溫小振 常金鳳 吳美希

(中國信息通信研究院云計(jì)算與大數(shù)據(jù)研究所,北京 100191)

0 引言

在數(shù)字經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下,單一算力已無法滿足時(shí)代的需求,集算力、運(yùn)力、存力于一體的綜合算力迎來全新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)遇。綜合算力可以實(shí)現(xiàn)更高效的計(jì)算和更低的成本,提高系統(tǒng)的安全性和可靠性,從而滿足各行各業(yè)對(duì)于算力的多樣化需求。

綜合算力的應(yīng)用非常廣泛,包括人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。在這些領(lǐng)域中,綜合算力可以發(fā)揮巨大的作用,為各行各業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供強(qiáng)勁支撐。例如,在大數(shù)據(jù)領(lǐng)域中,綜合算力可以處理和分析海量的數(shù)據(jù),挖掘數(shù)據(jù)中的價(jià)值,為決策提供科學(xué)依據(jù);在云計(jì)算領(lǐng)域中,綜合算力可以為企業(yè)提供彈性和可擴(kuò)展的計(jì)算資源,滿足各種應(yīng)用的需求。

1 綜合算力概述

1.1 綜合算力的概念

綜合算力是集算力、運(yùn)力、存力于一體的新型生產(chǎn)力,可以賦能科技創(chuàng)新、助推產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、滿足人民生活需要[1]。我國高度重視綜合算力的發(fā)展,出臺(tái)相關(guān)政策支持算力、存力、運(yùn)力協(xié)同推進(jìn)。《算力基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》首次從算力、運(yùn)力、存力的角度明確我國綜合算力各個(gè)方面的發(fā)展目標(biāo)和重點(diǎn)發(fā)展任務(wù),特別是在算力供給、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)載、存力靈活、應(yīng)用賦能、綠色低碳、安全保障等方面提出了具體的發(fā)展方向[2]。

算力包括算力規(guī)模、計(jì)算能力等多個(gè)方面。在數(shù)字革命的浪潮下,算力成為決定信息時(shí)代勝負(fù)的關(guān)鍵因素[3]。作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代中不可或缺的生產(chǎn)力要素,算力扮演著挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值、推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心角色,是支撐和驅(qū)動(dòng)我國數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要力量。

運(yùn)力包括網(wǎng)絡(luò)通信配套、傳輸質(zhì)量等多個(gè)方面。在“東數(shù)西算”工程的背景下,網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代的關(guān)鍵賦能力量[4]。網(wǎng)絡(luò)能力奠定了我國“東數(shù)西算”工程的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),發(fā)揮著橋梁作用,有效連接了用戶、數(shù)據(jù)和算力,使得工程的各個(gè)部分能夠高效協(xié)同工作,確保工程的穩(wěn)定性和可靠性,支撐工程順利推進(jìn)。

存力包括存儲(chǔ)容量、存儲(chǔ)性能等多個(gè)方面。在數(shù)字經(jīng)濟(jì)的環(huán)境下,存儲(chǔ)能力已經(jīng)成為支撐大數(shù)據(jù)時(shí)代發(fā)展的重要指標(biāo)[5]。隨著我國數(shù)字經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略的推進(jìn),數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長,數(shù)據(jù)流動(dòng)性也隨之增強(qiáng)。在這種情況下,存儲(chǔ)設(shè)施作為數(shù)據(jù)的承載者,其重要性愈顯突出。

綜合算力強(qiáng)調(diào)多種計(jì)算資源的協(xié)同和整合,從而提供更高效、更靈活的計(jì)算服務(wù)。綜合算力具有以下特點(diǎn):一是綜合性,即整合多種計(jì)算資源,形成一個(gè)統(tǒng)一的計(jì)算平臺(tái);二是先進(jìn)性,即采用先進(jìn)的技術(shù)和架構(gòu),提高計(jì)算效率和性能;三是系統(tǒng)性,即從整個(gè)系統(tǒng)的角度出發(fā),進(jìn)行優(yōu)化和設(shè)計(jì);四是長期性,即需要長期投入和維護(hù),確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

1.2 綜合算力的重要性

隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的不斷推進(jìn),全球數(shù)字化進(jìn)程不斷加快,綜合算力成為產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵因素,世界主要經(jīng)濟(jì)體紛紛制定數(shù)字化戰(zhàn)略,如美國《國家人工智能研發(fā)戰(zhàn)略計(jì)劃》、英國《國家數(shù)據(jù)戰(zhàn)略》、日本《數(shù)字治理守則》等。綜合算力是支撐政務(wù)、金融、交通、電信、醫(yī)療等重要行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和升級(jí)的重要力量;算力的提升使企業(yè)更快地響應(yīng)市場(chǎng)變化和客戶需求,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,特別是人工智能大模型將極大推動(dòng)生產(chǎn)方式走向智能化;存力的提升幫助企業(yè)更好地收集、保護(hù)和管理數(shù)據(jù)資源,提供數(shù)據(jù)支持;運(yùn)力的提升加快企業(yè)溝通和協(xié)作,提高生產(chǎn)效率。具備快速數(shù)據(jù)處理、高效數(shù)據(jù)傳輸和可靠數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等綜合算力能力的基礎(chǔ)設(shè)施,能幫助企業(yè)最大程度地發(fā)揮數(shù)字化要素的價(jià)值,為產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型注入更強(qiáng)勁的動(dòng)力。

在數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代,算力基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展日趨重要[6],綜合算力成為賦能國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要抓手,成為支撐經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展的新動(dòng)能。計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)作為算力基礎(chǔ)設(shè)施的三大部分,是信息通信產(chǎn)業(yè)和大模型時(shí)代發(fā)展的關(guān)鍵要素,對(duì)推動(dòng)科技進(jìn)步、促進(jìn)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型以及支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展發(fā)揮著重要的作用。綜合算力的發(fā)展有助于滿足全球化發(fā)展背景下人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)化的需求、滿足人們對(duì)便捷高效且充滿多元化個(gè)性化美好生活的不斷追求、滿足智能化時(shí)代下高效率生產(chǎn)的需求。

2 綜合算力發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 優(yōu)化算力資源配置,高度重視智能算力

截至2023年6月底,我國算力總規(guī)模達(dá)到197 EFLOPS,我國的智能算力規(guī)模與總算力的比例不斷增大,智能算力規(guī)模占比超過1/4,同比增長45%,比算力規(guī)模整體增速高15個(gè)百分點(diǎn)[3]。在人工智能大模型快速發(fā)展的背景下,大模型的訓(xùn)練和應(yīng)用推理為智能算力提供了廣闊的發(fā)展空間,推動(dòng)智能算力迎來更加快速的增長,賦能各種應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行變革創(chuàng)新。圖1為2022年我國算力規(guī)模概況。

2.2 運(yùn)力質(zhì)量顯著提升,算力網(wǎng)絡(luò)布局加快

我國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展起步晚于發(fā)達(dá)國家,但受益于網(wǎng)絡(luò)政策的引導(dǎo)和推動(dòng),以及網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量的快速增長,我國網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力總體上實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展。目前,我國已建成世界上規(guī)模最大的信息通信網(wǎng)絡(luò),充分展示了我國在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的強(qiáng)大實(shí)力。截至2023年6月,我國光纜線路總長度達(dá)到6 196 萬千米,10G PON端口數(shù)超過2 000 萬個(gè),全國互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入端口數(shù)量達(dá)11.1 億個(gè)[4]。從光纜線路的廣泛鋪設(shè)到10G PON端口的普及,再到互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入端口的持續(xù)增長,這些都體現(xiàn)了我國通信行業(yè)和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的蓬勃發(fā)展。在運(yùn)力網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)層面,中國電信、中國移動(dòng)、中國聯(lián)通積極發(fā)布算力網(wǎng)絡(luò)相關(guān)白皮書,開放數(shù)據(jù)中心委員會(huì)(Open Data Center Committee,ODCC)發(fā)布《光網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)采集規(guī)范白皮書》,運(yùn)營商與設(shè)備廠商加強(qiáng)合作,全面提升城域網(wǎng)敏捷彈性、智能高效、安全可靠等性能,提高業(yè)務(wù)承載能力。

2.3 存力規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大,先進(jìn)算力建設(shè)加速

我國數(shù)據(jù)存儲(chǔ)行業(yè)高速發(fā)展,存儲(chǔ)規(guī)模不斷擴(kuò)大。截至2023年6月底,我國數(shù)據(jù)存儲(chǔ)總量達(dá)到1 080 EB,存力規(guī)模增速達(dá)到23%,存儲(chǔ)容量保持較高增速;以全閃存儲(chǔ)技術(shù)為代表的先進(jìn)存力快速發(fā)展,占比不斷提高,部分行業(yè)占比超過25%[5]。我國各省份不斷重視存力發(fā)展,出臺(tái)政策明確存力建設(shè)目標(biāo)。2017—2021年,我國存儲(chǔ)容量增量不斷增長,并在2021年超過300 EB,2022年雖略有下降但增量仍然超過250 EB[1]。2017—2022年我國存儲(chǔ)容量年增量參見圖2。

3 綜合算力發(fā)展趨勢(shì)

3.1 算力形式更加多樣,創(chuàng)新應(yīng)用不斷涌現(xiàn)

隨著人工智能大模型等技術(shù)的不斷發(fā)展,算力需求將呈現(xiàn)爆發(fā)式增長態(tài)勢(shì),算力資源的分布也更加泛在[7]。到2025年,我國的算力規(guī)模將超過300 EFLOPS,智能算力與總算力的比例將達(dá)到35%,我國東西部算力布局將更加優(yōu)化和平衡[2]。未來,算力將更加注重高性能計(jì)算和大規(guī)模數(shù)據(jù)處理能力,也會(huì)更加注重算力的綠色化和智能化升級(jí)。智算中心的建設(shè)進(jìn)程將會(huì)進(jìn)一步加速,以滿足更高性能的計(jì)算需求[8]。算力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將會(huì)豐富醫(yī)療、教育、金融、文旅、交通等場(chǎng)景應(yīng)用,為千行百業(yè)向數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型注入新活力,為我國數(shù)字經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展提供更加強(qiáng)有力的支持[9]。

3.2 運(yùn)力性能持續(xù)優(yōu)化,調(diào)度機(jī)制逐步健全

隨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型的加速和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及,運(yùn)力發(fā)展將迎來更加復(fù)雜和多樣化的應(yīng)用場(chǎng)景和需求[10]。到2025年,我國各“東數(shù)西算”數(shù)據(jù)中心集群之間的直連網(wǎng)絡(luò)傳輸能力要低于理論時(shí)延的1.5 倍,在一些重點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)所中,光傳送網(wǎng)(Optical Transport Network,OTN)的覆蓋率要達(dá)到80%,互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第6版(Internet Protocol Version 6,IPv6)、基于IPv6轉(zhuǎn)發(fā)平面的段路由(Segment Routing over IPv6,SRv6)等創(chuàng)新技術(shù)要在骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)中全面支持使用[2]。未來,運(yùn)力將更加注重網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俣群头€(wěn)定性,同時(shí)也會(huì)更加注重網(wǎng)絡(luò)安全的保障和服務(wù)的可靠性。建立多層次的算力調(diào)度架構(gòu)體系,各方共同打造一個(gè)支持研發(fā)、驗(yàn)證和應(yīng)用的平臺(tái)環(huán)境,進(jìn)一步推動(dòng)算力資源的共享和應(yīng)用。

3.3 存儲(chǔ)技術(shù)不斷突破,產(chǎn)業(yè)生態(tài)日益完善

在各行業(yè)數(shù)字化極速轉(zhuǎn)型的趨勢(shì)下,數(shù)據(jù)量的急劇增加將持續(xù)推動(dòng)存儲(chǔ)市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展。隨著數(shù)據(jù)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和數(shù)據(jù)安全問題的日益突出,存力發(fā)展將面臨更大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。到2025年,我國的存儲(chǔ)總量將超過1 800 EB,其中先進(jìn)存儲(chǔ)的規(guī)模在存儲(chǔ)總規(guī)模的占比要達(dá)到30%以上,重點(diǎn)行業(yè)的一些核心和重要數(shù)據(jù)的災(zāi)備覆蓋率要達(dá)到100%[2]。未來,存力將更加注重?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性和可靠性,同時(shí)也會(huì)更加注重?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)的效率和靈活性。通過對(duì)存儲(chǔ)相關(guān)技術(shù)的突破,完善存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)生態(tài),提升存儲(chǔ)的能力,推動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和數(shù)據(jù)安全保障的進(jìn)程,以適應(yīng)日益增長的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理需求。

4 綜合算力發(fā)展建議

4.1 優(yōu)化算力設(shè)施建設(shè)布局,打造算網(wǎng)城市標(biāo)桿

在國內(nèi)布局方面,積極推動(dòng)當(dāng)前我國東西部算力網(wǎng)絡(luò)樞紐節(jié)點(diǎn)之間的高效聯(lián)動(dòng),通過聯(lián)動(dòng)提高我國整體算力水平,優(yōu)化資源配置,降低運(yùn)營成本,支撐數(shù)字經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。在國外布局方面,支持我國企業(yè)走向國際,在國外積極布局算力基礎(chǔ)設(shè)施,特別是重要戰(zhàn)略布局的地方。在智能化時(shí)代背景下,著力打造涵蓋算力中心、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、算力互聯(lián)網(wǎng)等方面的算網(wǎng)城市體系,讓算網(wǎng)城市賦能科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)培育,提升算力高效運(yùn)載能力,進(jìn)一步推動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和網(wǎng)絡(luò)通信的進(jìn)程,為各行各業(yè)信息傳輸和服務(wù)提供更加強(qiáng)有力的保障。

4.2 加強(qiáng)算存運(yùn)技術(shù)創(chuàng)新,開展算力中心測(cè)試認(rèn)證

加強(qiáng)綜合算力領(lǐng)域技術(shù)研究與中長期科研規(guī)劃,提升綜合算力技術(shù)支撐能力。加快芯片算力、人工智能大模型、下一代存儲(chǔ)、大帶寬低時(shí)延等算力、存力、運(yùn)力技術(shù)研發(fā)部署,推動(dòng)計(jì)算存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)底層研發(fā)和技術(shù)攻關(guān)。依托國家標(biāo)準(zhǔn),開展算力中心測(cè)試認(rèn)證,從綠色、可用性、安全性、服務(wù)能力、算力算效、低碳等多個(gè)維度全面評(píng)價(jià)算力中心成熟度,深化算力行業(yè)賦能。

4.3 完善人才培養(yǎng)機(jī)制,推廣新型儲(chǔ)能在算力設(shè)施的應(yīng)用

完善綜合算力技術(shù)領(lǐng)域人才的培養(yǎng)機(jī)制,建立綜合算力技術(shù)培訓(xùn)機(jī)制,加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)之間的合作與溝通,促進(jìn)形成緊密的產(chǎn)業(yè)鏈合作關(guān)系,推動(dòng)算力技術(shù)創(chuàng)新取得成果。當(dāng)前,我國在能源利用、碳排放控制等方面取得了顯著成果,但針對(duì)新型儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景還不夠豐富。算力設(shè)施作為用電大戶,推廣新型儲(chǔ)能在算力設(shè)施的應(yīng)用,有助于進(jìn)一步提高能源利用效率,實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)配置,對(duì)提升園區(qū)綠色低碳發(fā)展的能力具有重要指導(dǎo)意義。

5 結(jié)束語

當(dāng)前,我國已經(jīng)邁入算力需求日益增長、技術(shù)發(fā)展迅猛的新時(shí)代。在這個(gè)過程中,挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存。未來,我國算力產(chǎn)業(yè)各方應(yīng)繼續(xù)深化研究,把握綜合算力的發(fā)展趨勢(shì),加強(qiáng)算力產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用,以應(yīng)對(duì)各種可能出現(xiàn)的問題,從而實(shí)現(xiàn)綜合算力的最大化利用。