（摘自:人民郵電報）我國數(shù)字經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展,對構(gòu)建現(xiàn)代化經(jīng)濟體系、實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的支撐作用不斷凸顯。為推動數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展,有關(guān)部門陸續(xù)出臺系列舉措,加快構(gòu)建以算力和網(wǎng)絡為核心的新型基礎設施體系。今年5月,國家發(fā)改委、工業(yè)和信息化部等四部門聯(lián)合印發(fā)《全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實施方案》,明確提出布局全國算力網(wǎng)絡國家樞紐節(jié)點,啟動實施“東數(shù)西算”工程;7月,工業(yè)和信息化部印發(fā)《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃(2021-2023年)》,計劃用3年時間基本形成布局合理、技術(shù)先進、綠色低碳、算力規(guī)模與數(shù)字經(jīng)濟增長相適應的新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展格局。

“一系列的政策和舉措具有很強的戰(zhàn)略性、引領(lǐng)性和創(chuàng)新性,再次將算力基礎設施的重要性提升到新的高度。”日前,《人民郵電》報記者獨家專訪計算機專家、中國工程院院士王恩東,請他就算力基礎設施發(fā)展戰(zhàn)略意義、信息通信企業(yè)如何對接國家規(guī)劃、怎樣實現(xiàn)綠色高效發(fā)展等問題進行權(quán)威解讀。

從四個方面推動算力發(fā)展

王恩東認為,相關(guān)算力企業(yè)需要認真貫徹落實國家發(fā)展算力樞紐的統(tǒng)籌布局,圍繞國家樞紐節(jié)點建設的九項重點任務要求,在算力技術(shù)創(chuàng)新、算力樞紐平臺建設、算力服務水平提升、算力產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈構(gòu)建等方面,積極參與新型基礎設施建設。他對此進行了詳細闡述。

首先,在推動算力技術(shù)創(chuàng)新層面,堅持需求導向,圍繞重點領(lǐng)域持續(xù)創(chuàng)新。同其它基礎設施產(chǎn)業(yè)不同,IT是一個高度創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè),技術(shù)迭代遠快于其他領(lǐng)域,因而,要加大服務器芯片、算力系統(tǒng)、融合架構(gòu)、高速互聯(lián)、綠色節(jié)能等領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新,不斷開發(fā)和升級場景化計算力方案。一方面,要滿足大型、超大型數(shù)據(jù)中心集約高效發(fā)展的需求。另一方面,也要滿足現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的綠色節(jié)能升級改造的需求。推動數(shù)據(jù)中心、智算中心的更新迭代,為活躍的數(shù)字經(jīng)濟打造先進的算力底座。

其次,在助推算力樞紐平臺建設方面,抓住算力到應用轉(zhuǎn)變的“牛鼻子”,兼顧算力和算法基礎設施創(chuàng)新。打造以智算中心為代表的領(lǐng)先算力基礎設施,同時也要在算法基礎設施層面進行創(chuàng)新突破。目前,全球在人工智能算法領(lǐng)域的競爭非常激烈,美國2020年6月發(fā)布的GPT-3人工智能框架,總參數(shù)達1750億。今年,浪潮也推出了全球最大中文AI巨量模型,參數(shù)量達到2457億,訓練數(shù)據(jù)集規(guī)模為5000GB,相比GPT3模型1750億參數(shù)量和570GB訓練數(shù)據(jù)集,參數(shù)規(guī)模增加了40%,訓練數(shù)據(jù)集規(guī)模增加近10倍,并支持面向AI典型場景,按需定義訓練和推理系統(tǒng)。

第三,在提升算力服務水平層面,算力調(diào)度和運營能力兼顧。通過發(fā)展領(lǐng)先的智算中心調(diào)度系統(tǒng)、云數(shù)據(jù)中心操作系統(tǒng),加強多云、云邊、云網(wǎng)協(xié)同算力資源調(diào)度能力;同時結(jié)合電信、云服務運營商領(lǐng)先的運營能力,提升算力的精細化、場景化運營能力以及按需服務水平,打通跨行業(yè)、跨地域、跨層級的算力資源調(diào)度能力;此外,還要考慮對多種應用場景的支持,既要提升骨干樞紐節(jié)點巨量算力處理能力,也要加強近線、邊緣場景的實時計算響應能力。

第四,在推動算力產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈構(gòu)建層面,建設多元生態(tài),打造有全球競爭力的計算產(chǎn)業(yè)鏈。一是把技術(shù)到應用的產(chǎn)業(yè)鏈條理順激活,從體系結(jié)構(gòu)、芯片設計、系統(tǒng)設計、系統(tǒng)軟件、開發(fā)環(huán)境等各個領(lǐng)域形成分工明確又協(xié)同靈活的局面,同時要“引進來,走出去”,讓中國的計算產(chǎn)業(yè)參與全球分工,把全球領(lǐng)先的計算技術(shù)和經(jīng)驗引進來,讓先進的計算產(chǎn)品走出去,不斷提升中國在全球產(chǎn)業(yè)中的話語權(quán)。二是要加快推動開放標準建設,通過統(tǒng)一的、規(guī)范的標準,加快計算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,讓不同產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)的銜接更順暢,讓算力到應用的轉(zhuǎn)變更快捷。

算力網(wǎng)絡是計算和網(wǎng)絡融合的重要錨點

隨著算力基礎設施從點狀數(shù)據(jù)中心到網(wǎng)狀的算力樞紐網(wǎng)絡逐步演進,算力網(wǎng)絡正在成為新型基礎設施的重要組成部分。王恩東認為,算力網(wǎng)絡作為計算和網(wǎng)絡融合的一個重要錨點,將新型的算力基礎設施和新型的網(wǎng)絡基礎設施結(jié)合在一起,形成了未來新型的算力融合基礎設施。對于算力網(wǎng)絡的發(fā)展,王恩東提出了三點建議。

首先,算力網(wǎng)絡的建設布局要與電網(wǎng)、城市基建形成有效協(xié)同?！皯迷谀睦?算網(wǎng)覆蓋到哪里”,既要保證對東部地區(qū)近線、高并發(fā)的應用需求提供充沛的算力;同時發(fā)揮西部地區(qū)電力資源充沛、自然溫度較低的優(yōu)勢,將算力網(wǎng)絡節(jié)點、智算中心適當布局。此外“東數(shù)”也要考慮西電東輸?shù)膲毫?“西算”要考慮“東數(shù)西傳”的骨干網(wǎng)絡承載能力。

其次,算力網(wǎng)絡在保證技術(shù)先進性的同時,也需要適度超前規(guī)劃布局,以支撐數(shù)字經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展。算力網(wǎng)絡建設屬于新基建的范疇,具有很多不可量化、經(jīng)濟效益之外的潛在社會效益。

第三,要重視產(chǎn)業(yè)鏈的分工和上下游的協(xié)同。各個環(huán)節(jié)需要專業(yè)分工,更需協(xié)作,滿足集約、綠色、互聯(lián)互通的整體需求。

2021年11月,《中國移動算力網(wǎng)絡白皮書》發(fā)布,中國移動向業(yè)界提出算力網(wǎng)絡發(fā)展倡議。對此,王恩東認為,中國移動提出的算力網(wǎng)絡,從目標愿景、場景展望、發(fā)展路徑和關(guān)鍵技術(shù)等方面系統(tǒng)闡述了算力網(wǎng)絡的全新理念,向業(yè)界展示了中國移動算網(wǎng)共生發(fā)展的新藍圖,對于支撐國家新型算力樞紐設施建設和“東數(shù)西算”工程,助力數(shù)字中國、智慧社會發(fā)展戰(zhàn)略落地具有重要的產(chǎn)業(yè)促進和實踐指導意義。

王恩東表示:“希望中國移動能夠發(fā)揮自身的技術(shù)積累、場景覆蓋、運營服務等方面的優(yōu)勢,以算為中心、以網(wǎng)為根基,推動‘網(wǎng)、云、數(shù)、智、安、邊、端、鏈’等多技術(shù)、全場景能力的融合創(chuàng)新,與業(yè)界領(lǐng)先的伙伴攜手打造數(shù)字經(jīng)濟、算力樞紐的核心引擎?！?/p>

關(guān)注算力提升兩大突破點

當算力成為信息社會的核心生產(chǎn)力,對計算機性能提出了更高要求。在后摩爾定律時代,如何突破馮諾依曼架構(gòu)的瓶頸,實現(xiàn)算力的提升?王恩東認為有兩大突破點。

首先,馮諾依曼架構(gòu)尚有較大的優(yōu)化空間可挖掘。一方面,半導體工藝進步的速度雖然趨緩,但依然在進步。7nm、5nm制程技術(shù)已經(jīng)開始普及,下一代工藝也在研發(fā)中,先進工藝和先進封裝技術(shù)將繼續(xù)支撐經(jīng)典計算機的算力持續(xù)提升。另一方面,上層軟件對底層晶體管資源的利用尚不充分。計算機性能的提升并不僅僅依賴于硬件技術(shù)的發(fā)展,也需要從軟硬件一體化的角度來重新思考。通過創(chuàng)新軟件技術(shù)來高效地利用起底層晶體管資源,依然有很大的空間可挖掘。例如,用C語言重寫當前基于Python語言實現(xiàn)的矩陣乘法代碼,性能可以提高50倍,如果再充分挖掘循環(huán)并行化、訪存優(yōu)化、SIMD等體系結(jié)構(gòu)特性,性能甚至可以提高63000倍。

其次,工藝進步趨緩催生體系結(jié)構(gòu)創(chuàng)新,體系結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新同樣會提高計算機性能。圖靈獎獲得者 John Hennessy和 David Patterson在《計算機架構(gòu)的新黃金時代》中也提到了相關(guān)的觀點,“當摩爾定律不再適用,一種以硬件為中心的針對特定問題領(lǐng)域定制設計的計算機體系架構(gòu)方法DSAs(Domain-Specific Architectures)會成為主導”。馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)面臨的挑戰(zhàn)是存算分離帶來的通信墻等一系列問題,新型計算在機理上是存算一體化的,并且具有超高的并行性。目前谷歌、IBM、微軟、浪潮等都設立相關(guān)的研究團隊,不久可能走出實驗室實現(xiàn)真正落地。

王恩東表示,一些新的計算技術(shù),比如量子計算、光計算、生物計算等也在快速發(fā)展,將成為引領(lǐng)信息技術(shù)發(fā)展的革命性力量。

“少耗能、耗新能”是算力基礎設施綠色高效發(fā)展方向

數(shù)字經(jīng)濟在我國經(jīng)濟占比中不斷提升,算力基礎設施是數(shù)字經(jīng)濟的核心承載,王恩東認為,“少耗能、耗新能”將是未來算力基礎設施綠色高效發(fā)展的重要方向。

“少耗能,要依靠技術(shù)創(chuàng)新,特別是依靠節(jié)能技術(shù)的發(fā)展?！蓖醵鳀|強調(diào)。

能耗是創(chuàng)新技術(shù)省出來的,今天一部智能手機的性能同20年前的一套超算的性能基本相同,但是能耗已截然不同。能耗也是各類節(jié)能技術(shù)省出來的,比如高效能供電、液冷等,盡量減少在輸電、散熱等方面的不必要消耗,降低智算中心、數(shù)據(jù)中心的整體能源消耗。

耗新能源是指讓數(shù)據(jù)中心、智算中心更多消耗風電、太陽能等新能源。很大一部分互聯(lián)網(wǎng)負載,尤其是企業(yè)領(lǐng)域的負載,都是在上班時間,這個時段與風能和太陽能的生產(chǎn)時段重合度非常高,不需要儲能和峰谷調(diào)節(jié),具有先天的優(yōu)勢。這方面,整個產(chǎn)業(yè)還處于探索中,隨著中國風電和太陽能產(chǎn)業(yè)的不斷擴大和產(chǎn)品技術(shù)的不斷成熟,中國數(shù)據(jù)中心和智算中心直接用上風電、太陽能并不遙遠。

王恩東介紹,推動智算基礎設施綠色節(jié)能已在眾多行業(yè)中開展探索和實踐。比如在金融行業(yè),浪潮信息與工商銀行攜手預制化數(shù)據(jù)中心創(chuàng)新,引入光伏發(fā)電+間接蒸發(fā)冷卻技術(shù),實現(xiàn)全年超長時間的100%自然冷卻,整體PUE<1.2,運維效率提升40%;在通信領(lǐng)域,浪潮信息助力國內(nèi)某大型電信運營商,實現(xiàn)近上萬計算節(jié)點的整機柜服務器部署,采用機柜級模塊化設計,集中供電、散熱和管理,能耗降低20%,空間利用率高達90%。

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