王恩東：做強做優做大數字經濟需要強健的算力底座

我國數字經濟的蓬勃發展，對構建現代化經濟體系、實現高質量發展的支撐作用不斷凸顯。為推動數字經濟發展，有關部門陸續出台系列舉措，加快構建以算力和網絡為核心的新型基礎設施體系。今年5月，國家發改委、工信部等四部門聯合印發《全國一體化大數據中心協同創新體系算力樞紐實施方案》，明確提出佈局全國算力網絡國家樞紐節點，啓動實施“東數西算”工程；7月，工信部印發《新型數據中心發展三年行動計劃（2021-2023年）》，計劃用3年時間基本形成佈局合理、技術先進、綠色低碳、算力規模與數字經濟增長相適應的新型數據中心發展格局。

“一系列的政策和舉措具有很強的戰略性、引領性和創新性，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展戰略意義、信息通信企業如何對接國家規劃、怎樣實現綠色高效發展等問題進行權威解讀。

從四個方面推動算力發展

王恩東認為，相關算力企業需要認真貫徹落實國家發展算力樞紐的統籌佈局，圍繞國家樞紐節點建設的九項重點任務要求，在算力技術創新、算力樞紐平台建設、算力服務水平提升、算力產業生態鏈構建等方面，積極參與新型基礎設施建設。他對此進行了詳細闡述。

首先，在推動算力技術創新層面，堅持需求導向，圍繞重點領域持續創新。 同其它基礎設施產業不同，IT是一個高度創新的產業，技術迭代遠快於其他領域，因而，要加大服務器芯片、算力系統、融合架構、高速互聯、綠色節能等領域技術創新，不斷開發和升級場景化計算力方案。一方面，要滿足大型、超大型數據中心集約高效發展的需求。另一方面，也要滿足現有數據中心的綠色節能升級改造的需求。推動數據中心、智算中心的更新迭代，為活躍的數字經濟打造先進的算力底座。

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

第三，在提升算力服務水平層面，算力調度和運營能力兼顧。 通過發展領先的智算中心調度系統、雲數據中心操作系統，加強多雲、雲邊、雲網協同算力資源調度能力；同時結合電信、雲服務運營商領先的運營能力，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、跨地域、跨層級的算力資源調度能力；此外，還要考慮對多種應用場景的支持，既要提升骨幹樞紐節點巨量算力處理能力，也要加強近線、邊緣場景的即時計算響應能力。

第四，在推動算力產業生態鏈構建層面，建設多元生態，打造有全球競爭力的計算產業鏈。 一是把技術到應用的產業鏈條理順激活，從體系結構、芯片設計、系統設計、系統軟件、開發環境等各個領域形成分工明確又協同靈活的局面，同時要“引進來，走出去”，讓中國的計算產業參與全球分工，把全球領先的計算技術和經驗引進來，讓先進的計算產品走出去，不斷提升中國在全球產業中的話語權。二是要加快推動開放標準建設，通過統一的、規範的標準，加快計算產業的發展，讓不同產業環節的銜接更順暢，讓算力到應用的轉變更快捷。

算力網絡是計算和網絡融合的重要錨點

隨着算力基礎設施從點狀數據中心到網狀的算力樞紐網絡逐步演進，算力網絡正在成為新型基礎設施的重要組成部分。王恩東認為，算力網絡作為計算和網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絡基礎設施結合在一起，形成了未來新型的算力融合基礎設施。對於算力網絡的發展，王恩東提出了三點建議。

首先，算力網絡的建設佈局要與電網、城市基建形成有效協同。 “應用在哪裏，算網覆蓋到哪裏”，既要保證對東部地區近線、高併發的應用需求提供充沛的算力；同時發揮西部地區電力資源充沛、自然温度較低的優勢，將算力網絡節點、智算中心適當佈局。此外“東數”也要考慮西電東輸的壓力，“西算”要考慮“東數西傳”的骨幹網絡承載能力。

其次，算力網絡在保證技術先進性的同時，也需要適度超前規劃佈局，以支撐數字經濟的高質量發展。 算力網絡建設屬於新基建的範疇，具有很多不可量化、經濟效益之外的潛在社會效益。

第三，要重視產業鏈的分工和上下游的協同。 各個環節需要專業分工，更需協作，滿足集約、綠色、互聯互通的整體需求。

2021年11月，《中國移動算力網絡白皮書》發佈，中國移動向業界提出算力網絡發展倡議。對此，王恩東認為，中國移動提出的算力網絡，從目標願景、場景展望、發展路徑和關鍵技術等方面系統闡述了算力網絡的全新理念，向業界展示了中國移動算網共生髮展的新藍圖，對於支撐國家新型算力樞紐設施建設和“東數西算”工程，助力數字中國、智慧社會發展戰略落地具有重要的產業促進和實踐指導意義。

王恩東表示：“希望中國移動能夠發揮自身的技術積累、場景覆蓋、運營服務等方面的優勢，以算為中心、以網為根基，推動‘網、雲、數、智、安、邊、端、鏈’等多技術、全場景能力的融合創新，與業界領先的夥伴攜手打造數字經濟、算力樞紐的核心引擎。”

關注算力提升兩大突破點

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

首先，馮諾依曼架構尚有較大的優化空間可挖掘。 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製程技術已經開始普及，下一代工藝也在研發中，先進工藝和先進封裝技術將繼續支撐經典計算機的算力持續提升。另一方面，上層軟件對底層晶體管資源的利用尚不充分。計算機性能的提升並不僅僅依賴於硬件技術的發展，也需要從軟硬件一體化的角度來重新思考。通過創新軟件技術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語言重寫當前基於Python語言實現的矩陣乘法代碼，性能可以提高50倍，如果再充分挖掘循環並行化、訪存優化、SIMD等體系結構特性，性能甚至可以提高63000倍。

其次，工藝進步趨緩催生體系結構創新，體系結構的創新同樣會提高計算機性能。 圖靈獎獲得者 John Hennessy和 David Patterson在《計算機架構的新黃金時代》中也提到了相關的觀點，“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域定製設計的計算機體系架構方法DSAs(Domain-Specific Architectures)會成為主導”。馮諾依曼體系結構面臨的挑戰是存算分離帶來的通信牆等一系列問題，新型計算在機理上是存算一體化的，並且具有超高的並行性。目前谷歌、IBM、微軟、浪潮等都設立相關的研究團隊，不久可能走出實驗室實現真正落地。

王恩東表示，一些新的計算技術，比如量子計算、光計算、生物計算等也在快速發展，將成為引領信息技術發展的革命性力量。

“少耗能、耗新能”是算力基礎設施綠色高效發展方向

數字經濟在我國經濟佔比中不斷提升，算力基礎設施是數字經濟的核心承載，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展的重要方向。

“少耗能，要依靠技術創新，特別是依靠節能技術的發展。” 王恩東強調。

能耗是創新技術省出來的，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。能耗也是各類節能技術省出來的，比如高效能供電、液冷等，儘量減少在輸電、散熱等方面的不必要消耗，降低智算中心、數據中心的整體能源消耗。

耗新能源是指讓數據中心、智算中心更多消耗風電、太陽能等新能源。很大一部分互聯網負載，尤其是企業領域的負載，都是在上班時間，這個時段與風能和太陽能的生產時段重合度非常高，不需要儲能和峯谷調節，具有先天的優勢。這方面，整個產業還處於探索中，隨着中國風電和太陽能產業的不斷擴大和產品技術的不斷成熟，中國數據中心和智算中心直接用上風電、太陽能並不遙遠。

王恩東介紹，推動智算基礎設施綠色節能已在眾多行業中開展探索和實踐。比如在金融行業，浪潮信息與工商銀行攜手預製化數據中心創新，引入光伏發電+間接蒸發冷卻技術，實現全年超長時間的100%自然冷卻，整體PUE＜1.2，運維效率提升40%；在通信領域，浪潮信息助力國內某大型電信運營商，實現近上萬計算節點的整機櫃服務器部署，採用機櫃級模塊化設計，集中供電、散熱和管理，能耗降低20%，空間利用率高達90%。