算力需求快速增长

作者: 谢玮

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全球都在疯抢算力。

数字经济时代,算力已成为“水电煤”一样支撑经济社会发展新的关键生产力。正如有了电,人们才能使用方便生活的电器,工厂的机器设备才能运转。同样,在数字时代,无论是个人生活中的衣食住行,还是千行百业的发展,几乎都离不开算力的支撑。有了高效、低成本的算力,人脸识别、虚拟现实、自动驾驶、精准医疗等新技术、新场景才能更好实现和普及。

与此同时,算力也正在成为世界各国科技角逐的主赛场,全球主要经济体都在加快推进算力战略布局,纷纷抢占算力竞争制高点。英伟达创始人黄仁勋甚至提出了未来“算力即权力”的观点。

我国在算力产业和生态发展上更是提前规划、提前布局。《新型数据中心发展三年行动计划(2021—2023年)》等一系列文件先后出台,全国统一的数据中心基础设施建设全面铺开。尤其是2022年,“东数西算”工程正式启动,全国一体化算力体系不断加速推进。今年的政府工作报告明确提出,适度超前建设数字基础设施,加快形成全国一体化算力体系,培育算力产业生态。

究竟什么是算力?它为何如此重要?算力对经济发展起到哪些作用?各地方如何布局和建设算力生态?目前我国的算力产业发展还存在哪些瓶颈和难题?

数字经济时代,算力已成核心生产力

数字经济时代,算力已经超越了单纯的技术范畴,深深地融入了每个人的日常生活,从通信软件中发送的语音信息,到线上购物时点下的购买按钮;从打开应用程序就能查到未来三天的天气预报,到出行时导航里的路线指引;从视频软件的个性化推送,到人脸识别、快捷支付、远程医疗、智能驾驶等服务,都有赖于算力的支撑。

可以说,小到每个人的生活,大到工厂企业的运转,甚至政府部门的运作都离不开算力。尤其是在国家安全、基础科学研究等关键领域,更是需要庞大的算力支持。

国家发展改革委党组成员、国家数据局局长刘烈宏撰文指出,随着新一轮科技革命和产业变革的深入发展,算力已成为一个国家的核心生产力。

什么是算力

什么是算力?通俗地说,“算”是计算,“力”是能力,“算力”就是“计算能力”。

“算力是数据中心服务器对数据处理并实现结果输出的一种能力,是衡量数据中心计算能力的一个综合指标。”中国信通院云大所所长何宝宏向《中国经济周刊》记者如是解释,通俗意义上来讲,算力就是指计算的能力,常用单位FLOPS(每秒执行的浮点运算次数,EFLOPS是指每秒百亿亿次浮点运算次数),数值越大代表综合计算能力越强。

从全球范围来看,我国算力总规模居全球前列。根据工信部数据,我国在用数据中心机架总规模超过810万标准机架,算力总规模达到了230EFLOPS,就是每秒230百亿亿次浮点运算,位居全球第二。预计到2025年,我国算力总规模将突破300EFLOPS。未来,算力产业有望成为我国经济增长的重要引擎之一。算力之所以迅猛增长,其背后推动力量是经济结构转型和产业升级所催生的对数字化、人工智能训练等相关技术运用的巨大需求。

刘烈宏表示,算力作为数字经济发展的底层支撑,在一定意义上为数字经济与实体经济深度融合提供强大支持。当前,算力正由互联网等信息通信技术(ICT)行业向交通、金融、教育、医疗、科技、能源等各行业加速渗透,与经济增长、社会发展和科技进步的关系愈发紧密。

数字时代的算力指数与数字经济发展正相关,是体现数字经济水平的重要参数。相关研究表明,国家计算力指数与GDP的走势呈现出了显著的正相关。

场景丰富,“算力”赋能百业千行

随着数字经济时代的全面开启,算力就像工业时代的电力一样,成为新的关键生产力。

“算力对于推动各行各业数字化、智能化转型具有重要意义。”何宝宏说,算力的提升可以加速数据处理速度、提高运行效率、促进科技创新,带动算力产业上中下游的发展,创造更多的就业机会和经济效益,进而实现数字经济高质量发展。

目前,算力已经在数字政府、工业互联网、智慧医疗、远程教育、金融科技、航空航天、文化传媒等多个领域得到广泛应用。

身着镶嵌反光标识点动捕服的演员,其一举一动都在电脑上与一个虚拟角色实时同步……在影视行业内,“光学动捕摄影棚”已成为“常规操作”,而这背后离不开“云渲染”算力服务的强大支持。

如今,“自动驾驶汽车”已经融入人们日常出行。在实现自动驾驶辅助功能时,车辆进行红绿灯自动识别、路径规划、紧急避让等关键功能,都需要强大算力作为后盾。在工业生产领域,电力、石油、石化、制造等行业可通过能源互联网平台、工业互联网平台的建设提高企业生产运营效率。

此前,工业和信息化部新闻发言人、运行监测协调局局长陶青表示,我国现有算力总规模已经位居全球第二。国内具有一定影响力的工业互联网平台超过340家,人工智能企业数量超过4400家。在全面数字化和人工智能发展等政策的推动下,重点行业转型步伐不断加快。大飞机、新能源汽车、高速动车组等领域示范工厂研制周期平均缩短近30%、生产效率提升约30%。

无处不在的算力,正在成为激活数据要素潜能、驱动经济社会数字化转型的新引擎。

“算力每投入1元,将带动3~4元的经济产出。”中国信通院院长余晓晖说,算力基础设施的重要性不断提升,对数字经济和GDP的提高有显著的带动作用。

算力服务(企业上云、边缘计算、智能计算)的成功主要体现在各行各业的数字化转型上。

中移智库用户与市场研究所主任研究员林恩辉向《中国经济周刊》记者分析,一方面从数字产业化的角度来看,算力是支撑数字产业发展的基石,为数字产业提供数据处理、传输、存储等基础服务,推动数字产业发展。另一方面从产业数字化的角度来看,算力可支撑数字技术与传统产业结合,有效推动传统产业数字化改革,帮助传统产业提质增效,为产业数字化提供增长动能。

工信部相关数据显示,我国算力产业规模快速增长,近5年平均增速超过30%。

目前,我国算力产业链已经初步形成,涵盖由芯片制造商、服务器厂商、网络设备商等构成的上游产业,由电信运营商、互联网企业(云商)、IDC服务商、政府主导建设的智算中心和超算中心、独立的算力租赁服务商等构成的中游产业,以及由政府、金融、能源、工业等终端用户构成的下游产业。

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视觉中国

何宝宏表示,未来,算力在工业、教育、金融、交通、医疗以及能源等领域应用不断落地,在元宇宙、数字孪生等新业态的应用不断深化,对创新应用的支撑能力显著提升,算力的快速发展,将会丰富我们的生活应用场景,使我们的生活变得更加智能化、便捷化、数字化,满足人民日益增长的美好生活需要。

数字经济快速发展催生强劲算力需求

数字经济时代,全社会对算力的需求愈发旺盛。

一般而言,算力分为三大类型:基础通用算力、智能算力、超算算力。近年来,科学界还出现了前沿算力的概念,主要包括量子计算、光子计算等。

一方面,人工智能技术快速发展,催生智能算力需求暴涨。

“近两年,随着人工智能、大模型等新兴技术爆发式发展,带动了一批新兴业务的快速发展,如机器学习、人工智能训练和推理等,这些新兴业务往往需要高性能计算能力和大规模数据处理能力,以应对复杂的算法和模型,因此需要大量的算力支持,以处理海量数据、驱动各类应用和业务。”何宝宏表示。

林恩辉介绍说,2023年大语言模型ChatGPT问世,激起了通用大语言模型开发应用的浪潮。截至今年3月,我国已登记备案各类大模型超过110个,“百模大战”的发展态势已显现。通用大模型的训练和推理需要大量的算力资源支撑,极大催生了对智能算力的需求。

另一方面,企业数智化转型的深化,也推动了通用算力需求的快速增长。

中国联通研究院副院长、首席科学家唐雄燕在接受《中国经济周刊》记者采访时表示,企业数智化转型中,各种业务系统的应用均需要算力。企业的生产经营与数字技术结合越来越紧密,企业在设计、研发、生产、营销、服务等各环节广泛应用数字技术,建立各类业务系统,催生了大量通用算力的需求。企业上云、工业互联网、智能制造,都离不开算力支撑。

何宝宏分析表示,在人工智能快速发展的今天,企业对算力的需求呈现出三大特点:一是算力需求加速走向多样化,“云边端”算力泛在分布,不同计算架构的智能算力与通用算力协同发展,满足均衡型、计算型和存储密集型等各类业务算力需求;二是算力需求弹性化,企业的业务需求是不断变化的,对算力的需求也呈现出弹性的特点。在业务高峰期,需要更多的算力来支持业务运行,而在业务低谷期,则需要较少的算力。算力提供商应能够提供灵活的、可扩展的算力资源,满足企业对算力的弹性需求;三是算力需求高性能化,随着人工智能、大模型的快速发展,企业对算力的性能要求也越来越高。高性能计算能够提供更快的计算速度和更高的计算精度,可以满足企业快速处理复杂问题,从而实现更广泛的应用场景。

以新材料、生物制药、基因技术、金融科技、深海空天等为代表的前沿科技和未来产业,都对算力基础设施提出了前所未有的需求。

而在专业科研领域,科学计算和工程计算的数据量极大,对算力的要求极高。中国工程院院士邬贺铨举例说,简单来说,油气勘探就是给地表做CT。一个项目的原始数据往往超过100TB,甚至可能超过1个PB。如此巨大的数据量,需要海量的算力进行支撑。

在药物研发的虚拟筛选过程中,一般来说,科学家需要筛选 10亿种化合物,和目标蛋白质去做模拟结合,但如调用数万核的虚拟服务器,即可以实现在24小时之内完成对 10亿种化合物的虚拟筛选。

这些都需要足够的算力支撑。在今年的达沃斯论坛上,OpenAI的创始人奥特曼直言,“对大规模AI准备的算力基础设施还不够”。

旺盛算力需求要与有效算力供给相匹配,这就对算力基础设施提出了更高的要求。

夯实算力基础设施,开辟广阔增长空间

早在1961年,“人工智能之父”约翰·麦卡锡就曾预言,“有一天,计算可能会被组织成一个公共事业,就像电话系统是一个公共事业一样”。如今,他的设想正在成为现实。

不断增长的算力需求,无疑呼唤着更高效的算力基础设施。

如何夯实算力基础设施?这对国内算力产业提出了新的发展要求,也开辟出广阔的增长空间。

政策红利持续释放,“东数西算”优化算力资源布局

近年来,为适度超前建设数字基础设施,政策措施接力布局,顶层设计持续优化。

2020年以来,《关于加快构建全国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》《新型数据中心发展三年行动计划(2021—2023年)》等一系列文件先后出台,全国统一的数据中心基础设施建设全面铺开。

2022年2月 ,国家发展改革委等多部委联合印发通知,同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8地启动建设国家算力枢纽节点,并规划了10个国家数据中心集群,“东数西算”工程正式全面启动。

如同“南水北调”“西电东送”“西气东输”一样,“东数西算”是国家又一项重要战略工程。通过“东数西算”,我国系统化合理布局数据中心资源,实现全国数据中心的一体化发展。

对此,国家发展改革委高技术司相关负责人表示,一方面,加快推动数据中心向西大规模布局,特别对于后台加工、离线分析、存储备份等对网络要求不高的业务,可率先向西转移,由西部数据中心承接。另一方面,受限于网络长距离传输造成的时延,以及相关配套设施等因素影响,西部数据中心并不能满足所有算力需求。一些对网络要求较高的业务,比如,工业互联网、金融证券、灾害预警、远程医疗、视频通话、人工智能推理等,可在京津冀、长三角、粤港澳大湾区等东部枢纽布局,枢纽内部要重点推动数据中心从一线城市向周边转移,确保算力部署与资源能源的协调可持续。

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