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算力网络到底是什么？如何获得算力？

2022-12-08 11:27:00

过去几十年间，中国科技体系和美国科技体系之间的关系是“跟随者与领先者”的关系，中国一直跟在美国后面亦步亦趋，虽然在这个期间，中国也依靠自身的研发力量做了很多技术创新，但大致的方向还是跟美国科技体系的演进方向保持一致的。算力网络可能将是一个例外。我认为，算力网络将是中美科技路线演进的分野之处。

当前，随着计算机、互联网、移动通信、人工智能等技术的飞速发展，数据规模爆炸式增长，人类在2019~2021年三年产生的数据总量达到184ZB，相当于之前人类产生数据量的总和。如何去处理这些数据，从数据中挖掘出有用的信息呢？这需要庞大的算力和精确的算法。今天，数据、算力、算法是信息社会发展的三要素，也被誉为数字经济时代发展的三驾马车。数据是生产资料，海量优质数据是驱动算法持续演进的基础养料；算法是生产关系，是处理数据信息的规则与方式；算力是生产力，体验为数据处理与算法训练的速度与规模。其中，算法需要通过科学家研究实现，海量数据来自于各行各业的人和物，数据的处理需要大量算力，算力是智能的基础平台，由大量计算设备组成。从理论上说，算力越强的社会，其整体效率越高、财富创造也快、社会治理越高效。有分析显示，当一个国家的计算力指数达到40分以上时，国家的计算力指数每提升1点，其对于GDP增长的推动力将增加到1.5倍，而当计算力指数达到60分以上时，国家的计算力指数每提升1点，其对于GDP增长的推动力将提高到3倍，对经济的拉动作用变得更加显著。简而言之，得算力者得天下！

那如何获得算力呢？

在回答这个问题上，美国、中国正在探求不同的道路方向。当前，美国科技企业依然沿着老路，依靠芯片的不断突破，形成聚集效应去获得更大的算力，这里面有两条路径：第一个路径就是沿着摩尔定律在单片上延伸，第二个路径就是通过3D集成。对美国而言，这条路还没有走到尽头，选择走下去可以说是最佳选择。可以看到，这两三年间，美国一直牢牢地掌握着超级计算机排行榜的前几名，Frontier运算速度达到每秒1.1百亿亿次，这就是美国在这条道路上的取得的成效。但对于中国而言，情况就不一样了。当前，中国科技产业面临着严格的半导体进出口管制，尤其是先进进程的半导体，尤为严格，这在很大程度上扼杀了中国半导体产业的发展，不光是芯片购买和应用层面，更关键的是芯片的研发、生产、制造都受到了严重的影响，先进的芯片买不到、设计芯片的软件买不到、生产芯片的硬件设备买不到，供应链安全问题、计算成本激增问题，正在成为中国一切与计算相关产业必须面对的困境。同样，在超级计算机的榜单上，就能看到中国产业界当前的困境，曾经中国的太湖之光、天河二号都曾雄踞超级计算机的榜首，近年来，已经难再现此壮举。这也决定了中国无法走美国那条路。一个山头有两头猛虎，其中一头居高临下，占据地理优势，封死了另一头的上山之路，这是Top2国家之间必然的斗争，在一方落败前，这场斗争不会停止。

那中国应该怎么办？

中国只能另辟蹊径。面对美国长期化、稳定化的科技封锁策略，中国拿出了非常多的应对措施。在产业与技术层面，这个应对可以分为三个层面。第一，补短板：倾产业之力，补足国内先进半导体的研发、制造能力，所以我们看到2019年之后芯片国产化的大潮；第二，绕开卡脖子问题，大力发展新兴技术，因为新兴技术意味着新的基础设施供应链，包括半导体供应链。第三，对先进算力的集中化使用和集约化发展。这是中国拿出的第三个应对思路——将先进算力进行集中化建设，以节约各个企业、行业的算力投资，继而降低社会对先进半导体及相关设备的依赖程度，提升整个国家的计算产业安全能力。如何让高效实现先进算力的集中化使用和集约化发展？这就需要构建一张真正可以将集中化算力带到应用空间中的网络，这也是算力网络发展的核心必要性所在。中国另辟的这条“蹊径”就是——算力网络。

那算力网络到底是什么呢？

而广义上来看，算力网络的概念并不难理解。“东数西算”的整体逻辑是在西部地区建立数据中心，将西部产生的算力与东部的算力需求结合起来。但算力和需求之间如何高效联接呢？这就需要一张新的网络来承载算力生产与需求的匹配。这张网络就是算力网络。按照当前算力网络的长远规划，未来中国的所有网络资源、计算资源、存储资源，都将汇集到一个庞大算力池中，通过算力网络进行统一调度，最终实现业界始终在畅想的“算力像水、电一样随时取用”，甚至把中国构建成一台容量无限、一直在线、智能高效、即开即用的“超级计算机”。对中国而言，算力网络的重大意义在于，算力网络能够绕开高端芯片的限制，以网络的方式来组织算力，按需调用，满足社会对于算力日益增长的需求。从算力网络的构成上看，算力基础设施从云向算泛在演进，其位置的分布从中心向边缘和端侧泛在延伸，将出现云、边、端三级算力架构。中心，指的是云计算的数据中心，成千上万台计算机和服务器联结成一片计算云。边缘，边缘是相对中心而言的，数据不需要再传送至遥远的云数据中心处理，而是就近在网络边缘侧完成数据分析和处理，更加高效和安全。未来，边缘算力将大于中心算力。终端，即PC、手机、智慧电视，甚至是家庭的机顶盒、智能水电表等一切具备联网和计算能力的设备。物联网时代，将会有海量终端接入到网络中，汇集这些社会闲散设备的存量算力，就是算力共享。从这个意义上来说，算力是泛在的。从供给端看，算力网络可以整合计算资源，将分散、独立的数据中心、计算中心整合起来，形成“集中力量办大事”的效果；从消费侧看，算力网络则可以提供确定性的计算体验，把算力变成以最简单、低成本方式输送到企业。从应用上看，国家级的算力网络价值极大。聚全国算力来满足新兴科技的庞大算力需求，将成为未来产业发展的趋势。从安全监管侧，算力网络是一次国家之间围绕计算发展方向与计算供应链安全的出牌。高度安全、统一，且有国家背书的算力网络，还能有效解决数据安全的问题。

算力网络这么好的事情，为什么美国不动这个念头呢？

事实上，美国也不是没想过“算力网络”这条路。谷歌、IBM等科技巨头，早些年就在美国相对地价、能源价格低廉的地区搭建数据和计算中心，再通过全国性网络来支撑自身的科研与业务应用，这已经算是算力网络的雏形。但是，美国的体制问题，决定了它无法在整个社会层面去打造一张算力网络，哪怕谷歌、微软这些最顶级的科技公司，其打造的算力网络的覆盖难度、应用差异都相对有限。而政府层面没有办法去促进这些科技巨头共同融合去打造一张算力网络。美国政府做不成的事情，中国政府则可以做到，这正是中国的体制优势。从“东数西算”国家工程的规划上，我们就能看到中国的决心，而东数西算的下一步正是覆盖全国、融合大大小小不同属性算力中心的算力网络。当然，算力网络的发展目标在今天还处于顶层设计和探索性建设的初级阶段。它的有效搭建，需要数据中心、运营商、云计算服务商，以及企业用户、政府机构、产业组织的协同配合。算力网络代表着科技举国体制的创新，同时这也是一个缺乏参照系的发展思路，算力网络注定会走入一条无人踏足过的道路。

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