作系统、把资源分(fēn)给多(duō)人同时使用(yòng)的虚拟化技术。科(kē)研工作者正在研究包括任務(wù)交换技术、智能(néng)流抽象、资源赋名、控域、网程、标签化體(tǐ)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(kě)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(yǒu)愿意共享的大、小(xiǎo)数据中心的各类异构算力资源,為(wèi)用(yòng)户提供统一封装、抽象易用(yòng)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(duō)级多(duō)维度测调、控域隔离等方式,确保海量物(wù)端应用(yòng)的端到端服務(wù)质量。相信在未来,服務(wù)器、数据中心、超级计算中心能(néng)像发電(diàn)站一样,按需、及时地為(wèi)用(yòng)户提供计算和存储能(néng)力,算力网络必将成為(wèi)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,國(guó)務(wù)院印发《“十四五”数字经济发展规划》,部署的八方面重点任務(wù)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(yǒu)序推进基础设施智能(néng)升级。今年2月,國(guó)家发展改革委等部门联合印发通知,同意在京津冀、長(cháng)三角、粤港澳大湾區(qū)、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8地启动建设國(guó)家算力枢纽节点,并规划了10个國(guó)家数据中心集群。我國(guó)一體(tǐ)化大数据中心體(tǐ)系完成总體(tǐ)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”“西電(diàn)东送”“南水北调”后又(yòu)一项國(guó)家重要战略工程。作為(wèi)一项國(guó)家级算力资源跨域调配战略工程,“东数西算”工程对于优化我國(guó)算力资源空间布局,加快打造全國(guó)算力“一张网”,构筑我國(guó)数字经济发展新(xīn)优势具有(yǒu)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(lǐ)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(yǒu)利于促进區(qū)域和产业的平衡充分(fēn)发展,也有(yǒu)利于提升产业链整體(tǐ)抗风险能(néng)力。“东数西算”通过新(xīn)型基础设施建设不仅可(kě)以為(wèi)西部带来投资,助力当地产业结构调整和经济转型,还能(néng)通过算力基础设施建设撬动上层应用(yòng),带动全國(guó)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(kě)以在数据的差异化上做文(wén)章。由于计算机网络的通信延时与不确定性,数据可(kě)以因时效性需求不同进行區(qū)分(fēn)。对实时性要求不高的人工智能(néng)模型训练、集成電(diàn)路设计、新(xīn)药研制、新(xīn)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(hěn)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(lǐ)。

 不过,受限于网络能(néng)力、技术能(néng)力、人才體(tǐ)系、市场环境和应用(yòng)场景等方面的差距,西部地區(qū)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(lǐ)新(xīn)机制,建设高效灵活的资源调度體(tǐ)系、提升“东数西算”工程使用(yòng)體(tǐ)验,同步研究数据运营增值服務(wù)和产业培育机制,出台相关扶持政策,降低网络通信费用(yòng),切实帮助中西部地區(qū)依托数据中心建设提升技术能(néng)力、人才储备和服務(wù)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,形成统一的标准體(tǐ)系,打造超長(cháng)距离、大带宽、智能(néng)光传输网络,以算网协同為(wèi)基础,通过算力调度构建全國(guó)一體(tǐ)化算力网络,推动我國(guó)算力资源有(yǒu)效配置。

 (作者為(wèi)中國(guó)工程院院士 李國(guó)杰)

 推荐读物(wù):

 《算力时代:一场新(xīn)的产业革命》:王晓云、段晓东、张昊等著;中信出版社出版。

 《计算机科(kē)學(xué)导论》:徐志(zhì)伟、孙晓明著;清华大學(xué)出版社出版。

 《 人民(mín)日报 》( 2022年09月27日 20 版)