算力网络底层技术思考

算力网络基础设施的普及是智能时代标志之一

随着5G、IoT、人工智能、工业互联网等技术的逐步成熟，“新基建”成为我们国家下一步基础设施建设的大方向。国家发改委在2020年4月对新基建的含义进行了阐述，特别是对新基建范畴的“信息基础设施”中明确提出了“算力基础设施”的概念。同期，以中国联通、中国移动等电信运营商为代表的企业，先后开始进行“算力网络”的规划与实施，一方面是响应国家在算力基础设施建设的战略规划，另一方面也是谋求运营商转型发展的问题。随着“东数西算”在2022年2月正式启动，进一步加速了全国一体化算力网络国家枢纽节点的建设步伐。在《2021-2022全球计算力指数评估报告》显示，算力指数每提高一个点，数字经济和GDP将分别增长千分之3.3和千分之1.8。算力已经成为了数字经济时代核心生产力。

算力网络的定义

中国移动定义的算力网络是“以算为中心、网为根基，网、云、数、智、安、边、端、链等深度融合、提供一体化服务的新型信息基础设施”。中国联通的定义是“指在计算能力不断泛在化发展的基础上，通过网络手段将计算、存储等基础资源在云-边-端之间进行有效调配的方式，以此提升业务服务质量和用户的服务体验”。前者定义中涉及到从“网”到“链”的多个技术的融合，后者的定义重点是将算力网络作为基础资源在云-边-端的调配方式。实施算力网络的共同目标都是“提升业务服务质量，优化用户体验”，较为具象化的愿景阐述是“使算力成为像水、电一样，可‘一点接入，即取即用’的社会级服务”。

算力与电力的对比

算力的定义

首先面临的一个问题是如何定义算力（Computing Power）？现在不少文献提到算力都会引用诺贝尔经济学奖得主Nordhaus教授给的算力的定义，即“单位时间系统输出的信息量（the amount of information delivered per second by the machine）”，这里的“信息量”是按照香农信息论中的依据状态概率（P）的定义方法，即-log2（P）比特。进一步，Nordhaus教授给出了算力的一个度量方法，称之为单位时间的标准操作数(SOPS,Standardized operations per second)，目的是为了把最终计算的值调整到与某类计算机的MIPS指标基本一致的数值，“memory”指系统中存储器的比特数，“word length”是机器字长，“add time”和“mult time”是做一次加法和乘法的时间周期数。

算力与电力的类比

电力和算力都被视为跨时代的基础设施级的驱动力。电力的广泛采用是19世纪中期发生的第二次工业革命的标志，人类正式进入了“电气时代”。电的“泛在”，只需要铺设好输送网络——电网，即可完成。电力所带来的生产力跃升来源于各种各样的终端电气设备的发明和大规模应用。简言之，电气化=电网+电气设备。电力时代可以认为是电网与电器一体化的产物。

算力网络的底层基础设施有待新技术突破

直观的理解算力网络包含两个关键部分：一是“算力”，二是“网络”。然而，“算力网络”的效力不应该是二者的简单的加和，而应该是“倍乘”，通过网络来对算力进行价值放大，承载更多的应用。缺乏算力的网络只能作为数据的传输网，而缺乏网络的算力的使用价值也将大大降低。

结语

算力网络是实现“算力”基础设施化的一个重要载体，是一整套从技术到运营的系统性技术综合的成果。如果成功落地，“新瓶装新酒”，必将会有力促进我国数字经济的跨越式发展。目前我们在构建算力网络上有较好的基础，但在技术层面也还面临一些关键挑战，特别是核心算力芯片的自主率过低，核心光电器件主要依赖进口。在“东算西数”、构建全国一体化算力基础设施等相关政策的引导下，可以看到巨大的“盘活存量、优化增量”的机遇，早日让“算力”成为普惠大众的生产力。