算力:數字時代的重要生產力(開卷知新)
圖①:工作人員在位于貴州貴安新區的中國移動貴州數據中心機房內巡檢。 |
2021年中國信息通信研究院發表的《中國算力發展指數白皮書》顯示,通過國家投入產出表模型計算,2020年以計算機為代表的算力產業規模達2萬億元,直接帶動經濟總產出1.7萬億元,間接帶動經濟總產出6.3萬億元,即在算力中每投入1元,平均將帶動3—4元經濟產出。相關機構預測,到2035年5G、互聯網、人工智能將為全球經濟帶來40萬億美元增長,算力正是其背后重要的資源依托和基礎設施。
據統計,截至今年6月底,我國數據中心機架總規模超過590萬標準機架,服務器規模約2000萬臺,算力總規模超過150EFlops(每秒1.5萬京次浮點運算次數),位居全球第二。在數字經濟時代,算力如同農業時代的水利、工業時代的電力,既是國民經濟發展的重要基礎,也是科技競爭的新焦點。加快算力建設,將有效激發數據要素創新活力,加快數字產業化和產業數字化進程,催生新技術、新產業、新業態、新模式,支撐經濟高質量發展。
算力與算力網絡
通俗而言,算力泛指計算能力,即數據處理能力。算力大小代表數據處理能力的強弱。從遠古的結繩計算到近代的機械式計算,再到現代的數字電子計算,特別是近幾年的智能計算,算力正迎來高速發展的新階段。今天,小至智能手機,大到超級計算機,算力存在于各種智能硬件設備當中,廣泛應用于人們的日常生活。比如在互聯網上購物,手指輕輕一按,背后則是繁簡程度不一的數據運算;開車時導航系統播報的每一條信息,都是經過后臺復雜的感知和模式識別計算出來的。
隨著新一輪科技革命和產業變革興起,5G、人工智能等新一代信息技術產業迅速崛起,各行業數字化轉型升級速度加快,全社會數據總量爆發式增長,數據存儲、計算和應用需求大幅提升,數據和算力需求呈現循環增強的狀態。
當前,主流的云計算與網絡深度融合是大勢所趨。有人可能會問,現在的電子商務、社交網絡等云計算服務已經很方便,為什么還要建立算力網絡?因為萬維網是以網頁為核心,主要為消費互聯網服務;而算力網絡是以算法為核心,利用高效適配的多種算力對數據資源進行深度加工,主要為產業互聯網服務。算力網絡的目標不是服務于各行各業的信息上網,而是讓每一個用戶都能隨時隨地調用世界其他地方的計算、存儲和通信資源。可以說,算力網絡作為云網融合后的下一代信息基礎設施,將成為信息社會和數字經濟高速發展的“基石”之一。
讓算力成為公共基礎設施
人工智能領域專家早在1961年就設想過一個目標:“有一天,計算可能會被組織成公共事業,就像電話系統是公共事業一樣。”讓算力成為像電力一樣的公共基礎設施,這是計算機行業奮斗了半個多世紀的目標,“網絡就是計算機”也成為算力網絡的美好前景。
19世紀末,有的西方國家每個工廠、每條電車道都有自己的發電設備,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。經過多年努力,才形成了同一頻率、同一電壓的電力公共基礎設施。目前,人們所希望的算力網絡像供水和供電一樣“一點接入,即取即用”,還只是一種愿景。算力網絡的實現比交通和能源網絡復雜得多,我們至少需要關注3個問題。一是接口——用戶如何和資源進行對接?二是服務設備——用戶通過什么設備將資源轉換成服務?三是產品的異質性——計算是一種復雜的服務,不同的編程語言和硬件如何兼容?現在,人們已經發明了用于遠程接入的互聯網、管理物理計算資源的操作系統、把資源分給多人同時使用的虛擬化技術。科研工作者正在研究包括任務交換技術、智能流抽象、資源賦名、控域、網程、標簽化體系結構、內構安全、在網計算等計算技術,算力網絡的關鍵技術正在逐步突破。
另外,我們還可以按照“一橫一縱”思路,建立起“信息高鐵”:“一橫”是橫向聯通,最大化組織起所有愿意共享的大、小數據中心的各類異構算力資源,為用戶提供統一封裝、抽象易用的算力資源;“一縱”是縱向打通云、網、邊、端全鏈路基礎設施資源,通過全鏈路多級多維度測調、控域隔離等方式,確保海量物端應用的端到端服務質量。相信在未來,服務器、數據中心、超級計算中心能像發電站一樣,按需、及時地為用戶提供計算和存儲能力,算力網絡必將成為數字經濟時代的公共基礎設施。
優化算力資源空間布局
今年年初,國務院印發《“十四五”數字經濟發展規劃》,部署的八方面重點任務中,首個便是優化升級數字基礎設施,提出加快建設信息網絡基礎設施,推進云網協同和算網融合發展,有序推進基礎設施智能升級。今年2月,國家發展改革委等部門聯合印發通知,同意在京津冀、長三角、粵港澳大灣區、成渝、內蒙古、貴州、甘肅、寧夏等8地啟動建設國家算力樞紐節點,并規劃了10個國家數據中心集群。我國一體化大數據中心體系完成總體布局設計,“東數西算”工程正式全面啟動。
“東數西算”是繼“西氣東輸”“西電東送”“南水北調”后又一項國家重要戰略工程。作為一項國家級算力資源跨域調配戰略工程,“東數西算”工程對于優化我國算力資源空間布局,加快打造全國算力“一張網”,構筑我國數字經濟發展新優勢具有重要意義。深入推進“東數西算”工程,并不是簡單的算力堆砌,而是要實現網絡、算力調度、產業鏈、數據要素治理等各方面資源協同,強化東西部跨域統籌發展。
“東數西算”不僅有利于促進區域和產業的平衡充分發展,也有利于提升產業鏈整體抗風險能力。“東數西算”通過新型基礎設施建設不僅可以為西部帶來投資,助力當地產業結構調整和經濟轉型,還能通過算力基礎設施建設撬動上層應用,帶動全國數字經濟協同發展。除了在大數據產業鏈上下游尋找拓展機會,“東數西算”工程還可以在數據的差異化上做文章。由于計算機網絡的通信延時與不確定性,數據可以因時效性需求不同進行區分。對實時性要求不高的人工智能模型訓練、集成電路設計、新藥研制、新材料研發等需要巨大算力的項目,海量的冷數據等,適合放到西部;對實時性要求很高、需要立刻作出決策的運算,比如自動駕駛、工業實時控制等,更適合放在東部甚至是企業周邊進行處理。
不過,受限于網絡能力、技術能力、人才體系、市場環境和應用場景等方面的差距,西部地區在大數據發展方面面臨一些困難。要積極探索建立數據跨域存儲和管理新機制,建設高效靈活的資源調度體系、提升“東數西算”工程使用體驗,同步研究數據運營增值服務和產業培育機制,出臺相關扶持政策,降低網絡通信費用,切實幫助中西部地區依托數據中心建設提升技術能力、人才儲備和服務水平。另外,針對“東數西算”工程目前面臨的帶寬、時延、算網融合、算力調度等技術難題,要進一步加強頂層設計,形成統一的標準體系,打造超長距離、大帶寬、智能光傳輸網絡,以算網協同為基礎,通過算力調度構建全國一體化算力網絡,推動我國算力資源有效配置。
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