专题丨综合算力发展现状与趋势分析
作者简介
温小振
中国信息通信研究院云计算与大数据研究所数据中心部助理工程师，主要从事数据中心在算力、储能等领域的技术研究和相关标准制定工作。
常金凤
中国信息通信研究院云计算与大数据研究所数据中心部高级业务主管，工程师，主要从事数据中心在算力、边缘计算等领域的技术研究和相关标准制定工作。
吴美希
中国信息通信研究院云计算与大数据研究所数据中心部副主任，工程师，主要从事数据中心在算力、绿色发展等领域的政策支撑、技术研究和相关标准制定工作。
论文引用格式：
温小振, 常金凤, 吴美希. 综合算力发展现状与趋势分析[J]. 信息通信技术与政策, 2024, 50(2): 7-11.
综合算力发展现状与趋势分析
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）
摘要：随着数字经济的快速发展，综合算力作为支撑各种应用和服务的新型生产力，其重要性日益凸显。首先，对综合算力的概念、重要性以及发展现状进行了分析和研究；其次，从算力形式、运力性能、存储技术等维度对综合算力的发展趋势进行了展望；最后，提出了推动综合算力高质量发展的相应建议。
关键词：综合算力；算力；存力；运力
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。
图1 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。
图2 2017—2022年我国存储容量年增量
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。
5 结束语
当前，我国已经迈入算力需求日益增长、技术发展迅猛的新时代。在这个过程中，挑战与机遇并存。未来，我国算力产业各方应继续深化研究，把握综合算力的发展趋势，加强算力产业技术创新与应用，以应对各种可能出现的问题，从而实现综合算力的最大化利用。
Analysis of current situation and trend of comprehensive computing power development
WEN Xiaozhen, CHANG Jinfeng, WU Meixi
(Cloud Computing & Big Data Research Institute, China Academy of Information and Communications Technology, Beijing 100191, China)
Abstract: With the rapid development of the digital economy, the importance of comprehensive computing power as a new type of productivity supporting various applications and services is increasingly prominent. Firstly, this article introduces the concept and importance of comprehensive computing power, and analyzes the current development situation of comprehensive computing power. Then, it looks forward to the development trend of comprehensive computing power in the dimensions such as computing power form, transportation performance, and storage technology. Finally, it puts forward corresponding suggestions to promote the high-quality development of comprehensive computing power.
Keywords: comprehensive computing power; computing power; storage power; transportation power
本文刊于《信息通信技术与政策》2024年 第2期
主办：中国信息通信研究院
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