計(jì)算機(jī)行業(yè)算力網(wǎng)絡(luò)深度報(bào)告：全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)加速

計(jì)算機(jī)行業(yè)算力網(wǎng)絡(luò)深度報(bào)告：全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)加速一、全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)逐步深化，算力有望成為普惠大眾的基礎(chǔ)資源1.1AI與政策推動(dòng)，全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)有望加速1.1.1國(guó)家政策持續(xù)推動(dòng)全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)相關(guān)政策有望持續(xù)出臺(tái)。算力網(wǎng)絡(luò)已成為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域之一，利好政策持續(xù)出臺(tái)，未來行業(yè)發(fā)展前景廣闊。2020年12月，《關(guān)于加快構(gòu)建全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系的指導(dǎo)意見》首次提出全國(guó)范圍內(nèi)數(shù)據(jù)中心形成布局合理、綠色集約的一體化格局。2021年7月，工信部發(fā)布《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023年）》，計(jì)劃建設(shè)全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)。2022年2月，發(fā)改委發(fā)布《國(guó)家發(fā)展改革委等部門關(guān)于同意京津冀地區(qū)啟動(dòng)建設(shè)全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)的復(fù)函》，標(biāo)志著“東數(shù)西算”工程正式啟動(dòng)，我國(guó)算力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展揚(yáng)帆起航。2023年2月，中共中央、國(guó)務(wù)院發(fā)布《數(shù)字中國(guó)建設(shè)整體布局規(guī)劃》，將數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施列為數(shù)字中國(guó)建設(shè)的兩大底座之一。2023年4月17日，科技部啟動(dòng)國(guó)家超算互聯(lián)網(wǎng)工作，成立了國(guó)家超算互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合體。預(yù)計(jì)到2025年，國(guó)家超算互聯(lián)網(wǎng)將形成總體布局，成為數(shù)字中國(guó)建設(shè)的“高速路”。我們認(rèn)為，全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)相關(guān)政策有望持續(xù)出臺(tái)。1.1.2東數(shù)西算”拉開全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)序幕2022年2月，作為算網(wǎng)建設(shè)開始的“東數(shù)西算”正式啟動(dòng)。2022年2月17日，國(guó)家發(fā)改委、中央網(wǎng)信辦、工業(yè)和信息化部、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)通知，同意在京津冀、長(zhǎng)三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內(nèi)蒙古、貴州、甘肅、寧夏等8地啟動(dòng)建設(shè)國(guó)家算力樞紐節(jié)點(diǎn)，并規(guī)劃了10個(gè)國(guó)家數(shù)據(jù)中心集群。至此，全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心體系完成總體布局設(shè)計(jì)，“東數(shù)西算”工程正式全面啟動(dòng)。1.1.3AI浪潮推升算力需求，實(shí)現(xiàn)智能技術(shù)規(guī)模化需首要實(shí)現(xiàn)算力普惠機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)入大模型時(shí)代，ChatGPT

等通用大模型的訓(xùn)練迭代極大拉動(dòng)對(duì)智能算力的需求。模型成功部署后，推理也將需要大量智能算力做支撐。從模型訓(xùn)練角度來說，據(jù)J.Sevilla等發(fā)布的文章《ComputeTrendsAcrossThreeErasofMachineLearning,"2022InternationalJointConferenceonNeuralNetworks(IJCNN)》，機(jī)器學(xué)習(xí)的訓(xùn)練計(jì)算大概可以分為三個(gè)時(shí)期。第一個(gè)時(shí)期為2012年之前，訓(xùn)練算力大致遵循摩爾定律，約每20個(gè)月翻一番。而進(jìn)入深度學(xué)習(xí)時(shí)代，算力翻倍的速度加速至5-6個(gè)月。2015-2016年左右開啟了大模型時(shí)代，在這個(gè)時(shí)期，計(jì)算量增長(zhǎng)變慢，翻倍時(shí)間約為10個(gè)月。但整體的訓(xùn)練計(jì)算量比深度學(xué)習(xí)時(shí)代的系統(tǒng)大2到3個(gè)數(shù)量級(jí)(OOM)。從2022年底，隨著ChatGPT成功帶來的新一代AI浪潮，國(guó)內(nèi)外Bert、GPT4、文心一言等通用大模型相繼發(fā)布。這些大模型的訓(xùn)練需要千億、甚至萬(wàn)億級(jí)參數(shù)，以及上千GB的高質(zhì)量數(shù)據(jù)，大模型的訓(xùn)練迭代將極大地拉動(dòng)了智能算力的需求。另外，日后隨著模型的成熟落地和推廣，模型推理所需的智能算力也將逐漸增加，占比不斷提高。除了通用大模型的訓(xùn)練，垂直行業(yè)大模型的訓(xùn)練、基于通用大模型的微調(diào)的行業(yè)應(yīng)用也需要大量的智能算力做支撐。垂直行業(yè)的大模型訓(xùn)練也需要大量的智能算力，另外，基于大模型的多場(chǎng)景應(yīng)用也不斷拓展。AI滲透千行百業(yè)，拉動(dòng)智能算力規(guī)模高速增長(zhǎng)。2022年，各行各業(yè)的AI應(yīng)用滲透度都呈不斷加深的態(tài)勢(shì)，尤其是在金融、電信、制造以及醫(yī)療領(lǐng)域，為實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)、保持強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)力、從而占據(jù)更大的市場(chǎng)份額，企業(yè)紛紛入局AI領(lǐng)域，通過新技術(shù)提升傳統(tǒng)業(yè)務(wù)用戶體驗(yàn)，人工智能應(yīng)用增長(zhǎng)迅速。據(jù)IDC和浪潮信息聯(lián)合發(fā)布的《2022-2023中國(guó)人工智能計(jì)算力發(fā)展評(píng)估報(bào)告》，預(yù)計(jì)到2023年年底，中國(guó)將有50%的制造業(yè)供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)采用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)體驗(yàn)提升。在未來，隨著AI技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)行業(yè)賦能作用日益凸顯，催生出更大智算需求成為必然。AI應(yīng)用存在此長(zhǎng)尾效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化首要實(shí)現(xiàn)算力普惠。孫凝暉院士在演講中提出，AIGC

帶來人工智能產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)，而智能技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用具有典型長(zhǎng)尾問題，即具備強(qiáng)AI能力的強(qiáng)勢(shì)部門（網(wǎng)安、九院九所和氣象局等）、科研院校與大中企業(yè)只占據(jù)算力需求主體的大約20%，另外80%則均為中小微企業(yè)，這類主體受限于公司規(guī)模與預(yù)算，往往難以接入算力資源、或受限于算力的高昂價(jià)格，從而難以在AI時(shí)代浪潮中獲得發(fā)展紅利。因此，要實(shí)現(xiàn)智能技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用，讓人工智能產(chǎn)業(yè)既“叫好”也“叫座”，需要大量便宜、易用的智能算力，讓中小微企業(yè)也能方便、便宜地使用算力。因此實(shí)現(xiàn)算力普惠，一方面可以支持先進(jìn)科技發(fā)展，賦能更多產(chǎn)業(yè)AI化，同時(shí)還能讓AI走入千家萬(wàn)戶，達(dá)成AI普惠。1.2綠色、普惠、賦能高質(zhì)量發(fā)展，算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)勢(shì)在必行1.2.1建設(shè)算網(wǎng)可充分利用西部資源與氣候條件，促進(jìn)算力綠色環(huán)?；扇∏鍧嵞茉垂╇姟⒆匀唤禍氐确椒ㄊ菙?shù)據(jù)中心減少碳排放的關(guān)鍵。從供給側(cè)來說，數(shù)據(jù)中心可以通過采用節(jié)能技術(shù)，使用清潔能源等方式改善碳排放過量等問題。另一方面，用自然方式降溫輔助制冷能夠有效減少數(shù)據(jù)中心耗能。各大云廠商為了服務(wù)器降溫也各顯神通，如騰訊在貴安的隧洞內(nèi)建立了一個(gè)綠色高效的災(zāi)備數(shù)據(jù)中心，微軟曾在將數(shù)據(jù)中心投放到蘇格蘭附近的北海中，海蘭信打造海底數(shù)據(jù)中心。我國(guó)西部地區(qū)具備充沛清潔能源和適宜氣候地理?xiàng)l件，建立全國(guó)一體化算網(wǎng)可供給環(huán)保綠色的算力資源。我國(guó)中西部地區(qū)具備豐富的風(fēng)電、光伏、水電等清潔能源，顯著減少碳排放。同時(shí)，西部地區(qū)適宜的氣候與地理?xiàng)l件還為散熱、制冷等環(huán)節(jié)提供了天然環(huán)境，以烏蘭察布市為例，只有4.3攝氏度的年平均氣溫意味著每年有近10個(gè)月可以不使用設(shè)備，而是利用環(huán)境實(shí)現(xiàn)自然冷卻，更加適合數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，利于達(dá)成“雙碳”目標(biāo)。因此，建立全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)，可將算力資源的生產(chǎn)重心放在氣候適宜的西部地區(qū)，充分利用其豐富的清潔資源和適宜的氣候條件，助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，在保護(hù)環(huán)境的前提下實(shí)現(xiàn)算力快速發(fā)展。1.2.2助力解決東西部供需不平衡問題，降低算力價(jià)格算網(wǎng)建設(shè)可有效解決算力東西供需不平衡的現(xiàn)狀，同時(shí)可利用低廉電價(jià)降低算力價(jià)格。目前，我國(guó)東西部算力供需失衡，數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展和數(shù)據(jù)資源的產(chǎn)生主要集聚在我國(guó)的東部地區(qū)，而西部地區(qū)則有著較為充沛的土地、能源資源。然而，算力需求大的東部地區(qū)土地、能源等資源緊張，而資源充裕的西部地區(qū)可提供綠色低價(jià)的算力資源，具備發(fā)展數(shù)據(jù)中心、承接?xùn)|部算力需求的潛力。例如我國(guó)上海等東部地區(qū)信息產(chǎn)業(yè)高度發(fā)達(dá)，是計(jì)算需求最旺盛的地區(qū)，然而其較高的電費(fèi)和土地價(jià)格導(dǎo)致東部地區(qū)算力成本高昂。貴州、內(nèi)蒙等中西部算力需求較低，但其較低的電力成本和土地價(jià)格更適合算力基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。而通過建設(shè)全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)，可以將東部地區(qū)算力需求有序引導(dǎo)到西部，優(yōu)化數(shù)據(jù)中心建設(shè)布局、推動(dòng)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展，讓西部城市也可享受算力發(fā)展帶來的機(jī)會(huì)與紅利。1.2.3提供普惠算力，賦能科技與產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展建立算力網(wǎng)絡(luò)，發(fā)揮“乘數(shù)效應(yīng)”助力經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。無論是在傳統(tǒng)行業(yè)、還是在數(shù)據(jù)重要性日益凸顯下催生出的新興行業(yè)中，算力網(wǎng)絡(luò)的建立都能在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中起到“催化劑”的作用。在傳統(tǒng)行業(yè)領(lǐng)域中，隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，數(shù)字化轉(zhuǎn)型成為不可逆轉(zhuǎn)的時(shí)代趨勢(shì)，算力網(wǎng)絡(luò)提供隨取隨用的算力資源，與其他生產(chǎn)要素協(xié)同推進(jìn)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，展現(xiàn)出的乘數(shù)效應(yīng)使其成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“放大器”。同時(shí)算力基礎(chǔ)設(shè)施化為新型智能產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展提供了基礎(chǔ)資源，有效降低智能計(jì)算相關(guān)行業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，自動(dòng)駕駛、智慧城市等智算應(yīng)用場(chǎng)景轉(zhuǎn)為現(xiàn)實(shí)的可能性得到展現(xiàn)，為更多先進(jìn)技術(shù)的商業(yè)化落地提供良好的發(fā)展環(huán)境，國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展被注入了新的蓬勃活力。算力網(wǎng)絡(luò)不僅助力新老產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，同時(shí)在其從理論走向現(xiàn)實(shí)、進(jìn)而實(shí)現(xiàn)商業(yè)化落地的過程中，也催生了新興技術(shù)的誕生和迭代，有效拓展智能計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域，賦予數(shù)字行業(yè)發(fā)展更多可能性。算力有望成為基礎(chǔ)資源，普惠中小企業(yè)及個(gè)人。在算力無法流通、成本昂貴的情況下，資源壟斷自然形成，算力資源被大量掌控在大型企業(yè)當(dāng)中。建立算力資源基礎(chǔ)設(shè)施，達(dá)到隨取隨用的同時(shí)降低算力資本，不僅僅能夠賦能政府的公共服務(wù)，同時(shí)可以使中小企業(yè)、乃至個(gè)人都受益于智能化，打破“強(qiáng)者恒強(qiáng)”的算力格局。美國(guó)推行《國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施行動(dòng)計(jì)劃》為三十年科技發(fā)展奠定基礎(chǔ)。中國(guó)推動(dòng)算力網(wǎng)絡(luò)，有望在新時(shí)代浪潮中奪得先機(jī)。美國(guó)于1993年宣布實(shí)施《國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施行動(dòng)計(jì)劃》，建立了全球的信息標(biāo)準(zhǔn)，為美國(guó)科技全方位的蓬勃發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。而現(xiàn)在，我國(guó)把握時(shí)代發(fā)展大方向，在算力網(wǎng)絡(luò)方面率先發(fā)力，積極探索路線、制定綱領(lǐng)與標(biāo)準(zhǔn)，借助舉國(guó)體制優(yōu)勢(shì)持續(xù)推進(jìn)。算力網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)為科學(xué)計(jì)算、航空航天、軍工等行業(yè)提供發(fā)展動(dòng)力，使中國(guó)在新時(shí)代浪潮中奪得先機(jī)。1.3算力網(wǎng)絡(luò)：一點(diǎn)接入，即取即用1.3.1算力網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)賦能算力作為基礎(chǔ)資源普惠大眾算力要成為像水、電一樣的公共資源，需要由算力網(wǎng)絡(luò)扮演路、橋的角色。算力應(yīng)該是水、電一樣普惠大眾、隨取隨用的公共基礎(chǔ)資源，早在1961年，美國(guó)教授

JohnMcCarthy

就將算力類比為電話服務(wù)，可以隨取隨用。到了1990年，美國(guó)IanFoster教授將算力與電力類比，提出算力是一種公共服務(wù)。今天，我們來到了數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代，算力將成為水、電一樣普惠大眾、隨取隨用的公共基礎(chǔ)資源，為社會(huì)高效發(fā)展賦能，最終實(shí)現(xiàn)“網(wǎng)絡(luò)無所不達(dá)、算力無所不在、智能無所不及”的社會(huì)愿景。而為實(shí)現(xiàn)這一愿景，需通過算網(wǎng)來整合并調(diào)度各方算力資源，并分配給個(gè)需求方。1.3.2計(jì)算場(chǎng)景愈加豐富，需求多元化對(duì)算網(wǎng)架構(gòu)提出新要求計(jì)算場(chǎng)景愈發(fā)豐富，不同應(yīng)用對(duì)算力精度、延遲、帶寬等提出不同需求。算力作為邏輯資源，本身與水電等標(biāo)準(zhǔn)化資源相比就更加復(fù)雜、具備更多維度，而技術(shù)的發(fā)展催生了豐富的計(jì)算場(chǎng)景，不同的行業(yè)、應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)算力更提出了不同的需求，進(jìn)一步增加了構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度。例如，天體物理、氣象研究、航空航天等高精尖科研領(lǐng)域需要能夠支持復(fù)雜運(yùn)算、性能高的雙精度算力，即超算算力。而無人駕駛、智慧交通等AI主要用于處理語(yǔ)音、圖片或視頻等，單精度、半精度、甚至整型的計(jì)算即可滿足應(yīng)用需要。而一些產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的場(chǎng)景對(duì)精度要求不高，通用算力（基礎(chǔ)算力）即可滿足需求。除了算力精度，不同的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)帶寬和延時(shí)也提出了不同的需求。例如，需要實(shí)時(shí)渲染的游戲、自動(dòng)駕駛決策、遠(yuǎn)程手術(shù)、工業(yè)控制等領(lǐng)域?qū)ρ舆t的要求非常高，而模型訓(xùn)練等場(chǎng)景則對(duì)延遲沒有很高要求。同時(shí)，基于AR、VR等渲染場(chǎng)景，模型訓(xùn)練、超算類等場(chǎng)景對(duì)大帶寬的需求較高，工控、物聯(lián)網(wǎng)采集等則對(duì)帶寬要求不高。1.3.3算力網(wǎng)絡(luò)：云邊端節(jié)點(diǎn)全連接，動(dòng)態(tài)感知、靈活調(diào)度算力網(wǎng)絡(luò)：云邊端節(jié)點(diǎn)全連接，動(dòng)態(tài)感知、靈活調(diào)度。算力網(wǎng)絡(luò)是通