蔣林濤 中國信息通信研究院科技委主任

1 算網(wǎng)融合

算網(wǎng)融合是目前的熱門話題，大家都在談“算網(wǎng)融合”，“算網(wǎng)融合”觀點(diǎn)一致了嗎？“算網(wǎng)融合”有共識(shí)了嗎？從目前的情況來看都不是，“算網(wǎng)融合”融合沒有取得共識(shí)，大家談的“算網(wǎng)融合”往往不是同一件事。要推進(jìn)“算網(wǎng)融合”的發(fā)展，必須首先要有共識(shí)。要做到這一點(diǎn)，首先要將各自的觀點(diǎn)發(fā)表出來，作廣泛和深度的研討，在廣泛研討的基礎(chǔ)之上才可形成共識(shí)。

共識(shí)首先要從定義出發(fā)來討論和研究。那么什么是“算網(wǎng)融合”呢？算網(wǎng)融合涉及的范圍很廣，但下述三方面是一定要研究的。

什么是“算”？從文字意義來說，“算”就是算力、計(jì)算能力，當(dāng)然這是很窄義的定義，是一種對(duì)直接算力的定義。在這個(gè)定義下，首要的難題是，算力怎么度量？對(duì)直接算力度量是很難的，目前可以度量的算力只有CPU，對(duì)CPU算力的度量明確分為兩種：一種是運(yùn)算能力，通?？梢杂肕IPS(即每秒百萬次指令計(jì)算)來度量；另一種是交易能力，以一筆標(biāo)準(zhǔn)的交易為單位，通常可以用MTOPS(即每秒百萬次交易)來度量。GPU目前也可以度量，一般用MFLOPS(每秒百萬次浮點(diǎn)計(jì)算)來度量；另外還有一種度量方法，就是芯片中的CPU數(shù)和核數(shù)，這是對(duì)物理資源粗放的度量。除此以外還有嗎？沒有了，其他算力都很難度量。如TPU如何度量算力，DPU如何度量算力，XPU如何度量算力，ASIC如何來度量算力，專用的FPGA如何來度量算力，目前都沒有說法。算力度量是“算網(wǎng)融合”中基礎(chǔ)的基礎(chǔ)，度量偏偏又是“難題”，目前尚無解決辦法。另外，算力不能只考慮直接算力，還要考慮間接算力，間接算力如何度量也是問題。第二個(gè)難題是，算力如何標(biāo)識(shí)，到目前為止算力標(biāo)識(shí)是沒有共識(shí)的，算力標(biāo)識(shí)是算力應(yīng)用的必要條件，沒有標(biāo)識(shí)，用戶如何能用上算力，目前的基本概念是：算力標(biāo)識(shí)由兩部份組成，算力地址＋算力屬性，但沒有共識(shí)。第三個(gè)難題是算力要成為基礎(chǔ)設(shè)施，首先要解決算力池化和算力按需配置的問題，算力如何池化，算力如何分配和管理。由于第三個(gè)難題的基礎(chǔ)是前兩個(gè)問題，前兩個(gè)問題不解決，第三個(gè)問題是無法深入研究的。第四個(gè)難題是算力如何能夠按需、保質(zhì)地到達(dá)用戶。提供方能夠供出的算力和使用方能夠使用到的算力是不同的，算力提供方是要經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)來向使用方提供的，網(wǎng)絡(luò)如果“不聽話”或“不給力”，算力也很難按需供出。這個(gè)問題是目前最大的問題，目前可以進(jìn)行端到端傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)只有IP網(wǎng)，偏偏I(xiàn)P網(wǎng)是“不聽話”“不可管控”的，如何將IP網(wǎng)作為基礎(chǔ)來支持算力遞送，是一個(gè)極大的難題。第五個(gè)難題是算力的提供形態(tài)，向用戶提供算力，算力到底是以直接算力的形態(tài)來提供，還是以間接算力來提供。以直接算力的形態(tài)來提供，碰到的難點(diǎn)是算力難以度量，用戶無法精準(zhǔn)地提出算力需求，再有就是使用直接算力，對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出極高的要求；以間接算力的形態(tài)來提供算力(對(duì)普通用戶)，可能是未來算力提供的主模態(tài)，即用戶使用平臺(tái)或軟件，平臺(tái)和軟件使用直接算力，這樣用戶是間接算力的使用方，如何提供統(tǒng)一的算力度量機(jī)制和統(tǒng)一的算力標(biāo)識(shí)是極大的難題。窄義算力是指直接計(jì)算能力，但太窄義了，用戶是很難使用的。實(shí)際上用戶可以用的算力是廣義算力，廣義算力包括直接算力＋間接算力。從廣義上講，算力＝直接算力(窄義算力)＋間接算力，間接算力包括：算、數(shù)、智，平臺(tái)、軟件，這樣廣義算力就是信息技術(shù)(IT)資源的全部了。

什么是“網(wǎng)絡(luò)”？很顯然它不是指移動(dòng)通信網(wǎng)，也不是指固定通信網(wǎng)，它是指作為基礎(chǔ)設(shè)施的通信網(wǎng)整體，是指連通算力供給方和算力使用方的連接。核心要求是連通能力，還必須包括提供能夠滿足用戶體驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)性能?！八憔W(wǎng)融合”的網(wǎng)絡(luò)是端到端連接的數(shù)據(jù)網(wǎng)，它包含移動(dòng)接入和固定接入，包含支持?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)元間的點(diǎn)到點(diǎn)連接的傳送網(wǎng)，這里的網(wǎng)絡(luò)是通信技術(shù)(CT)整體的集合。目前用于算力融合的數(shù)據(jù)網(wǎng)是IP網(wǎng)，但是目前的IP網(wǎng)能力太弱了，除了提供“盡力而為”的傳輸能力外，一切能力依靠外掛。50年來的努力，外掛技術(shù)已經(jīng)不少，但認(rèn)真研究后，發(fā)現(xiàn)它們?nèi)渴蔷植考夹g(shù)，局部有效、全局無效。IP網(wǎng)的全局技術(shù)已經(jīng)50年不變了，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后需要。數(shù)據(jù)網(wǎng)技術(shù)的變革是遲早的事。“算網(wǎng)融合”是兩個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施的融合，一個(gè)是通信技術(shù)(CT)基礎(chǔ)設(shè)施，另一個(gè)是信息技術(shù)(IT)基礎(chǔ)設(shè)施。IP網(wǎng)在互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展中起到極為關(guān)鍵的作用，是互聯(lián)網(wǎng)已有的唯一基礎(chǔ)設(shè)施，即通信技術(shù)(CT)基礎(chǔ)設(shè)施。在算網(wǎng)融合中，目前通信技術(shù)(CT)基礎(chǔ)設(shè)施還是IP網(wǎng)，而信息技術(shù)(IT)也將成為基礎(chǔ)設(shè)施，目前IT還是以資源孤島形態(tài)存在，IT孤島資源要成為IT基礎(chǔ)設(shè)施，需要通信技術(shù)(CT)的支持，什么樣的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠支持目前是不確定的，IP網(wǎng)很難承擔(dān)此重任。

什么是“融合”？這是最沒有共識(shí)的部分。融合是什么，是“你中有我，我中有你”，兩個(gè)完全不同的實(shí)體融合在一起，物理上難以區(qū)分了，它是一個(gè)物理融合過程，并不產(chǎn)生第三實(shí)體，融合后，在實(shí)體層面難以區(qū)分了，在虛擬層面上仍是可分的?！叭诤稀笔俏锢磉^程，就像青銅，青銅是融合的產(chǎn)物，青銅是純銅(紅銅)中加入錫或鉛的合金(融合)，在青銅中銅還是銅、錫或鉛，只是它們的形態(tài)變了?；暇屯耆灰粯恿?，化合過程會(huì)使原來的實(shí)體沒有了，變成第三者(或第四者)新的實(shí)體。這一點(diǎn)認(rèn)識(shí)很重要，“融合”是“你中有我，我中有你”“你還是你，我還是我”，質(zhì)沒有變、形變了；“化合”則是你沒有了，我也沒有了，產(chǎn)生第三種(或更多)實(shí)體，如鹽酸和氫氧化鈉“化合”后產(chǎn)生氯化鈉和水。對(duì)于“融合”的看法，是否大家都認(rèn)可它是一個(gè)物理過程，而不是一個(gè)化學(xué)過程，這一點(diǎn)是存疑的，但很重要，因?yàn)樗鼪Q定了研究的技術(shù)路線。

NFV提出后，網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)元已經(jīng)不再全部是實(shí)體網(wǎng)元，網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)元可以是實(shí)體網(wǎng)元也可以是虛擬網(wǎng)元。實(shí)體網(wǎng)元的硬件和軟件是一體的，是不可分離的；虛擬網(wǎng)元的硬件和軟件是分離的，虛擬網(wǎng)元的IT資源(計(jì)算、存儲(chǔ)、I/O等)是從云化數(shù)據(jù)中心中獲取，軟件是通過適當(dāng)?shù)那?，加載到虛擬網(wǎng)元的IT資源上，只要虛擬網(wǎng)元的IT資源和實(shí)體網(wǎng)元中的硬件能力相同，它就可以成為與相應(yīng)實(shí)體網(wǎng)元相同的虛擬網(wǎng)元，并可替代實(shí)體網(wǎng)元，在網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行，起到實(shí)體網(wǎng)元相同的作用。在這種場(chǎng)合，實(shí)體網(wǎng)元在形態(tài)上從有形成為無形的了，通信技術(shù)(CT)和信息技術(shù)(IT)在物理系統(tǒng)層面融合了，但從虛擬的層面，兩者還是涇渭分明的，通信網(wǎng)還是獨(dú)立存在，通信網(wǎng)體系沒有變化，通信網(wǎng)能力也沒有變，并不因?yàn)樘摂M網(wǎng)元的存在而改變。因此，“融合”在物理層面是“你中有我，我中有你”，兩個(gè)完全不同的實(shí)體融合在一起，物理上難以區(qū)分了；在虛擬層面，“你還是你，我還是我”，質(zhì)沒有變、形態(tài)變了。這一點(diǎn)認(rèn)識(shí)非常重要，涉及到研究的技術(shù)路線、采用的技術(shù)方案和相關(guān)的網(wǎng)元(或ICT信元)的引入。因?yàn)閷?duì)這一點(diǎn)的認(rèn)識(shí)是有深刻教訓(xùn)的，CCSA TC1 在研究FDN(未來數(shù)據(jù)網(wǎng))時(shí)，由于NFV技術(shù)的引入，對(duì)編排器、SDN控制器和網(wǎng)管的功能分配用了1年多時(shí)間的討論還是定不下來(實(shí)際上這個(gè)問題至今還沒有解決)，其關(guān)鍵還是對(duì)融合的定義的認(rèn)識(shí)，如果認(rèn)同融合是物理過程，這個(gè)問題就不難解決。編排器可以編排IT資源(特別是云化數(shù)據(jù)中心中的云資源，也可以編排云中的虛擬連接資源(云CT))，但沒有能力來編排廣域的通信技術(shù)(CT資源)，SDN控制器和網(wǎng)管的功能分配是混淆和不清晰的，結(jié)果是導(dǎo)致融合過程進(jìn)展緩慢。實(shí)際上，目前的融合能力，連創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)物理創(chuàng)新平臺(tái)的能力都不具備。算網(wǎng)融合是很有挑戰(zhàn)性的，目前技術(shù)缺口還很大。但最主要還是認(rèn)識(shí)問題，如果認(rèn)可融合是物理過程，那么算和網(wǎng)的融合是物理層面的形態(tài)改變，虛擬(或邏輯)層面還是獨(dú)立的，那么算力體系的設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的設(shè)計(jì)是相對(duì)獨(dú)立的。算力體系和網(wǎng)絡(luò)體系獨(dú)立設(shè)計(jì)，并使其最優(yōu)化，再建立算力體系和網(wǎng)絡(luò)體系的聯(lián)系。

2 數(shù)字經(jīng)濟(jì)和算網(wǎng)融合(通信信息技術(shù)(ICT)基礎(chǔ)設(shè)施)

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，極大地促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，已經(jīng)成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施。支持互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施是什么？這個(gè)問題很少有人討論，或者連想都沒有想過。這個(gè)問題實(shí)際上是很重要的，是要很好地進(jìn)行研究和討論?；ヂ?lián)網(wǎng)發(fā)展的前期，它的基礎(chǔ)設(shè)施就是通信技術(shù)(CT)基礎(chǔ)設(shè)施，確切的說就是IP網(wǎng)，IP網(wǎng)是支持互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心，是其唯一的基礎(chǔ)設(shè)施。所以互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是以IP網(wǎng)的覆蓋率來衡量的?！跋胍唬刃蘼贰?，同樣“要發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)，先建設(shè)IP網(wǎng)”，早期的互聯(lián)網(wǎng)就是這樣發(fā)展起來的。傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)理念中的業(yè)務(wù)網(wǎng)和承載網(wǎng)(IP網(wǎng))的徹底分離，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)全部是OTT形態(tài)的業(yè)務(wù)，只要有IP網(wǎng)，業(yè)務(wù)就“千姿百態(tài)”地發(fā)展起來，數(shù)字經(jīng)濟(jì)隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展迅速發(fā)展了。由于互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)發(fā)展太快了，特別是音視頻業(yè)務(wù)，音視頻業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的資源提出了很高的要求，IP網(wǎng)，特別是IP核心網(wǎng)和會(huì)聚網(wǎng)資源有限，難以承擔(dān)巨量的音視頻業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)的傳送。內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)(CDN)就是在這種場(chǎng)景下發(fā)展起來(“應(yīng)運(yùn)而生”)了，內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)(CDN)是由多層級(jí)的存儲(chǔ)器(含計(jì)算和存儲(chǔ)能力)、在內(nèi)容路由的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。目前內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)(CDN)已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)中不可或缺的組成部分，它和IP網(wǎng)共同成為通信技術(shù)(CT)基礎(chǔ)設(shè)施。在內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)(CDN)中多層級(jí)的存儲(chǔ)器(含計(jì)算和存儲(chǔ)能力)是屬于信息技術(shù)(IT)資源，因此在內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)(CDN)中實(shí)現(xiàn)了IT和CT的融合。NFV的提出和應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)元已經(jīng)不再是實(shí)體網(wǎng)元一種形態(tài)了，在網(wǎng)絡(luò)中可以有功能和性能和實(shí)體網(wǎng)元相同的虛擬網(wǎng)元。虛擬網(wǎng)元實(shí)現(xiàn)了軟件和硬件分離，虛擬網(wǎng)元的硬件(IT)資源取自云化數(shù)據(jù)中心(云計(jì)算)，一般來說是以虛機(jī)或容器形態(tài)來提供，軟件通過鏡像的形態(tài)加載到虛擬網(wǎng)元的硬件(IT)上，虛擬網(wǎng)元資源和鏡像形態(tài)的軟件結(jié)合構(gòu)成了一個(gè)完整的虛擬網(wǎng)元。認(rèn)真研究發(fā)現(xiàn)，在這種場(chǎng)合下，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)并沒有發(fā)生變化，IPV4中的所有網(wǎng)元都可以以虛擬網(wǎng)元的形態(tài)來提供服務(wù)，同樣IPV6中的所有網(wǎng)元都可以以虛擬網(wǎng)元的形態(tài)來提供服務(wù)，IP網(wǎng)變了嗎？沒有變，IPV4網(wǎng)仍然是IPV4網(wǎng)，IPV6網(wǎng)仍然是IPV6網(wǎng)，只要虛擬網(wǎng)元的IT資源與實(shí)體網(wǎng)元的資源相同，網(wǎng)絡(luò)能力和性能也不會(huì)發(fā)生變化，變化的只是它的呈現(xiàn)形態(tài)，實(shí)體網(wǎng)元不見了，虛擬網(wǎng)元取代了它，在這種場(chǎng)合IT和CT融合了。融合的結(jié)果使它改變了網(wǎng)絡(luò)的形態(tài)，但沒有改變網(wǎng)絡(luò)的實(shí)質(zhì)，網(wǎng)絡(luò)只是發(fā)生物理的變化。在互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)網(wǎng)層面，也在發(fā)生變化。互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)網(wǎng)通常由控制面、管理面、網(wǎng)站和終端等組成。早期的互聯(lián)網(wǎng)中，它們通常以實(shí)體形態(tài)存在，業(yè)務(wù)網(wǎng)的全部網(wǎng)元都是實(shí)體網(wǎng)元，網(wǎng)站也都是實(shí)體形態(tài)，終端也是一體機(jī)，軟件和硬件是不分離的?；ヂ?lián)網(wǎng)的發(fā)展，業(yè)務(wù)網(wǎng)中應(yīng)用也發(fā)生很大的變化，以終端實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)翻譯為例，早期一般是在終端安裝一個(gè)翻譯軟件，軟件和硬件是在一個(gè)終端中，翻譯工作都在終端中完成，由于終端資源(IT資源：計(jì)算和存儲(chǔ)資源)有限，翻譯的質(zhì)量一般都不會(huì)高，現(xiàn)在的翻譯軟件一般都有“在線翻譯”的選項(xiàng)，什么是“在線翻譯”，實(shí)際上就是把翻譯所需要的IT資源從終端分離出去，目前的IT資源通常都是放在云化數(shù)據(jù)中心(云計(jì)算)中，由于云化數(shù)據(jù)中心有強(qiáng)大的IT資源，它可以完成終端難以完成的(計(jì)算、存儲(chǔ)等)任務(wù)，終端的工作需要有外部IT資源的支持。目前正在研究“云手機(jī)”，原因是手機(jī)的硬件資源(IT資源)，尤其是中低端手機(jī)的硬件資源，不足以支持高端App對(duì)IT資源的要求而無法運(yùn)行，這里的資源主要是計(jì)算和存儲(chǔ)等資源不足，如果能得到外部IT資源的支持，中低端手機(jī)也能支持高端App，這就是“云手機(jī)”的設(shè)計(jì)理念。對(duì)于下一步工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的制造用智能設(shè)備，由于成本上的原因，設(shè)備的配置往往不會(huì)很高，通常能滿足基本要求，當(dāng)進(jìn)行高端制造時(shí)，設(shè)備配置的IT資源往往不足，需要外部的IT資源來支持；另外，改造已有的智能設(shè)備同樣會(huì)有這樣的問題，一般地說，未來的發(fā)展趨勢(shì)是：設(shè)備的硬件和軟件分離，這時(shí)候IT資源將必須成為基礎(chǔ)設(shè)施才能滿足需要。終端是如此，主機(jī)更是如此，原來互聯(lián)網(wǎng)中的主機(jī)都是以獨(dú)立形態(tài)存在的，現(xiàn)在還有嗎？即使有，也很少。大量的主機(jī)已經(jīng)沒有自己的獨(dú)立設(shè)備，它所需要的IT資源(計(jì)算、存儲(chǔ)、I/O等)都可以從云化數(shù)據(jù)中心(各類別的云計(jì)算)獲取。IT資源以孤島形態(tài)存在已經(jīng)越來越不能滿足要求，IT技術(shù)資源的基礎(chǔ)設(shè)施化已是必然。將IT資源孤島變成IT技術(shù)資源基礎(chǔ)設(shè)施，核心是數(shù)據(jù)網(wǎng)(端到端通信)技術(shù)的能力是否能滿足要求，目前IP網(wǎng)從核心技術(shù)來說已經(jīng)50年沒有發(fā)生變化了，50年來IP網(wǎng)增加的補(bǔ)丁技術(shù)沒有一項(xiàng)是涉及全局技術(shù)的，它們都是局部技術(shù)，在局部是有效的，但不能推廣到全網(wǎng)。典型的例子是MPLS，MPLS是面向連接的、提供點(diǎn)到點(diǎn)連接的隧道技術(shù)，存在N平方問題，局部可用，全局不可用?；ヂ?lián)網(wǎng)的前期，IP網(wǎng)是它唯一的基礎(chǔ)設(shè)施(CT基礎(chǔ)設(shè)施)，目前信息技術(shù)(IT)資源也要基礎(chǔ)設(shè)施化(IT基礎(chǔ)設(shè)施)，這將是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的兩大支柱。

讓我們從數(shù)字經(jīng)濟(jì)和ICT基礎(chǔ)設(shè)施的角度再來看一下算網(wǎng)融合。算網(wǎng)融合的“算”定義很重要?！八恪比绻皇侵刚x的直接算力，范圍太窄不好用。比較合理的定義是：“算”＝直接算力＋間接算力。間接算力包括：算、數(shù)、智、軟件、平臺(tái)等，如這個(gè)定義成立，算網(wǎng)融合等同于建設(shè)ICT基礎(chǔ)設(shè)施，ICT基礎(chǔ)設(shè)施＝IT基礎(chǔ)設(shè)施＋CT基礎(chǔ)設(shè)施。IT基礎(chǔ)設(shè)施就是“算”的部分，CT基礎(chǔ)設(shè)施就是“網(wǎng)”的部分，ICT基礎(chǔ)設(shè)施就是“算”“網(wǎng)”融合的信息通信基礎(chǔ)設(shè)施，是支持?jǐn)?shù)字經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)設(shè)施。

“算網(wǎng)融合”中的“網(wǎng)”是指由數(shù)據(jù)網(wǎng)(IP網(wǎng))、傳輸網(wǎng)(網(wǎng)元間連接)和接入網(wǎng)(無線接入和固定接入)。傳輸網(wǎng)和接入網(wǎng)發(fā)展總體上是順利的，技術(shù)上能滿足信息通信發(fā)展的要求，問題最大的是數(shù)據(jù)網(wǎng)，目前唯一可用的數(shù)據(jù)網(wǎng)是IP網(wǎng)，但是目前的IP網(wǎng)能力上嚴(yán)重缺位無法擔(dān)起此重任，需要有技術(shù)上和設(shè)計(jì)理念上有重大創(chuàng)新和突破的新型數(shù)據(jù)網(wǎng)。算網(wǎng)融合是建設(shè)ICT基礎(chǔ)設(shè)施的第一步，目前的關(guān)鍵是理念上的共識(shí)，有共識(shí)才能有效的發(fā)展和推進(jìn)算網(wǎng)融合，推進(jìn)ICT基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。