数字经济算力比拼:从东数西算到算网融合

数字经济下,工业互联网、智能制造的底座是云计算和网络。云计算和网络是新型基础设施。2月启动的“东数西算”工程,目标是在我国西部大规模建设数据中心,既支撑东部算力需求,也带动西部发展。

数据中心、云计算、大数据一体化的新型算力网络体系构建,已经并将面临的一个重大趋势是“算网融合”。

所谓算网融合,是以通信网络设施与异构计算设施融合发展为基石,将数据、计算与网络等多种资源进行统一编排管控,实现网络融合、算力融合、数据融合、运维融合、能力融合以及服务融合的一种新趋势和新业态。

中国信通院技术与标准研究所互联网中心主任田辉认为,算力已经比流量更宝贵。

算力比流量更宝贵

数字化是产业经济全面演进的一个重要特征。以数字化为基础的新型基础设施已经是实体经济全面升级,打造新模式、新业态的一个重要基石。

数字经济条件下,生物识别、智能医疗、智能制造等智慧场景不断涌现,更多的个人、社会信息进入数字化,带来了海量的应用数据,也形成了与日俱增的算力处理需求。

研究显示,预计到2030年,仅无人驾驶、区块链、物联网、AR/VR这四个方向的应用场景算力需求,将同比2018年提升300倍,其中,要求高实时性的高效算力即将成为智能场景的主要特征。

高效算力也得到了世界主要国家的认同。2020年全球算力总规模达到了429 EFlops(每秒浮点运算次数),同比增速39%;中国算力在2020年与美、欧、日并驾齐驱,总体位于第一梯队。

算力已经成为比流量更加宝贵的基础资源。

“新的算力提升,已经从简单的大机器竞赛,升级为算力资源、算力网络和算力系统于一体的算力基础设施之间的竞争。”田辉说。

但是,重复性的资源堆砌,是否就可以在这一次国家间的算力比拼中,赢得优势呢?答案是否定的。

算力供需失衡

算力是充分市场竞争行业。数据中心能耗高、数据资源利用效率不足、区域发展不协调、算力不均衡等,是行业共识。

尤其是数字化、智能化加速,算力供需关系失衡更为凸显。

究其原因,一方面,多年来的算力建设,主要聚焦于单点算力突破,传统计算行业缺少对算力连接的关注,更没有从端到端的视角来审视算力服务的便捷性和必要性。

另一方面,对于算力传输网络做简单的扩容,无法满足泛在化的计算需要,这导致出现一系列的算力资源相对过剩也就是算力孤岛问题,以及算力资源全局不足的现象并存。

对于IT行业来说,这是一个重要的挑战。这促使多样性计算朝着网络化发展,也就是计算网络化。

对于CT行业来说,一个永恒的命题是如何摆脱管道商的宿命。

充分发挥通信网络的全局调度效应和联通效应,加速通信网络朝着计算化的方向发展,有助于提升连接服务的合作内涵,构建新的发展契机,推动网络朝着智能化全面演进。因此,网络计算化成为通信行业的一个重要方向。

所以,“算网融合已经成为协同‘计算+网络’技术全面发展的重要手段。”田辉指出。

什么是算网融合

算网融合就是要推动“计算”与“网络”从架构到业务的深度融合。

算网融合是以通信网络设施与异构计算设施融合发展为基石,将数据、计算与网络等多种资源进行统一编排管控,实现网络融合、算力融合、数据融合、运维融合、能力融合以及服务融合的一种新趋势和新业态。

从架构上看,算网融合提出了一整套“4+6”的合作体系,即:四大层次,6大融合。

四大层次是:算网设施、算网平台、算网应用、算网安全。

算网设施负责多元算力的感知、联接与协同,能够实现网络融合、数据融合以及算力融合。

算网平台以开放化的安全保障、智能管理和服务编排为目标,能够实现运维融合、能力融合以及服务融合。

算网应用和算网安全,采用内生安全的架构设计,面向各垂直行业,能够满足泛在连接、高效算力、安全可信的应用需求。

六大融合包括:

服务融合:形成连接即服务、算力即服务以及安全即服务的新型服务模式,提供云、算、网、安一体的融合运营平台,为客户提供一键式电商化服务,客户可以订购云、算力、网络、安全等各种服务,并可以实时了解服务提供进度,服务提供质量等各项内容。

能力融合:包含意图感知、数字孪生、敏捷运维、安全交易、故障监控、弹性服务、连接保障以及安全内生等算网平台的能力集,根据用户对服务需求的不同,提供差异化的能力组合;

运维融合:通过将所有网络、计算、存储资源进行池化,资源协同编排,与确定性技术、智能运维技术与算力度量技术的创新应用,可以快速集成、统一编排、统一运维,提供融合的、智能化的运维体系;

数据融合:算网融合中各种采集数据、配置数据、安全数据、日志数据等集中在数据池中,形成数据中台,充分发挥AI能力,基于大数据学习和分析,提供安全、运维等多种智能服务;

算力融合:对CPU、GPU等异构算力提供算力管理、算力计算、算力交易以及算力可视等能力,通过算力分配算法、区块链等技术实现泛在算力的灵活应用和交易,满足未来各种业务的算力诉求,将算力相关能力组件嵌入到整体框架中;

网络融合:集成云、网、边、端,形成空天地海一体化融合通信。

与云网融合的区别

早在算网融合提出之前,云网融合已经提出并承载着加快网络智能化创新发展的重要使命。那么二者是何关系?

田辉表示,算网融合是云网融合的下一个发展阶段。比对云网,算网融合了更多的创新发展内涵,在演进目标、算力类型、关键技术等方面,提出了全新的要求。

在演进目标环节,算网融合不同于一栈式入云的连接需要,算网融合关注与应用和服务更加紧密的合作内涵——像水电一样普适的高效算力服务。

在算力类型部分,算网融合扩大了云网对于云化算力的关注,强调多元算力、多维算力的异构统一。

在关键技术部分,云网融合关心云调网,网随云,研究重心落在资源协同方面。但是,算网融合强调统一的算力度量,全局的算力调度和弹性按需的算力编排,重心不仅仅停留在资源部分,扩大到了应用和服务层面的全面协同。

因此,算网融合是更接近智能原生的一个发展阶段。

简明历程

技术方面,2021年,可以看成是算网融合全面发力的元年。年内,国内主要机构动作频频。

2021年,IMT-2030(6G)推进组发布了《6G网络架构愿景及关键技术展望》白皮书,60多次提到算力,13次提到算力网络,这标志者算力网络已经成为6G的关键技术。

中国移动在2021年全球合作伙伴大会主论坛成立了算力网络产业联盟。同期发布了《中国移动算力网络白皮书》,向业界提出算力网络的发展倡议。

中国信通院成立专门的算网融合研究团队。2022年初,依托中国通信标准化协会CCSA,中国信通院牵头发起“算网融合产业及标准推进委员会”,同时,联合北航、三大运营商、声学所等11家单位,共同成立国内首个专门开展算网融合研究工作的标准工作组,目前已经在推动多个关键技术体系的标准研制工作。

中科院信息所发起成立了“AI算力网络”和“AI计算中心发展白皮书”。

中国联通于2020年即牵头成立了“算力网络产业联盟”,截至2021年,连续三年发布了算力网络白皮书。

政策方面,截止到2021年12月,聚焦算网融合方向,国内已经初步形成自顶向下的政策布局。

2020年,国家发改委明确新基建的内涵,建设集算力、网络、新技术于一体的新型信息基础设施。

2021年,“十四五”规划明确指出要统筹传统基础设施和新型基础设施,打造现代化基础设施体系。

在实施层面,“东数西算工程”启动后,国家发改委、工信部先后出台《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》和《新型数据中心发展三年行动计划》,均明确了加速新一代算力基础设施的研究和建设。

在各省市规划层面,上海、北京、山东、张家口、山西,明确打造融合“计算”+“网络”与一体的新网络、新设施和新平台。

在产业生态层面,对标服务、技术和设施,供需双方纷纷发力。

在供给侧,国内多家设备提供商、方案提供商和能力集成商纷纷加紧布局。阿里、腾讯、百度等多家提供商,面向算网融合,明确投入千亿级资金,用于全面升级基础的计算/网络能力。中国移动也正式发布了伙伴计划。

在标准研制方面,依托ETSI、ITU-T、IETF,近几年来国内机构牵头开展了一系列的国际、国内标准研制工作。

挑战

田辉指出,算网融合仍然是一个非常前瞻的研究领域,还有很多需要应对的挑战。

首先是产业生态。算网领域涉及互联网、通信、计算等多个领域和专业,产业规模庞大、产业链条复杂。行业亟需融通政产学研用各方力量,凝聚共识,打造一个高效的合作平台。

第二是产品现状。算网涉及产品数量多、分布广、类型丰富,跨厂商、跨应用、跨地域现象严重,现有的解决方案难以统合这些差异。因此有必要加快建设统一开放的应用创新平台,在架构、能力、协议等方面加速技术验证节奏。

第三是标准。尽管国内运营商已经走在前面,发起了一系列的规范化研制工作,但是,现有的计算领域、行业用户、互联网行业并没有深度参与其中,另一方面,已有的标准研制,重心仍然在网络计算化方面,对于计算网络化的思考不够全面,行业需要完善的标准体系来支撑。

第四是商业模式。算网融合涉及应用场景中多,场景需求差异巨大,服务来源多样繁杂,因此,如何利用多样化的服务能力满足差异化的应用需求,构建创新的商业模式和部署模式。

建议

一是多方协作积极构建开放合作产业平台。需要从政策法规、市场培育、产业引导、科技投入等方面加强政府引导,充分发挥标准组织与产业联盟积极推进算网融合标准化进程,规范产业发展。

第二条建议是需要推进标准顶层设计,开放的心态,构建国际化的影响力。

第三条建议是在建立健全算网融合技术标准体系基础上,需加速建设统一技术验证与应用创新平台。

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