算力服务产业发展态势——国际、国内和产业链

来源:中国信息通信研究院


随着元字宙、人工智能、虚拟现实等新技术高速发展,计算精度不断提升,数据量显著增长,驱动算力规模与计算效率不断提升。据中国信通院《中国算力发展指数白皮书 (2022年)》统计,截至 2021年底,全球数据总产量达 67ZB,我国数据总产量达到 6.6ZB,全球算力总规模达 615EFLOPS,2030 年全球数据将达到 YB 级别。但在摩尔定律逐渐失效的背景下,通过堆叠和升级算力基础设施实现算力规模增长及效能提升已经面临瓶颈,各国纷纷开始探索通过算力服务化进一步实现算力基础设施转化成有效算力以支撑算力应用,算力服务的发展在全球的驱动下进入快车道,正在逐渐形成算力服务产业链。

一、各国纷纷以云为基布局算力服务,拉开新一轮科技竞赛序幕

       全球各国在算力服务的建设布局,体现在政策、技术、产业三个方面。

政策方面,各国出台相应政策提前布局算力服务储备竞赛。美国在算力服务布局较早,算力规模全球领先,具备一定的先发优势,同时也出台了相应的指导文件。如美国白官科技政策办公室发布《国家人工智能战略研发计划》,智算服务是算力服务的重要组成之一,此政策对 AI 研发关键领域、投资重点领域等内容进行规范,以确保美国在 AI 领域的领先地位。日本、韩国及法国、德国等欧洲国家,在算力规模上竞争愈加激烈,但与中、美仍存在显著差距,缺少适合本土发展的代表性的算力服务供应商。云服务是推动算力服务发展的关键领域,上述国家纷纷推出激励云服务建设相关政策。2021 年 5 月,法国政府基于“可信云”认证、“云中心”政策和工业战略三大支柱发布《国家云战略》,通过促进和支持对主权云服务的访问来帮助公共和私营部门进行数字化转型。同年 6 月,意大利政府宣布了云计算的国家战略,创建存储所有公共部门应用程序和公民数据的国家级云计算系统,并将相关数据向“国家云”转移。2023 年,欧盟议会成员就《人工智能法》达成政治协议,该法案将管辖所有人工智能产品或服务的提供方,涵盖可以生成内容、预测、建议或影响环境的决策的系统。

技术方面,产业需求催生全新算力服务技术范式。技术创新从产业需求中来,也在产业建设中得到验证。在算力架构革新上,AWS 率先推出 Nitro 系统,通过将云服务中计算、网络、安全等管理能力卸载到专用数据处理芯片上,进一步提升云服务效率与安全性,同时为云计算领域带来了计算从以 CPU 为中心到以数据为中心的架构变革;在算力调度技术创新上,发展出了同时考虑算力节点与网络传输性能的算网融合技术,提供兼具低时延与高可靠特性的算力服务。例如在智能制造场景下,由于工业制造环境复杂、协议多样,所以需要对算力、网络等支撑资源进行集中化的统一调度和编排。麦肯锡公司发布的《2021 年离散制造业上云调查》报告显示: 云的 IT 价值在敏捷性弹性和经济性几个方面的充分呈现加上同 5G 技术和应用的结合,在制造、供应链和采购等价值链关键环节赋能作用明显,也催生出如车联网/车路协同、超高清视频流媒体、远程医疗等多行业应用场景。产业方面,云服务商仍处于头部地位,新型算力服务商不断出现目前,以AWS (Amazon Web Services)为首的云服务商在算力服务发展中占据主导地位,在算力服务的交易、调度、接入等多个环节均具备强大的支撑能力。同时以 Harshicorp 为首的新型算力服务商也在通过与云服务商的竞争合作中不断寻找机遇,例如基于基础设施即代码(Infastructure as Code,IaC)的理念推出可支持多云、多资源的管理工具 Terraform,能够通过相同的语法同时编排 AWS、GCP(GoogleCloud Platform )Kubernetes、Vmware、Platform )Kubernetes、Vmware、OpenStack、阿里云等云资源,构建云服务商之上的算力服务网络。 

二、我国算力服务发展进入快车道,产业新格局已现雏形

我国积极推进算力服务建设,并初见成效,从政策、产业和技术三个方面来看:

政策方面,我国先后出台多个文件推动算力服务发展。如党的二十大报告明确指出要“促进数字经济和实体经济深度融合,打造具有国际竞争力的数字产业集群。优化基础设施布局、结构、功能和系统集成,构建现代化基础设施体系”,算力服务正是建设现代化基础设施体系行之有效的手段之一。《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》中提出“要提升算力服务水平,支持在公有云、行业云等领域开展多云管理服务,加强多云之间、云和数据中心之间、云和网络之间的一体化资源调度”,算力服务作为云服务的延伸,通过算力一体化编排调度等技术助力算、网、云一体化发展。

技术方面,我国算力服务创新技术发展紧跟全球步伐。在算力架构革新上,我国云服务商、芯片厂商、运营商纷纷入局 DPU 建设。2022 年阿里云发布 CIPU ( Cloud infastructure Processing Units,云基础设施处理器),为阿里云打造全新计算架构体系,在通用计算、大数据、人工智能等场景中展现更好的性能。云脉芯联推出基于FPGA的智能网卡 metaFusion-200,能够满足通用算力、高性能计算、AI等多种算力扩展业务场景,支撑计算架构升级。在算力调度技术创新上我国运营商走在前列,已发布相关落地实践。运营商通过构建算力一体化调度平台、算力互联互通平台,支撑算、网、云融合调度与一体化发展。如天翼云“息壤”一体化算力分发网络平台,能够对边缘云、中心云、第三方资源等全网算力进行统一管理和调度,支撑北京算力互联互通验证平台的落地与应用; 中国移动“神机”网络弹性服务,可支持多个地域并行处理、突发需求快速响应、动态连接多地分发等能力,是我国在算力网络领域取得的又一重大技术突破。

产业方面,我国目前已经基本形成较为完整的算力服务产业链。算力服务产业链由上游算力服务依托的基础资源供应方、中游算力服务生产方、下游算力服务应用方构成。

上游——算力服务依托的基础资源供应方,指业务模式主要通过物理资源售卖完成资源供给的产业链角色,如数据中心的建设方、设备厂商等。算力服务产业链上游企业主要实现对通用算力、智算算力、超算算力、存储和网络等算力服务支撑资源的供给,虽不直接生产算力服务,但完成了从芯片生产、板卡集成、操作系统适配到服务器组装、应用软件开发等关键环节的生产要素流转,为算力服务生产方提供了丰富的资源选择与资源积累。伴随着资源供给方技术的演进,算力服务上游企业正在探索量子计算机、类脑计算机等新型算力资源,为算力服务发展不断注入新活力。

中游——算力服务生产方,指业务模式主要为在算力基础资源上进行服务化能力建设,并通过 API 等方式完成算力供给的产业链角色,如云服务商、新型算力服务提供商等。云服务商的角色相比于在云服务产业链中的核心生产者,在算力服务产业链里发生了显著变化,成为了算力服务生产方的一环,向下仍对接基础资源供应方,向上对接新型算力服务提供商,支撑算力调度、算力交易等多个算力服务生产环节。算力服务中游企业主要实现对算力、网络、存储等资源的服务化转化,通过算力编排、算力调度、算力交易技术实现算力到用户的服务化供给。算力服务中游企业提供的服务化能力越强,对应用方的门槛即越低,越有助于算力的普惠、泛在发展。

下游——算力服务应用方,指业务模式主要依靠算力服务提供的计算能力进行增值服务生产制造的产业链角色,如行业用户等。从计算能力供给划分,算力服务下游企业主要进行通用计算应用、人工智能应用、科学计算应用等建设; 从行业应用划分,算力服务下游企业将实现算力赋能医疗、交通、教育、政务、金融、工业等千行百业产生直接的经济价值。算力服务下游企业的发展程度越高,算力服务对经济的促进程度越显著。