【今日消息-算力：數(shù)字時代的重要生產(chǎn)力（開卷知新）】
圖①：工作人員在位于貴州貴安新區(qū)的中國移動貴州數(shù)據(jù)中心機(jī)房內(nèi)巡檢。新華社記者 歐東衢攝
圖②：IDC機(jī)房巡檢工程師正在查看服務(wù)器運(yùn)行情況。張海巖攝
2021年中國信息通信研究院發(fā)表的《中國算力發(fā)展指數(shù)白皮書》顯示，通過國家投入產(chǎn)出表模型計(jì)算，2020年以計(jì)算機(jī)為代表的算力產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)2萬億元，直接帶動經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)出1.7萬億元，間接帶動經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)出6.3萬億元，即在算力中每投入1元，平均將帶動3—4元經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出。相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測，到2035年5G、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能將為全球經(jīng)濟(jì)帶來40萬億美元增長，算力正是其背后重要的資源依托和基礎(chǔ)設(shè)施。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至今年6月底，我國數(shù)據(jù)中心機(jī)架總規(guī)模超過590萬標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架，服務(wù)器規(guī)模約2000萬臺，算力總規(guī)模超過150EFlops（每秒1.5萬京次浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)），位居全球第二。在數(shù)字經(jīng)濟(jì)時代，算力如同農(nóng)業(yè)時代的水利、工業(yè)時代的電力，既是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，也是科技競爭的新焦點(diǎn)。加快算力建設(shè)，將有效激發(fā)數(shù)據(jù)要素創(chuàng)新活力，加快數(shù)字產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化進(jìn)程，催生新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式，支撐經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。
算力與算力網(wǎng)絡(luò)
通俗而言，算力泛指計(jì)算能力，即數(shù)據(jù)處理能力。算力大小代表數(shù)據(jù)處理能力的強(qiáng)弱。從遠(yuǎn)古的結(jié)繩計(jì)算到近代的機(jī)械式計(jì)算，再到現(xiàn)代的數(shù)字電子計(jì)算，特別是近幾年的智能計(jì)算，算力正迎來高速發(fā)展的新階段。今天，小至智能手機(jī)，大到超級計(jì)算機(jī)，算力存在于各種智能硬件設(shè)備當(dāng)中，廣泛應(yīng)用于人們的日常生活。比如在互聯(lián)網(wǎng)上購物，手指輕輕一按，背后則是繁簡程度不一的數(shù)據(jù)運(yùn)算；開車時導(dǎo)航系統(tǒng)播報的每一條信息，都是經(jīng)過后臺復(fù)雜的感知和模式識別計(jì)算出來的。
隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革興起，5G、人工智能等新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)迅速崛起，各行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級速度加快，全社會數(shù)據(jù)總量爆發(fā)式增長，數(shù)據(jù)存儲、計(jì)算和應(yīng)用需求大幅提升，數(shù)據(jù)和算力需求呈現(xiàn)循環(huán)增強(qiáng)的狀態(tài)。
當(dāng)前，主流的云計(jì)算與網(wǎng)絡(luò)深度融合是大勢所趨。有人可能會問，現(xiàn)在的電子商務(wù)、社交網(wǎng)絡(luò)等云計(jì)算服務(wù)已經(jīng)很方便，為什么還要建立算力網(wǎng)絡(luò)？因?yàn)槿f維網(wǎng)是以網(wǎng)頁為核心，主要為消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)；而算力網(wǎng)絡(luò)是以算法為核心，利用高效適配的多種算力對數(shù)據(jù)資源進(jìn)行深度加工，主要為產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。算力網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)不是服務(wù)于各行各業(yè)的信息上網(wǎng)，而是讓每一個用戶都能隨時隨地調(diào)用世界其他地方的計(jì)算、存儲和通信資源?？梢哉f，算力網(wǎng)絡(luò)作為云網(wǎng)融合后的下一代信息基礎(chǔ)設(shè)施，將成為信息社會和數(shù)字經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的“基石”之一。
讓算力成為公共基礎(chǔ)設(shè)施
人工智能領(lǐng)域?qū)＜以缭?961年就設(shè)想過一個目標(biāo)：“有一天，計(jì)算可能會被組織成公共事業(yè)，就像電話系統(tǒng)是公共事業(yè)一樣?！弊屗懔Τ蔀橄耠娏σ粯拥墓不A(chǔ)設(shè)施，這是計(jì)算機(jī)行業(yè)奮斗了半個多世紀(jì)的目標(biāo)，“網(wǎng)絡(luò)就是計(jì)算機(jī)”也成為算力網(wǎng)絡(luò)的美好前景。
19世紀(jì)末，有的西方國家每個工廠、每條電車道都有自己的發(fā)電設(shè)備，有的城市電力有10種不同的頻率、32種不同的電壓、70種不同的電價。經(jīng)過多年努力，才形成了同一頻率、同一電壓的電力公共基礎(chǔ)設(shè)施。目前，人們所希望的算力網(wǎng)絡(luò)像供水和供電一樣“一點(diǎn)接入，即取即用”，還只是一種愿景。算力網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)比交通和能源網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜得多，我們至少需要關(guān)注3個問題。一是接口——用戶如何和資源進(jìn)行對接？二是服務(wù)設(shè)備——用戶通過什么設(shè)備將資源轉(zhuǎn)換成服務(wù)？三是產(chǎn)品的異質(zhì)性——計(jì)算是一種復(fù)雜的服務(wù)，不同的編程語言和硬件如何兼容？現(xiàn)在，人們已經(jīng)發(fā)明了用于遠(yuǎn)程接入的互聯(lián)網(wǎng)、管理物理計(jì)算資源的操作系統(tǒng)、把資源分給多人同時使用的虛擬化技術(shù)。科研工作者正在研究包括任務(wù)交換技術(shù)、智能流抽象、資源賦名、控域、網(wǎng)程、標(biāo)簽化體系結(jié)構(gòu)、內(nèi)構(gòu)安全、在網(wǎng)計(jì)算等計(jì)算技術(shù)，算力網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)正在逐步突破。
另外，我們還可以按照“一橫一縱”思路，建立起“信息高鐵”：“一橫”是橫向聯(lián)通，最大化組織起所有愿意共享的大、小數(shù)據(jù)中心的各類異構(gòu)算力資源，為用戶提供統(tǒng)一封裝、抽象易用的算力資源；“一縱”是縱向打通云、網(wǎng)、邊、端全鏈路基礎(chǔ)設(shè)施資源，通過全鏈路多級多維度測調(diào)、控域隔離等方式，確保海量物端應(yīng)用的端到端服務(wù)質(zhì)量。相信在未來，服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心、超級計(jì)算中心能像發(fā)電站一樣，按需、及時地為用戶提供計(jì)算和存儲能力，算力網(wǎng)絡(luò)必將成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)時代的公共基礎(chǔ)設(shè)施。
優(yōu)化算力資源空間布局
今年年初，國務(wù)院印發(fā)《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》，部署的八方面重點(diǎn)任務(wù)中，首個便是優(yōu)化升級數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，提出加快建設(shè)信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，推進(jìn)云網(wǎng)協(xié)同和算網(wǎng)融合發(fā)展，有序推進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施智能升級。今年2月，國家發(fā)展改革委等部門聯(lián)合印發(fā)通知，同意在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內(nèi)蒙古、貴州、甘肅、寧夏等8地啟動建設(shè)國家算力樞紐節(jié)點(diǎn)，并規(guī)劃了10個國家數(shù)據(jù)中心集群。我國一體化大數(shù)據(jù)中心體系完成總體布局設(shè)計(jì)，“東數(shù)西算”工程正式全面啟動。
“東數(shù)西算”是繼“西氣東輸”“西電東送”“南水北調(diào)”后又一項(xiàng)國家重要戰(zhàn)略工程。作為一項(xiàng)國家級算力資源跨域調(diào)配戰(zhàn)略工程，“東數(shù)西算”工程對于優(yōu)化我國算力資源空間布局，加快打造全國算力“一張網(wǎng)”，構(gòu)筑我國數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展新優(yōu)勢具有重要意義。深入推進(jìn)“東數(shù)西算”工程，并不是簡單的算力堆砌，而是要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、算力調(diào)度、產(chǎn)業(yè)鏈、數(shù)據(jù)要素治理等各方面資源協(xié)同，強(qiáng)化東西部跨域統(tǒng)籌發(fā)展。
“東數(shù)西算”不僅有利于促進(jìn)區(qū)域和產(chǎn)業(yè)的平衡充分發(fā)展，也有利于提升產(chǎn)業(yè)鏈整體抗風(fēng)險能力?！皷|數(shù)西算”通過新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不僅可以為西部帶來投資，助力當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，還能通過算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)撬動上層應(yīng)用，帶動全國數(shù)字經(jīng)濟(jì)協(xié)同發(fā)展。除了在大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈上下游尋找拓展機(jī)會，“東數(shù)西算”工程還可以在數(shù)據(jù)的差異化上做文章。由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信延時與不確定性，數(shù)據(jù)可以因時效性需求不同進(jìn)行區(qū)分。對實(shí)時性要求不高的人工智能模型訓(xùn)練、集成電路設(shè)計(jì)、新藥研制、新材料研發(fā)等需要巨大算力的項(xiàng)目，海量的冷數(shù)據(jù)等，適合放到西部；對實(shí)時性要求很高、需要立刻作出決策的運(yùn)算，比如自動駕駛、工業(yè)實(shí)時控制等，更適合放在東部甚至是企業(yè)周邊進(jìn)行處理。
不過，受限于網(wǎng)絡(luò)能力、技術(shù)能力、人才體系、市場環(huán)境和應(yīng)用場景等方面的差距，西部地區(qū)在大數(shù)據(jù)發(fā)展方面面臨一些困難。要積極探索建立數(shù)據(jù)跨域存儲和管理新機(jī)制，建設(shè)高效靈活的資源調(diào)度體系、提升“東數(shù)西算”工程使用體驗(yàn)，同步研究數(shù)據(jù)運(yùn)營增值服務(wù)和產(chǎn)業(yè)培育機(jī)制，出臺相關(guān)扶持政策，降低網(wǎng)絡(luò)通信費(fèi)用，切實(shí)幫助中西部地區(qū)依托數(shù)據(jù)中心建設(shè)提升技術(shù)能力、人才儲備和服務(wù)水平。另外，針對“東數(shù)西算”工程目前面臨的帶寬、時延、算網(wǎng)融合、算力調(diào)度等技術(shù)難題，要進(jìn)一步加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系，打造超長距離、大帶寬、智能光傳輸網(wǎng)絡(luò)，以算網(wǎng)協(xié)同為基礎(chǔ)，通過算力調(diào)度構(gòu)建全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)，推動我國算力資源有效配置。
（作者為中國工程院院士）
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《算力時代：一場新的產(chǎn)業(yè)革命》：王曉云、段曉東、張昊等著；中信出版社出版。
《計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論》：徐志偉、孫曉明著；清華大學(xué)出版社出版。
制圖：趙偲汝
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