算力三部曲

算力三部曲

——算力●算力网络●算力经济

作者：张大坤 ，天津工业大学计算机科学与技术学院

引言

  2022年，数字经济和建设数字中国被明确写入了党的20大工作报告、“东数西算”工程全面启动；2023年，人工智能大模型、AIGC、ChatGPT等快速崛起、迅速破圈；数据量的爆发式增长对算力的需求之大前所未有。算力、算力网络和算力经济已成为社会各界关注的热词，各领域、各学派众专家学者纷纷投入其中，从各自的视角对算力、算力网络和算力经济进行定义、诠释和研究，各大企业也纷纷进入其中，大有“华山论剑”之势。

1 算力时代 谁主沉浮

1.1 什么是算力？

（1）源远流长的计算 谈到算力一词，自然就会想到计算与计算工具。追根溯源，计算本来是个数学用语，是一种将单一或复数之输入值转换为单一或复数之结果的一种思考过程；随着社会的进步，计算需求不断增加，靠人的自然力无法完成。所以人们开始研究各种“计算工具”，用以完成各种计算任务。计算工具经历了漫长的历史演变，孙凝辉院士在千名院士千场科普讲座上对此进行了梳理，如图所示。

计算的演进 （资料来源网络）

《计算的脚步》作者王元卓研究员也谈到：从早期用于计算的一根根算筹，到之后的机械式计算机、机电式计算机、电子管计算机、晶体管计算机；再到现在被我们所广泛使用的集成电路式计算机，再到“超能云终端”，计算范式已经发生了翻天覆地的变化。

（2）算力的定义及度量 算力即计算能力（Computing power，CP），诺贝尔经济学奖获得者William D. Nordhaus指出：“算力是设备根据内部状态的改变，每秒可处理的信息数据量”；广义上讲，算力具体涉及到：数据收集、传输、计算和存储能力。

（3）算力的度量与分类 算力一般用 FLOPS（Floating-point operations per second），即每秒进行的浮点运算次数来度量。例如 50 TFLOPS、100 PFLOPS，其中，T 代表每秒一万亿次，P 代表每秒一千万亿次；

早期一般将算力分为两大类，通用算力和专用算力。算力多元化的趋势非常明显，AI算力越来越受到重视，各大智算中心建设如火如荼，所以可以将算力分为：算力、超算算力、智算算力和专用算力，如图2所示。

图2 算力分类图

1.2  算力已成为核心生产力

（1）算力指数。 算力指数是共选取 32个指标，从算力、存力、运力、环境四个维度衡量算力发展的综合水平。

（2）中国算力指数 《2022—2023全球计算力指数评估报告》显示，2022年，中国整体服务器市场规模保持6.9%的正增长，占全球市场比重达25%，2017年至2022年的复合增长率达48.8%。从国家算力指数排名看，我国计算力水平位居全球第二，处于领跑者国家行列。

（3）中国算力蓬勃发展

算力作为数字经济时代新的生产力，对推动科技进步、赋能行业数字化转型、促进经济社会发展发挥着日益重要的作用。近年来，我国算力产业不断发展、创新能力日益提升，截至2022年底，我国在用数据中心机架总规模超过650万标准机架，算力总规模达到180百亿亿次/秒。我国算力产业正在蓬勃发展、融合应用深度不断拓展。

1.3   算力时代 谁主沉浮

（1）算力无处不在 算力的应用日益普及，已经渗透到社会的各行各业和普通百姓生活的方面面，从智能手机的普及就能说明这一点。算力就像空气一样充满了这个世界，算力无处不在。

（2）无算力不经济 超大规模的数据量对算力的需求也达到了前所未有的高度和强度，算力已经成为支撑数字经济持续纵深发展的重要动力。没有算力，一切数字技术无从谈起，算力在社会经济发展中的地位越来越凸显，完全有理由说“无算力不经济”。

（3）得算力者得天下 算力是数智服务的核心，算力时代已经到来。国与国的核心竞争力集中于以计算速度、计算方法、通信能力、存储能力为代表的算力，未来谁掌握了先进的算力，谁就掌握了发展的主动权。可以说“得算力者得天下”。

2  算力网络 连接东西

2.1 算力网络概述

（1）算力网络的提出 “算力网络”的概念源自华为研发的基于节点间通过算力

路由方式进行算力负载均衡的CNF（Computing First Network）协议，经讨论将其译成“算力网络”。所以CFN协议也可视为侠义的算力网络定义。

（2）算力网络的定义

定义一 算力网络，是融合了云、网、边、端、业的一体化服务生成、变更、调度、优化的模式，更加强调算力和网络融合后的架构和对数字经济发展的重要意义。

定义二 算力网络是一种根据业务需求，在云、网、边之间按需分配和灵活调度计算资源、存储资源以及网络资源的新型信息基础设施。

（3）算力网络的特征 算力网络需要满足以下4个特征：

①   资源抽象 将各种资源抽象出来，作为产品的组成部分提供给客户；

②   业务保证 以业务需求划分服务等级、屏蔽底层的差异性；

③   统一管控 统一管控云计算节点、边缘计算节点、网络资源等；

④   弹性调度 实时监测业务流量、动态调整算力资源。

2.2 算力网络与"东数西算”

（1）“东数西算”工程的启动 2022年2月，国家发改委、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局联合印发通知，同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区等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。至此，全国一体化大数据中心体系完成总体布局设计，“东数西算”工程正式全面启动。

（2）“东数西算”工程含义  “东数西算”工程，指通过构建数据中心、云计算、大数据一体化的新型算力网络体系，将东部算力需求有序引导到西部，优化数据中心建设布局，促进东西部协同联动。

（3）算力网络因“东数西算”而大火  算力网络是“东数西算”的核心技术，“东数西算”工程的全面启动，使算力网络受到各行各界的高度关注，算力网络一词随之进入大众的视野。算力网络因“东数西算”工程的启动而受到广泛重视，带来无限机遇。

2.3 算力网络未来展望

（1）“互联网下半场”中国新机遇 中国工程院院士刘韵洁教授，在中国2023算力大会上谈到，“算力网络是互联网的下半场，我国具有从算力大国走向算力强国的历史机遇”。我国在算力网络领域处于先发与主导地位，算力网络的发展，将提升我国信息通信行业的自主创新能力和国际竞争力，助力我国在全球高科技竞争中赢得主动权。抓住这个千载难逢的历史机遇是时代赋予我们的历史使命。

（2）算力网络拉动就业 中国算力网络产业链长，上游为软硬件及设备；中游为算力网络及平台，包括AI计算、边缘计算、IDC服务、网络设备、网络平台、算力安全等；下游应用于互联网、政府、服务业、电信业、金融业、制造业、教育等领域。算力网络的建设可以创造更多的就业机会，会在众多方面使普通百姓受益。

（3）算力网络发展三个阶段 随着算力与网络技术融合持续走向纵深、算网应用向千行百业持续拓展、算网产学研用共同体协作持续强化，我国算力网络正朝着高质量发展的方向不断迈进。算力网络第一个十年的发展可分为三个阶段：算网协同阶段、算网融合阶段与算网一体阶段。

3 算力经济 星辰大海

3.1 什么是算力经济？

（1）算力经济的提出  算力已经成为当今社会的核心生产力，如同20世纪70年代末提出的“科学技术是第一生产力”一样，越来越得到社会各界的共识，算力指数直接体现社会经济发展。

2018年，中国科学院计算机技术研究所研究员、第十四届全国政协委员张云泉博士率先提出了“算力经济”的概念，并指出：以计算为核心的算力经济将成为衡量一个地方经济发展程度的代表性指标和新旧动能转换的主要手段。

（2）算力经济产生背景  算力经济的提出与发展，具有其特定的历史背景。主要包括：互联网经济的繁荣、物联网经济的崛起、数字经济和绿色经济得到国家层面的高度重视，更得益于信息、通信以及人工智能等众多高新技术的快速发展。《算力：数字经济的新引擎》作者邢庆科在书中也谈到了算力经济的大背景。

（3）算力经济的定义  定义一 狭义的算力经济，包括算力生产、算力调度、算力买卖、算力消费等四个环节。只要以算力为核心生产要素和引擎，就都可以称之为算力经济； 定义二 算力经济是一套经济系统，在这个系统中，算力是串起多个行业的主线，它广泛应用于多个领域与场景，并推动整个经济环境和经济活动的变化。

3.2 算力经济与数字经济的关联及发展趋势            

（1）数字经济 数字经济和建设数字中国受到党和国家的高度重视，要谈数字经济与算力经济的关联，必要了解一下，究竟什么是数字经济。

数字经济是指直接或间接利用数据来引导资源发挥作用，推动生产力发展的经济形态。一般来说，数字经济可分为数字产业化、产业数字化，同时也包括互联网经济。

（2）算力经济与数字经济的关联  数字经济已写入党的20大工作报告中，近来算力经济一词引起关注，许多人都有一个疑问，算力经济和数字经济有什么关系？带着这个问题作者进行了思考，认为：

算力经济和数字经济是在不同层面上对近代经济形态的描述，二者既有关联又有不同。数字经济主要从大数据的角度出发考虑问题，而算力经济是从计算能力角度出发考虑问题。算力已上升为当今社会经济的新动能、新引擎，不同经济形态下的关注点各有不同，如图所示。

四种算力经济形态下的关注点

（3）算力经济发展趋势 算力经济会成为经济发展的重要抓手，成为地方政府新旧动能转换的重要手段。算力经济发展趋势具体表现为：首先，算力服务异军突起；第二，超算与AI融合创新、智算中心列入新基建；第三，GPT大模型崛起、AGI时代来临，催生模型作为服务MAAS商业模式；第四，中国算力网建设进入华山论剑时代。

3.3  算力经济 星辰大海

（1）算力-算力网络-算力经济的关联 “东数西算”工程规划了8大算力枢纽节点和10大数据中心集群，算力节点成为算力的核心载体，单独的算力节点如同“孤岛”，算力网络恰好将这些“孤岛”连接起来，算力经济就是建立在算力和算力网络之上的一种经济形态，三者（称之为算力三剑客）的关联可以用一张抽象图表达，如图所示。

算力三剑客关联图

（2）算力经济 未来畅想 算力经济的普及需要类似电力插座一样的算力插座；未来会出现类似发电厂的算力工厂，尤其是在东数西算西部新能源发达地区；网络通信公司通过实施算网融合战略转型为算力供应商；超算云公司（超算互联网）、网络通信公司（算网融合）甚至国家电网（近电厂算力中心）等分别从不同的技术途径抢占算力服务市场，鹿死谁手尚未可知；国家算网、算力调度、算力交易等方面的新型组织机构和平台的建设会有序推进；算力服务的评测标准将会确保算力服务健康发展。

（3）算力经济 星辰大海 算力服务快速崛起，东数西算工程开启算力经济时代，算力经济大潮滚滚而来。算力经济会发展到什么程度我们还无法预知，就像当年价格昂贵只有极少数人能用得起“大哥大”，发展到今天极其普及的智能手机一样，超出人们的想像！科幻小说《雪崩》中描述的“元宇宙”越来越变得可能。未来，算力经济和实体经济深度融合互动，算力经济将会使人类走向更加广阔的星辰大海。