综合算力发展现状与趋势分析

2024-05-03温小振常金凤吴美希

信息通信技术与政策 2024年2期

温小振常金凤吴美希

(中国信息通信研究院云计算与大数据研究所,北京 100191)

0 引言

在数字经济快速发展的背景下,单一算力已无法满足时代的需求,集算力、运力、存力于一体的综合算力迎来全新的产业发展机遇。综合算力可以实现更高效的计算和更低的成本,提高系统的安全性和可靠性,从而满足各行各业对于算力的多样化需求。

综合算力的应用非常广泛,包括人工智能、大数据、云计算、物联网等领域。在这些领域中,综合算力可以发挥巨大的作用,为各行各业的数字化转型提供强劲支撑。例如,在大数据领域中,综合算力可以处理和分析海量的数据,挖掘数据中的价值,为决策提供科学依据;在云计算领域中,综合算力可以为企业提供弹性和可扩展的计算资源,满足各种应用的需求。

1 综合算力概述

1.1 综合算力的概念

综合算力是集算力、运力、存力于一体的新型生产力,可以赋能科技创新、助推产业转型升级、满足人民生活需要[1]。我国高度重视综合算力的发展,出台相关政策支持算力、存力、运力协同推进。《算力基础设施高质量发展行动计划》首次从算力、运力、存力的角度明确我国综合算力各个方面的发展目标和重点发展任务,特别是在算力供给、网络运载、存力灵活、应用赋能、绿色低碳、安全保障等方面提出了具体的发展方向[2]。

算力包括算力规模、计算能力等多个方面。在数字革命的浪潮下,算力成为决定信息时代胜负的关键因素[3]。作为数字经济时代中不可或缺的生产力要素,算力扮演着挖掘数据价值、推动数字经济发展的核心角色,是支撑和驱动我国数字经济发展的重要力量。

运力包括网络通信配套、传输质量等多个方面。在“东数西算”工程的背景下,网络运力成为数字经济时代的关键赋能力量[4]。网络能力奠定了我国“东数西算”工程的坚实基础,发挥着桥梁作用,有效连接了用户、数据和算力,使得工程的各个部分能够高效协同工作,确保工程的稳定性和可靠性,支撑工程顺利推进。

存力包括存储容量、存储性能等多个方面。在数字经济的环境下,存储能力已经成为支撑大数据时代发展的重要指标[5]。随着我国数字经济战略的推进,数据呈现爆发式增长,数据流动性也随之增强。在这种情况下,存储设施作为数据的承载者,其重要性愈显突出。

综合算力强调多种计算资源的协同和整合,从而提供更高效、更灵活的计算服务。综合算力具有以下特点:一是综合性,即整合多种计算资源,形成一个统一的计算平台;二是先进性,即采用先进的技术和架构,提高计算效率和性能;三是系统性,即从整个系统的角度出发,进行优化和设计;四是长期性,即需要长期投入和维护,确保系统的稳定性和可靠性。

1.2 综合算力的重要性

随着新一轮科技革命和产业变革的不断推进,全球数字化进程不断加快,综合算力成为产业数字化转型升级的关键因素,世界主要经济体纷纷制定数字化战略,如美国《国家人工智能研发战略计划》、英国《国家数据战略》、日本《数字治理守则》等。综合算力是支撑政务、金融、交通、电信、医疗等重要行业数字化转型和升级的重要力量;算力的提升使企业更快地响应市场变化和客户需求,提高生产效率和产品质量,特别是人工智能大模型将极大推动生产方式走向智能化;存力的提升帮助企业更好地收集、保护和管理数据资源,提供数据支持;运力的提升加快企业沟通和协作,提高生产效率。具备快速数据处理、高效数据传输和可靠数据存储等综合算力能力的基础设施,能帮助企业最大程度地发挥数字化要素的价值,为产业的数字化转型注入更强劲的动力。

在数字经济时代,算力基础设施的发展日趋重要[6],综合算力成为赋能国民经济发展的重要抓手,成为支撑经济稳定发展的新动能。计算、存储和网络作为算力基础设施的三大部分,是信息通信产业和大模型时代发展的关键要素,对推动科技进步、促进行业数字化转型以及支撑经济社会发展发挥着重要的作用。综合算力的发展有助于满足全球化发展背景下人们对网络化的需求、满足人们对便捷高效且充满多元化个性化美好生活的不断追求、满足智能化时代下高效率生产的需求。

2 综合算力发展现状

2.1 优化算力资源配置,高度重视智能算力

截至2023年6月底,我国算力总规模达到197 EFLOPS,我国的智能算力规模与总算力的比例不断增大,智能算力规模占比超过1/4,同比增长45%,比算力规模整体增速高15个百分点[3]。在人工智能大模型快速发展的背景下,大模型的训练和应用推理为智能算力提供了广阔的发展空间,推动智能算力迎来更加快速的增长,赋能各种应用场景进行变革创新。图1为2022年我国算力规模概况。

2.2 运力质量显著提升,算力网络布局加快

我国互联网发展起步晚于发达国家,但受益于网络政策的引导和推动,以及网络用户数量的快速增长,我国网络运力总体上实现了快速发展。目前,我国已建成世界上规模最大的信息通信网络,充分展示了我国在互联网领域的强大实力。截至2023年6月,我国光缆线路总长度达到6 196 万千米,10G PON端口数超过2 000 万个,全国互联网宽带接入端口数量达11.1 亿个[4]。从光缆线路的广泛铺设到10G PON端口的普及,再到互联网宽带接入端口的持续增长,这些都体现了我国通信行业和网络建设的蓬勃发展。在运力网络架构层面,中国电信、中国移动、中国联通积极发布算力网络相关白皮书,开放数据中心委员会(Open Data Center Committee,ODCC)发布《光网络实时性数据采集规范白皮书》,运营商与设备厂商加强合作,全面提升城域网敏捷弹性、智能高效、安全可靠等性能,提高业务承载能力。

2.3 存力规模持续扩大,先进算力建设加速

我国数据存储行业高速发展,存储规模不断扩大。截至2023年6月底,我国数据存储总量达到1 080 EB,存力规模增速达到23%,存储容量保持较高增速;以全闪存储技术为代表的先进存力快速发展,占比不断提高,部分行业占比超过25%[5]。我国各省份不断重视存力发展,出台政策明确存力建设目标。2017—2021年,我国存储容量增量不断增长,并在2021年超过300 EB,2022年虽略有下降但增量仍然超过250 EB[1]。2017—2022年我国存储容量年增量参见图2。

3 综合算力发展趋势

3.1 算力形式更加多样,创新应用不断涌现

随着人工智能大模型等技术的不断发展,算力需求将呈现爆发式增长态势,算力资源的分布也更加泛在[7]。到2025年,我国的算力规模将超过300 EFLOPS,智能算力与总算力的比例将达到35%,我国东西部算力布局将更加优化和平衡[2]。未来,算力将更加注重高性能计算和大规模数据处理能力,也会更加注重算力的绿色化和智能化升级。智算中心的建设进程将会进一步加速,以满足更高性能的计算需求[8]。算力产业的发展将会丰富医疗、教育、金融、文旅、交通等场景应用,为千行百业向数字化、智能化转型注入新活力,为我国数字经济高质量发展提供更加强有力的支持[9]。

3.2 运力性能持续优化,调度机制逐步健全

随着数字化转型的加速和互联网应用的普及,运力发展将迎来更加复杂和多样化的应用场景和需求[10]。到2025年,我国各“东数西算”数据中心集群之间的直连网络传输能力要低于理论时延的1.5 倍,在一些重点应用场所中,光传送网(Optical Transport Network,OTN)的覆盖率要达到80%,互联网协议第6版(Internet Protocol Version 6,IPv6)、基于IPv6转发平面的段路由(Segment Routing over IPv6,SRv6)等创新技术要在骨干网、城域网中全面支持使用[2]。未来,运力将更加注重网络传输的速度和稳定性,同时也会更加注重网络安全的保障和服务的可靠性。建立多层次的算力调度架构体系,各方共同打造一个支持研发、验证和应用的平台环境,进一步推动算力资源的共享和应用。

3.3 存储技术不断突破,产业生态日益完善

在各行业数字化极速转型的趋势下,数据量的急剧增加将持续推动存储市场的蓬勃发展。随着数据规模的不断扩大和数据安全问题的日益突出,存力发展将面临更大的挑战和机遇。到2025年,我国的存储总量将超过1 800 EB,其中先进存储的规模在存储总规模的占比要达到30%以上,重点行业的一些核心和重要数据的灾备覆盖率要达到100%[2]。未来,存力将更加注重数据存储的安全性和可靠性,同时也会更加注重数据存储的效率和灵活性。通过对存储相关技术的突破,完善存储产业生态,提升存储的能力,推动数字化转型和数据安全保障的进程,以适应日益增长的数据存储和处理需求。

4 综合算力发展建议

4.1 优化算力设施建设布局,打造算网城市标杆

在国内布局方面,积极推动当前我国东西部算力网络枢纽节点之间的高效联动,通过联动提高我国整体算力水平,优化资源配置,降低运营成本,支撑数字经济快速发展。在国外布局方面,支持我国企业走向国际,在国外积极布局算力基础设施,特别是重要战略布局的地方。在智能化时代背景下,着力打造涵盖算力中心、网络设施、算力互联网等方面的算网城市体系,让算网城市赋能科技创新、产业培育,提升算力高效运载能力,进一步推动数字化转型和网络通信的进程,为各行各业信息传输和服务提供更加强有力的保障。

4.2 加强算存运技术创新,开展算力中心测试认证

加强综合算力领域技术研究与中长期科研规划,提升综合算力技术支撑能力。加快芯片算力、人工智能大模型、下一代存储、大带宽低时延等算力、存力、运力技术研发部署,推动计算存储网络核心技术底层研发和技术攻关。依托国家标准,开展算力中心测试认证,从绿色、可用性、安全性、服务能力、算力算效、低碳等多个维度全面评价算力中心成熟度,深化算力行业赋能。

4.3 完善人才培养机制,推广新型储能在算力设施的应用

完善综合算力技术领域人才的培养机制,建立综合算力技术培训机制,加强产业链上下游企业之间的合作与沟通,促进形成紧密的产业链合作关系,推动算力技术创新取得成果。当前,我国在能源利用、碳排放控制等方面取得了显著成果,但针对新型储能应用场景还不够丰富。算力设施作为用电大户,推广新型储能在算力设施的应用,有助于进一步提高能源利用效率,实现资源的最优配置,对提升园区绿色低碳发展的能力具有重要指导意义。