谋划“一台电脑全国”,充分发挥我国系统化发展算力优势

小夏 科技 更新 2024-01-31

**:滚动。

*:中国经济时报。

智库观点:王晓明、张悦、侯云贤、卢文亮、龚在祥。

“一台机全国”是指面向未来社会需求规划布局的“新型算力服务体系”,集计算基础设施、算力供给、算力运行模式和算力生态培育于一体,建立安全可控、灵活高效、开放互动、智能友好、绿色低碳的算力服务能力。 目前,人工智能大模型的训练急需超高计算密度、超大规模算力、超快训练速度的智能计算平台支撑,在“大算力+大模型”发展的背景下,模型快速迭代,算力需求翻倍。 2024年2月,中共印发《数字中国建设总体布局方案》提出“系统优化计算基础设施布局,促进东西部算力高效互补协同联动,引导通用数据中心、超级计算中心合理梯次布局, 智能计算中心,边缘数据中心“,为新时代新型算力服务体系的布局指明了方向。2024年10月,工信部等六部门联合印发《计算基础设施高质量发展行动计划》,提出到2024年智能算力占比达到35%的发展目标。 因此,面对以智能算力为代表的海量算力需求,加快布局新型算力服务体系,是建立“一机全国”新发展格局、打造数字基础设施大动脉、夯实数字中国根基的必然选择。

开发新型算力服务体系,服务于我国多样化算力需求。

近年来,随着人工智能、数字孪生、元宇宙等新兴技术的快速发展,全球算力需求规模爆发式增长,原有的去中心化数据中心难以满足新兴领域海量高性能计算需求,亟需部署新的算力服务系统。

首先,发展新型算力服务体系是将我国建设成为全球算力成本压低国家、抢占全球算力竞争制高点的关键。 算力是数字经济时代集信息算力、数据存储能力、网络承载能力于一体的新型生产力。 目前,人工智能已经撬动了新一轮的科研范式变革,带来了对智能算力的海量需求。 构建全球算力成本低洼,对激发数据要素创新活力,加快数字产业化和产业数字化进程,催生新技术、新产业、新业态、新模式,支撑经济高质量发展具有重要作用。 我国亟需探索提供多样化算力供电方式的需求,通过降低算力建设的运行成本和创新算力模式,降低算力成本,提供多属性、多业务模式、多网络系统、多技术场景、多运营模式的系统化算力系统, 从而形成中国工业发展和经济发展的有利基础,形成全球企事业单位在中国的磁力吸引力。

其次,发展新型算力服务体系,是将我国建设成为全球创新高地、形成全球算力长板的重要支撑。 依托新型算力服务体系建设,以实惠的算力服务提供算力服务,以低成本的通用算力服务激发社会各主体创新能力,充分发挥数据要素价值。 数据作为一种新的生产要素,为人类认识世界引入了新的范式,并增强了人类依靠大数据、大算力和大模型进行科学发现的能力。 大型人工智能模型需要依靠大型集群智能算力的长期训练,依托“一机全国”开发知识计算引擎和知识服务技术,形成广泛的智能推理能力,促进新知识图谱的建立,大大提高研究效率, 吸引全球创新资源向中国汇聚。

第三,发展新型算力服务体系,是全面提升我国信息通信产业创新能力、形成我国系统能力的重要契机。 现阶段,我国亟需探索“强算网、算网融合”的系统化中国方案,充分发挥我国在通信领域的领先优势,推动算力领域由被动跟随走向主动引领,全面提升信息通信产业自主创新能力和国际竞争力。 通过算力网络的布局,计算网络发展产生的新动能将促进我国新型信息基础设施的升级换代,提高算力在全社会的使用效率及其连接,由此形成的新优势将进一步推动人工智能、大数据等信息通信技术相关产业的发展。 实现到2024年进入世界数字化发展水平前列,在数字中国建设中取得重大成就的目标。

开发新型算力服务系统的主要挑战。

近年来,我国算力网络规模发展迅速,但仍面临缺乏统筹规划、技术标准体系不完善、缺乏有效满足多样化算力需求等诸多制约因素,主要表现在以下几个方面。

一是算力供给缺乏“多主体、算网融合、数算匹配”的有效协调。 我国算力供应侧市场内部竞争激烈,阿里云、华为云、腾讯云、云、天翼云、移动云、联通云等国内相关厂商为了争夺市场份额,不断降低利润和营收,导致国内企业的利润水平普遍远低于国外企业, 甚至损失。由于全球计算网络仍处于技术研发和产业布局的早期阶段,低价竞争导致的盈利能力不足可能会进一步影响企业投资可持续研发的能力和意愿。

其次,我国智能算力的底层技术能力亟待提升。 在全球竞争的背景下,智能数据中心主流计算芯片等核心部件大部分被国外企业垄断,在智能算力规模和算力核心技术方面,中外仍存在差距。 AI技术系统包括芯片、框架、工具包、应用模型等多个层。 绝大多数互联网公司和公共部门数据中心基础设施依赖国外,我国自主的人工智能芯片和框架难以满足我国快速增长的智能算力需求,亟需建立智能计算芯片、软件、终端、服务等全栈能力。

第三,中国的计算架构和标准亟待优化。 中国算力分布仍存在结构性失衡。 例如,我国已经建立的国家超级计算中心,商用应用门槛较高,而大量中小数据中心在算力、算法工具、软件支持等方面都无法完全满足企业的需求。 目前,不同厂商构建的数据中心包含不同类型指令集、不同架构的异构硬件,计算网络需要适应不同厂商的基础设施硬件架构,以支持多样化的算力,导致计算网络对数据和计算资源的协调和统筹能力不足。

四是低成本、多样化、异构算力需求尚未得到有效挖掘。 目前,算力正逐步从中心侧向边缘侧、端侧拓展,形成云边端算力架构,支撑工业、制造、金融、能源、安防、游戏等多元化智能应用场景的持续落地。 然而,我国尚未针对不同行业和个体用户的需求建立可持续的运营模式,供需错位问题突出。 因此,亟需在国家、省、市、企业层面、企业层面对算设施供需匹配,开展以性能为导向、高质量、以效益为导向的多方位计算。 例如,“东数西算”亟待扩展到时延要求较高的应用场景。 不过,虽然一些互联网巨头在西部地区建立了数据中心,但其主营业务仍以数据容灾备份、离线数据存储为主,这种“东数西储”模式的产业辐射能力较弱,不利于我国数据中心相关产业生态的长远发展。

多措并举推动我国新型算力服务体系发展。

为有效应对我国新型算力服务体系建设面临的挑战,我国亟需进一步加强顶层设计,推动新型算力服务体系建设和运行形成合力,建立我国算力网络发展优势。

一是充分发挥新型一流体制优势,将最佳力量与市场机制有机结合。 在总算力规模和世界领先的通信网络的基础上,建设超大规模高速广域计算集群(“大集群”),提升国家综合算力(“大算力”),是我国现实的实施方案。 在创新机制上,要充分发挥新型一流系统和基础设施的优势,将有效市场与有前途有机结合,尊重市场规律,避免因强制算力调度的主导系统造成投资浪费、市场和经济效率低下、限制市场主体创新意愿等弊端。 在运营服务方面,应采取灵活模式,构建新型算力服务体系基础设施、算力底层核心技术(芯片、操作系统等)等安全保障,同时加大对普惠服务公用事业计算设施建设和运营的政策支持力度,引导城市公共数据库建设和完善, 行业数据库、知识库等,加速公共计算服务发展,支撑中国在全球高科技竞争中赢得主动权。

二是加强关键核心技术攻关,系统构建我国智能算力发展主导地位。 提升我国人工智能底层技术和共性技术支撑新型算力服务体系的能力。 首先,要充分发挥我国制度和基础设施建设优势,引导和支持国家层面智能计算关键共性技术,减少人工智能芯片等核心零部件技术劣势带来的不利影响。 二是加快构建以人工智能技术底层关键为引擎,以工程产业化为导向的技术创新体系。 推进“政产学研”合作,提供技术创新关键要素供给,组织国家实验室、国家科研机构等国家战略科技力量组建创新联合体、新型研发机构、科技龙头企业等重要环节共性关键技术。 借鉴美国国家人工智能研究资源(NAIRR)基础设施建设路线图,计划与美国各大企业和研究机构的云平台合作,提供包括数据、算力、测试平台、软件工具等在内的服务和资源模型,在人工智能芯片、算力、算法、云服务商等方面构建系统性竞争优势。

三是构建我国新型算力服务体系的软硬件标准和安全体系。 构建自主开放的新型算力服务体系、国际化技术和互联标准体系。 推动建立新型计算服务系统国家集成标准,形成包括新型计算服务系统架构、节点互联标准、应用接口标准、人工智能数据集接口标准等的标准体系,兼容多元化算力、开发框架等软硬件平台。 该系统识别计算行业新兴核心技术环节,确定关键核心标准的突破口,联合世界、行业协会和企业的力量,构建开放、完整的计算技术和架构标准体系。

四是探索城市对**等公用事业的基础算力保障,提供低成本、高安全性的计算服务。 首先,在管理制度创新方面,可以对公用事业和行业新型算力系统建设的资金和项目给予支持,并制定具体领域的特许经营具体办法。 其次,在低使用成本方面,向公共事业提供计算资源成本和计算基础设施建设和运营补贴,以降低算力建设的运行成本,促进其在计算服务中的应用和创新。 此外,在高安全性方面,一方面采取各种安全措施来保护客户数据,包括数据加密、访问控制、身份验证等,另一方面计算网络基础设施采用零信任、区块链、隐私计算等新型安全技术,在数据安全维度构建新的技术设施安全架构, 应用程序安全和网络安全。

五是加强算力网络布局,提升智慧城市、科教、公共事业等重点产业带动作用。 推动算力网络建设和优化。 加快基础电信运营商网络资源部署,推进网络架构优化,持续提升网络容量,优化流量分流路径。 优化接入网络,支持高速接入和计算资源高效调度。 加速未来网络的部署,如确定性网络。 在算力调度层面,分布式算力网络大脑兼顾可用算力容量、成本、网络传输效率等多维属性,为重点行业提供确定性、有保障的服务。 建立应用场景,要深入挖掘新型信息消费、智慧城市、智能制造、工业互联网、车联网等场景算力网络的融合需求,加强算力的应用和推广,充分发挥算力在制造、金融、教育、医疗等行业的赋能作用。 加强杀手级应用探索。

作者单位:中国科学院科技战略咨询研究院)。

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