王花蕾

國家工業(yè)信息安全發(fā)展研究中心信息政策所，北京，100040

一、引言

算力，簡而言之就是計算能力和對數(shù)據(jù)的處理能力。隨著新一代信息技術(shù)快速發(fā)展，數(shù)據(jù)量呈爆炸式增長，算力與電力、熱力一樣成為新型生產(chǎn)力，成為經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展的重要支撐。為順應(yīng)這一發(fā)展趨勢，近年來，我國加快了算力建設(shè)部署。2021年3月，第十三屆全國人民代表大會第四次會議決議通過的《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》強調(diào)，要“加快構(gòu)建全國一體化大數(shù)據(jù)中心體系，強化算力統(tǒng)籌智能調(diào)度”；5月，由國家發(fā)展和改革委員會、中共中央網(wǎng)絡(luò)安全和信息化委員會辦公室、工業(yè)和信息化部（簡稱“工信部”）、國家能源局聯(lián)合印發(fā)的《全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實施方案》提出，構(gòu)建新型算力網(wǎng)絡(luò)體系，在部分地區(qū)建設(shè)全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)國家樞紐節(jié)點，加快實施“東數(shù)西算”工程；11月，工信部印發(fā)《“十四五”信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，將算力能力提升作為“十四五”時期的重點任務(wù)之一。

算力建設(shè)是以計算技術(shù)研發(fā)應(yīng)用為基礎(chǔ)的，美國比較重視計算科學(xué)發(fā)展，并形成了較為體系化的部署。尤其是2016年以來，美國連續(xù)發(fā)布了3 份戰(zhàn)略計劃，對新形勢下的計算發(fā)展進行了系統(tǒng)部署。國內(nèi)學(xué)者對這幾份計劃的分析很少，筆者擬對其重點內(nèi)容及協(xié)調(diào)管理機制、相關(guān)特點進行分析，以供相關(guān)研究者參考。

二、美國戰(zhàn)略計算計劃的主要內(nèi)容

20世紀90年代，美國制定了跨部門的高性能計算和通信計劃。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用日益廣泛，原有的計劃逐漸難以適應(yīng)各領(lǐng)域的需求。同時，2010年之后，世界主要國家紛紛發(fā)布高性能計算計劃，美國面臨的外部競爭壓力隨之增大。在這樣的背景下，美國制定了戰(zhàn)略計算計劃。

（一）美國戰(zhàn)略計算計劃的制定與更新

2015年，美國總統(tǒng)奧巴馬簽署13702 號總統(tǒng)令，要求啟動戰(zhàn)略計算計劃，對計算政策進行全面更新。2016年，《國家戰(zhàn)略計算計劃》正式制定，旨在保持和加強美國在高性能計算領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。[1]《國家戰(zhàn)略計算計劃》要求加速發(fā)展高性能計算系統(tǒng)，建設(shè)強大的E 級計算；開發(fā)建模、仿真和數(shù)據(jù)分析的統(tǒng)一平臺，加強二者間的動態(tài)交互；發(fā)展數(shù)字計算（基于馮·諾依曼）和替代計算（量子計算、神經(jīng)計算及其他），形成超越摩爾定律的計算范式；開發(fā)和采用新的方法、技術(shù)和軟件架構(gòu)，擴展計算生態(tài)系統(tǒng)的容量和能力；通過公私合作促進發(fā)展。2019年，美國發(fā)布《戰(zhàn)略計算計劃更新：引領(lǐng)未來的計算》，進一步聚焦未來的先進計算，希望實現(xiàn)未來計算技術(shù)的協(xié)作研發(fā)和部署，開辟數(shù)字和非數(shù)字計算新領(lǐng)域，建立異構(gòu)計算系統(tǒng)（從超大規(guī)模到以邊緣為中心的系統(tǒng)等）與網(wǎng)絡(luò)、硬件、軟件、數(shù)據(jù)等相結(jié)合的新型計算生態(tài)系統(tǒng)。[2]

2020年，美國發(fā)布《引領(lǐng)未來的先進計算生態(tài)系統(tǒng)：戰(zhàn)略計劃》，再次更新了相關(guān)計劃，明確了對未來先進計算生態(tài)系統(tǒng)的設(shè)想和建設(shè)要求。[3]根據(jù)該計劃，未來先進計算生態(tài)系統(tǒng)由一組在架構(gòu)（如經(jīng)典和量子）、資源類型（如高性能計算、云計算、邊緣計算等）和使用方式上不同的資源和服務(wù)組成，允許各種資源產(chǎn)品和用例（如數(shù)據(jù)和計算實驗）之間無縫對接，具有可重構(gòu)性、可編程性、可靠性、安全性等關(guān)鍵屬性?！兑I(lǐng)未來的先進計算生態(tài)系統(tǒng)：戰(zhàn)略計劃》要求將先進計算生態(tài)系統(tǒng)作為國家的戰(zhàn)略資產(chǎn)，建立可持續(xù)的軟件生態(tài)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)，支持計算技術(shù)從基礎(chǔ)研究到應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化的全鏈條發(fā)展，聯(lián)合各方培育多元化的技術(shù)隊伍，以維護美國在科學(xué)和工程、經(jīng)濟競爭力和國家安全方面的持續(xù)領(lǐng)導(dǎo)地位。

（二）美國戰(zhàn)略計算計劃的重點

相比于高性能計算計劃，戰(zhàn)略計算計劃更加聚焦于計算系統(tǒng)，且更為重視計劃的長期性、系統(tǒng)性，強調(diào)滿足應(yīng)用端的需求，關(guān)注未來技術(shù)發(fā)展。

1.強調(diào)計劃的長期性和系統(tǒng)的均衡發(fā)展

1991年，美國科技政策辦公室在《大挑戰(zhàn)：高性能計算和通信》報告勾畫了高性能計算與通信計劃（High Performance Computing and Communications Program，HPCC）框架；同年12月，《高性能計算法案》正式授權(quán)制定相關(guān)計劃。當時，該計劃主要關(guān)注計算性能和應(yīng)用，不少組件直接從市場購買。但隨著各行業(yè)對計算需求的增加，原有的做法已難以適應(yīng)需要。2004年，美國國家科學(xué)技術(shù)委員會（簡稱“美國國家科技委員會”）高端計算振興任務(wù)組在《聯(lián)邦高端計算計劃》中明確指出，要加強對高端計算的長期規(guī)劃和研發(fā)投入，以往基于市售組件（COTS）的做法無法滿足重要領(lǐng)域的高端計算需求，聯(lián)邦政府必須投資組件研發(fā)，制定10 ～15年的開發(fā)、測試和評估計劃以及軟硬件和系統(tǒng)的詳細路線圖。[4]2005年，美國總統(tǒng)信息技術(shù)咨詢委員會（President’s Information Technology Advisory Committee，PITAC）指出，聯(lián)邦政府對計算科學(xué)研究的支持過于專注短期、低風險的活動，過度關(guān)注硬件性能峰值，在軟件、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施和工具上的投資不足，從長期來看這是一種高風險的策略。[5]2007年，PITAC 的繼任者美國總統(tǒng)科技咨詢委員會（President’s Council of Advisors on Science and Technology，PCAST）1再次強調(diào)，高端計算仍是美國的戰(zhàn)略重點，應(yīng)制定相關(guān)戰(zhàn)略計劃，實現(xiàn)對高端計算架構(gòu)、硬件、軟件、數(shù)據(jù)、應(yīng)用程序等的平衡投資。[6]

13702 號總統(tǒng)令要求戰(zhàn)略計算計劃必須制定全面的技術(shù)和科學(xué)方法，將硬件、系統(tǒng)軟件、開發(fā)工具和應(yīng)用方面的高性能計算研究高效地轉(zhuǎn)化為開發(fā)，并最終轉(zhuǎn)化為運營。顯然，美國戰(zhàn)略計算計劃接受了咨詢機構(gòu)的建議，并將計算視為一個生態(tài)系統(tǒng)，對其發(fā)展進行了長期、系統(tǒng)的規(guī)劃，均衡發(fā)展軟硬件、數(shù)據(jù)、應(yīng)用等方面。

2.建設(shè)仿真與數(shù)據(jù)分析一體化平臺以滿足應(yīng)用端需求

隨著應(yīng)用范圍的擴展，各領(lǐng)域的計算需求迅速增加。尤其是2008年“再工業(yè)化”興起后，高性能計算被視為美國制造業(yè)真正的游戲規(guī)則改變者，建模、仿真、分析被認為是美國創(chuàng)新的倍增器。[7]2010年，《美國競爭力再授權(quán)法案2010》建議，采取一切有效措施確保在制造業(yè)中運用計算仿真和模擬技術(shù)，重塑美國制造業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者地位，相關(guān)建議被美國制造業(yè)戰(zhàn)略采納。2012年，美國《先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略》要求發(fā)展數(shù)據(jù)和設(shè)計基礎(chǔ)設(shè)施，加強產(chǎn)品和流程建模仿真、組件連接、系統(tǒng)集成。2018年和2022年版的制造業(yè)戰(zhàn)略強調(diào)智能制造和數(shù)字制造，要求發(fā)展實時建模、仿真和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實現(xiàn)從設(shè)計到生產(chǎn)、從組件到平臺的無縫集成。

為適應(yīng)仿真與數(shù)據(jù)分析一體化需求，2016年，《國家戰(zhàn)略計算計劃》要求建立建模、仿真和數(shù)據(jù)分析的統(tǒng)一平臺；2019年，《戰(zhàn)略計算計劃更新：引領(lǐng)未來的計算》要求建立硬件與軟件、數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)專業(yè)知識集成的計算生態(tài)系統(tǒng)；2020年，《引領(lǐng)未來的先進計算生態(tài)系統(tǒng)：戰(zhàn)略計劃》強調(diào)了應(yīng)用對計算的驅(qū)動作用：超大規(guī)模建模和仿真、數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用程序、端到端流程和數(shù)據(jù)驅(qū)動實時決策的廣泛應(yīng)用均對計算系統(tǒng)提出了新挑戰(zhàn)，要求發(fā)展異構(gòu)條件下的計算技術(shù)，建設(shè)可持續(xù)的軟件和數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)。

3.關(guān)注未來技術(shù)條件下的計算發(fā)展

美國一向具有開展前瞻性技術(shù)研究的傳統(tǒng)。早在1999年，PITAC 就呼吁政府啟動下一代算法、軟件和硬件項目研究，構(gòu)建新型計算系統(tǒng)的先進原型，就像美國國防高級研究計劃局（DARPA）資助創(chuàng)建的互聯(lián)網(wǎng)原型阿帕網(wǎng)（ARPA）一樣。[8]2010年，PCAST 呼吁對下一代硬件、架構(gòu)、算法和軟件開展基礎(chǔ)研究，以發(fā)展“真正具有變革性的下一代高性能計算系統(tǒng)”，并強調(diào)有必要采取全新的方法，在一些領(lǐng)域進行突破性的研究。[9]

技術(shù)發(fā)展為開發(fā)下一代高性能計算提供了可能。2013年，PCAST 指出，隨著多核處理器芯片、圖形處理工具、云計算等的技術(shù)創(chuàng)新，高性能計算應(yīng)與快速發(fā)展的“計算生態(tài)”相協(xié)調(diào)。[10]之后，在新興技術(shù)的推動下，從硬件設(shè)備到系統(tǒng)架構(gòu)和軟件棧都出現(xiàn)了重大變化。例如，登納德縮放比例定律（Dennard Scaling）2終結(jié)和摩爾定律3放緩，推動馮·諾依曼的計算架構(gòu)向包含神經(jīng)形態(tài)、量子、仿真、概率計算等的替代架構(gòu)轉(zhuǎn)變，加之數(shù)據(jù)量的快速增加、人工智能的迅速發(fā)展以及集中的計算資源（如“超級計算機”）向分布式邊緣計算、云計算和數(shù)據(jù)分析一體化的轉(zhuǎn)變[3]，推動計算生態(tài)跨越多個維度快速發(fā)展。為順應(yīng)這一變化，2016年，《國家戰(zhàn)略計算計劃》要求發(fā)展超越摩爾定律（“后摩爾定律時代”）的計算范式；2019年，《戰(zhàn)略計算計劃更新：引領(lǐng)未來的計算》要求開辟數(shù)字和非數(shù)字計算的新領(lǐng)域，并建設(shè)新技術(shù)所需的試驗臺、實驗原型、工廠和供應(yīng)鏈等基礎(chǔ)設(shè)施；2020年，《引領(lǐng)未來的先進計算生態(tài)系統(tǒng)：戰(zhàn)略計劃》強調(diào)加強未來技術(shù)研究、應(yīng)用、推廣，進行跨設(shè)備、系統(tǒng)、軟件和應(yīng)用程序的全域研究，確保美國在后摩爾時代的領(lǐng)導(dǎo)地位。

三、美國戰(zhàn)略計算計劃的協(xié)調(diào)管理機制

PITAC 認為，影響計算生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)的障礙主要有兩個：其一，學(xué)術(shù)界僵化的“學(xué)科豎井”，扼殺了多學(xué)科研究和教育；其二，聯(lián)邦政府、學(xué)術(shù)界和工業(yè)界對計算科學(xué)的規(guī)劃和協(xié)調(diào)不足，缺乏戰(zhàn)略性和跨學(xué)科、跨機構(gòu)合作，計算科學(xué)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展不平衡，建議為計算科學(xué)制定未來數(shù)十年的路線圖。[5]因此，美國戰(zhàn)略計算計劃在實施過程中，非常注重協(xié)調(diào)管理，建立了白宮統(tǒng)籌下跨部門協(xié)調(diào)管理的機制，大力推動跨學(xué)科、跨領(lǐng)域協(xié)作。

（一）戰(zhàn)略計算計劃的協(xié)調(diào)管理機構(gòu)

13702 號總統(tǒng)令要求成立一個執(zhí)行委員會，負責戰(zhàn)略計算計劃的制定、協(xié)調(diào)。該委員會由科技政策辦公室主任與管理和預(yù)算辦公室主任共同主持，每年至少召開兩次協(xié)調(diào)會，成員包括國防部、能源部、國土安全部等部門負責人（各部門分工見表1）。成員機構(gòu)共有3 類：領(lǐng)導(dǎo)機構(gòu)（lead agencies）、基礎(chǔ)研發(fā)機構(gòu)（founditional R&D agencies）和應(yīng)用機構(gòu)（deployment agencies）。其中，領(lǐng)導(dǎo)機構(gòu)包括國防部、能源部和國家科學(xué)基金會，它們均承擔一定的軟硬件研發(fā)和人才培養(yǎng)任務(wù)。能源部重點關(guān)注高級仿真，國防部專注于數(shù)據(jù)分析，國家科學(xué)基金會在科學(xué)發(fā)現(xiàn)、計算生態(tài)系統(tǒng)和勞動力發(fā)展中發(fā)揮核心作用?；A(chǔ)研發(fā)機構(gòu)包括情報高級研究計劃局、國家標準與技術(shù)研究院，前者專注于研究未來計算架構(gòu)，后者則專注于計算技術(shù)計量和標準化。應(yīng)用機構(gòu)包括國家航空航天局、聯(lián)邦調(diào)查局、國家衛(wèi)生研究院、國土安全部、國家海洋和大氣管理局，確保計算技術(shù)在其各自領(lǐng)域的有效應(yīng)用并以應(yīng)用推動計算發(fā)展。

表1 美國戰(zhàn)略計算計劃中聯(lián)邦各機構(gòu)分工

在執(zhí)行委員會的基礎(chǔ)上，美國戰(zhàn)略計算計劃的統(tǒng)籌機構(gòu)又經(jīng)過一段時間的調(diào)整才相對固定下來。2019年6月，美國國家科技委員會設(shè)立了臨時性的戰(zhàn)略計算快速通道行動委員會，其主要任務(wù)是更新戰(zhàn)略計算計劃；11月，該委員會發(fā)布《戰(zhàn)略計算計劃更新：引領(lǐng)未來的計算》，并要求在美國國家科技委員會設(shè)立一個固定小組委員會，專門負責戰(zhàn)略計算的跨機構(gòu)協(xié)調(diào)事宜。隨后，美國國家科技委員會在技術(shù)分委會設(shè)立了未來先進計算生態(tài)系統(tǒng)小組委員會（Subcommitte On Future Advanced Computing Ecosystem，F(xiàn)ACE），作為統(tǒng)籌未來計算的“執(zhí)行委員會”，2020年《引領(lǐng)未來的先進計算生態(tài)系統(tǒng)：戰(zhàn)略計劃》就是在該小組委員會的領(lǐng)導(dǎo)下制定的。不同的是，該小組在執(zhí)行委員會的基礎(chǔ)上增加了一個從事基礎(chǔ)研發(fā)的新成員—國防高級研究計劃局。

（二）協(xié)調(diào)管理機構(gòu)與其他跨部門機構(gòu)的協(xié)調(diào)

美國戰(zhàn)略計算計劃涉及很多領(lǐng)域，而不少領(lǐng)域有專門的計劃和跨部門協(xié)調(diào)機構(gòu)，所以戰(zhàn)略計算計劃也要與相關(guān)計劃保持一致，這就要求FACE 小組要加強與其他相關(guān)機構(gòu)的協(xié)調(diào)。例如，在“超越摩爾定律的計算”方面，能源部、國防部、情報高級研究計劃局、國家標準與技術(shù)研究院、國家科學(xué)基金會共同支持非CMOS 技術(shù)發(fā)展。其中，國家衛(wèi)生研究院、能源部、國防部和國家科學(xué)基金會支持神經(jīng)形態(tài)計算研究，國家標準與技術(shù)研究院和國家科學(xué)基金會支持量子傳感器和量子通信研究，國家標準與技術(shù)研究院、國家科學(xué)基金會和能源部支持量子物理研究，而國防部和情報高級研究計劃局資助量子計算基礎(chǔ)研究，能源部、情報高級研究計劃局和國家航空航天局負責探索絕熱量子系統(tǒng)研究，情報高級研究計劃局提供后摩爾半導(dǎo)體計算技術(shù)方案。[1]顯然，量子技術(shù)研究需要FACE 小組與量子信息科學(xué)跨機構(gòu)工作組（后改為小組委員會）協(xié)調(diào)，后摩爾半導(dǎo)體技術(shù)研究需要與微電子領(lǐng)導(dǎo)力小組委員會協(xié)調(diào)。

在“持久的國家高性能計算生態(tài)系統(tǒng)”方面，國家科學(xué)基金會、國家標準與技術(shù)研究院、情報高級研究計劃局還需要在網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)研發(fā)計劃（NITRD）的協(xié)調(diào)下領(lǐng)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研發(fā)，以增加對E級計算系統(tǒng)的訪問。[1]其中，NITRD 計劃是高性能計算與通信計劃在2009年被《網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)研發(fā)法案》（Networking and Information Technology Research and Development Act of 2009，NITRD 法案）更名后的稱呼，其統(tǒng)籌機構(gòu)也相應(yīng)更名為NITRD 小組委員會。此外，還有其他跨部門協(xié)調(diào)機構(gòu)與FACE 小組存在交叉關(guān)系（見圖1），它們相互協(xié)作共同確保了戰(zhàn)略計算計劃的順利實施。

圖1 與戰(zhàn)略計算計劃相關(guān)的部分跨部門協(xié)調(diào)機構(gòu)示意圖

四、美國戰(zhàn)略計算計劃的實施特點

13702 號總統(tǒng)令給戰(zhàn)略計算計劃制定提出的原則中有兩項與組織管理有關(guān)：采用全政府方法（whole-ofgovernment approach）加強所有執(zhí)行部門和機構(gòu)合作；促進政府、行業(yè)和學(xué)術(shù)界公私合作，使高性能計算的利益最大化，這一原則在后續(xù)計劃中被稱為“舉國方法”（whole-of-nation approach）。這兩個方法可以被視為戰(zhàn)略計算計劃協(xié)調(diào)管理的主要特點，相關(guān)計劃均有強調(diào)。2016年，《國家戰(zhàn)略計算計劃》要求采用全政府方法加強公共部門合作，并將其擴展至“舉國方法”；2019年，《戰(zhàn)略計算計劃更新：引領(lǐng)未來的計算》將加強協(xié)調(diào)作為重要戰(zhàn)略目標；2020年，《引領(lǐng)未來的先進計算生態(tài)系統(tǒng)：戰(zhàn)略計劃》也強調(diào)運用舉國方法構(gòu)建未來的先進計算生態(tài)系統(tǒng)。

（一）“全政府方法”

“全政府”至少包含兩層含義。其一，指政府部門不同計劃之間的協(xié)作。美國一直強調(diào)，計算領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位本身并不是目的，更重要的是通過運用計算能力實現(xiàn)國家優(yōu)先事項。所以，國家戰(zhàn)略計算計劃與先進制造計劃、腦科學(xué)計劃、材料基因組計劃、大數(shù)據(jù)研發(fā)計劃、納米技術(shù)計劃、精準醫(yī)療計劃等始終保持密切的協(xié)同關(guān)系，通過提供計算和數(shù)據(jù)分析服務(wù)，促進相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展。其二，多個甚至所有政府部門、機構(gòu)之間的協(xié)作。除了成員單位之間的合作，計劃協(xié)調(diào)機構(gòu)與其他協(xié)調(diào)機構(gòu)、聯(lián)邦團體之間也存在密切的合作關(guān)系。

合作可以采取多種形式。一種形式是相關(guān)人員共同參與某個跨部門小組委員會、定期會議或交叉領(lǐng)導(dǎo)，或者某些機構(gòu)的業(yè)務(wù)需要同時接受兩個以上跨部門機構(gòu)協(xié)調(diào)。前者如FACE 小組的一位聯(lián)合主席還同時擔任NITRD小組、人工智能研究資源工作組、氣象服務(wù)機構(gòu)間委員會、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和基礎(chǔ)設(shè)施委員會、量子信息科學(xué)小組委員會的聯(lián)合主席等。[11]后者如前述FACE 小組需要就戰(zhàn)略計算相關(guān)工作與其他機構(gòu)加強協(xié)調(diào)。另一種形式是在計劃、方案或戰(zhàn)略內(nèi)容方面相互支持。例如，2022年9月，美國總統(tǒng)科技顧問委員會向總統(tǒng)提交的報告《振興美國半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)》，建議未來半導(dǎo)體技術(shù)的一個優(yōu)先創(chuàng)新領(lǐng)域為Z 級計算[12]，從硬件方面對先進計算提供支持。2022年，美國出臺的《芯片與科學(xué)法案》要求建設(shè)量子網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，開發(fā)量子網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)材料、測試平臺、軟件、計算架構(gòu)等；要求實施量子用戶拓展計劃，促進量子硬件和云應(yīng)用，從量子角度對未來先進計算提供支持。這種人事、活動、計劃等的相互交織，確保了幾乎所有聯(lián)邦機構(gòu)在計算問題上的協(xié)同。

（二）“舉國方法”

所謂“舉國”是指除了政府部門外，學(xué)術(shù)界、工業(yè)界、社會團體等均以不同形式參與計算生態(tài)建設(shè)，促進計算價值充分發(fā)揮。事實上，戰(zhàn)略計算計劃將建立和擴大伙伴關(guān)系作為重要戰(zhàn)略目標，努力推動聯(lián)邦機構(gòu)與產(chǎn)業(yè)界、非營利組織和學(xué)術(shù)界加強合作，共同分享技術(shù)進步的利益。更重要的是，以往的公私合作關(guān)系往往由某個聯(lián)邦機構(gòu)發(fā)起且大多局限于技術(shù)領(lǐng)域，如國家科學(xué)基金會的小企業(yè)創(chuàng)新研究和技術(shù)轉(zhuǎn)移計劃、產(chǎn)業(yè)/大學(xué)合作研究中心、創(chuàng)新伙伴關(guān)系等，但戰(zhàn)略計算計劃要求公私合作關(guān)系擴展至更多主體、更大范圍。例如，鼓勵各方通過課程設(shè)置和人才培訓(xùn)、再培訓(xùn)等進行人才培養(yǎng)合作。再如，有的公私合作伙伴關(guān)系直接在政府部門的主導(dǎo)下建立，服從于政府整體戰(zhàn)略。《國家戰(zhàn)略計算儲備：一個藍圖》就建立了一個由政府、學(xué)術(shù)界、非營利組織、產(chǎn)業(yè)界的志愿者專家組成的戰(zhàn)略計算儲備聯(lián)盟，通過與服務(wù)商合作提供先進的計算資源以應(yīng)對可能出現(xiàn)的危機。這一聯(lián)盟與民用后備航空隊、商船隊的角色類似，雖然不屬于軍隊，但政府可以要求其在危機時期協(xié)助軍隊執(zhí)行任務(wù)[13]?；谶@一廣泛的公私合作關(guān)系，美國在計算領(lǐng)域形成了自身特色。

五、美國經(jīng)驗對我國算力發(fā)展的啟示

進入數(shù)字時代，算力對企業(yè)和國家的技術(shù)創(chuàng)新和經(jīng)濟發(fā)展作用明顯。國際數(shù)據(jù)公司（IDC）研究發(fā)現(xiàn)，美國企業(yè)對高性能計算的投資每增加1 美元，就可產(chǎn)生515美元的收入和43 美元的利潤或成本節(jié)約；采用高性能計算的公司有97%表示，如果沒有計算能力的提升，其競爭優(yōu)勢無法維持甚至企業(yè)無法生存。[14]目前，我國算力發(fā)展還存在明顯的短板：關(guān)鍵技術(shù)受制于人，數(shù)據(jù)技術(shù)路線、標準、資源接口不統(tǒng)一，專業(yè)人才短缺，創(chuàng)新應(yīng)用不足[15]；供需無法精準匹配，生態(tài)發(fā)展面臨體系化困境，軟硬融合底層工具欠缺[16]；計算資源分布不均，組織管理機制不完善[17]；產(chǎn)學(xué)研合作不協(xié)調(diào)，軟硬件發(fā)展不均衡[18]。針對這些問題，借鑒美國經(jīng)驗，我國應(yīng)做好頂層設(shè)計，有效組織各方力量，完善整體算力部署。

（一）加強中央統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)和組織協(xié)調(diào)，實現(xiàn)跨部門、跨地區(qū)之間的協(xié)同管理

在中央層面建立跨部門協(xié)調(diào)機構(gòu)，明確政府各部門職責，加強業(yè)務(wù)之間的協(xié)同性，實現(xiàn)計算技術(shù)創(chuàng)新鏈和算力產(chǎn)業(yè)鏈精準對接，與相關(guān)資金鏈人才鏈深度融合。以“東數(shù)西算”工程打造的新型算力網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，進一步做好全國算力資源的統(tǒng)籌規(guī)劃。建立區(qū)域間、行業(yè)間、算力樞紐點之間的協(xié)同機制，推動算網(wǎng)協(xié)同、算網(wǎng)一體，有效管理云計算、邊緣計算、高性能計算等計算資源，基于互聯(lián)網(wǎng)按需調(diào)度使用，確保全國算力資源一盤棋。

（二）制定算力研發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃，從生態(tài)視角推動算力技術(shù)發(fā)展

將算力研發(fā)上升到戰(zhàn)略層面，全面規(guī)劃技術(shù)研發(fā)體系，確保軟硬件、系統(tǒng)架構(gòu)、算法等方面均衡發(fā)展。加強關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，著重補短板、強弱項，以系統(tǒng)化方式帶動基礎(chǔ)研發(fā)、應(yīng)用研發(fā)和技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的整體創(chuàng)新。加強量子計算、神經(jīng)形態(tài)計算、后摩爾芯片等前沿技術(shù)研究，構(gòu)建多層次異構(gòu)計算體系。全面布局算力技術(shù)研發(fā)、標準體系、基礎(chǔ)設(shè)施、人才培養(yǎng)等工作，推動整個計算生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展。

（三）培育先進計算產(chǎn)業(yè)，營造算力產(chǎn)業(yè)良好發(fā)展環(huán)境

加快公共數(shù)據(jù)資源開放共享，推動數(shù)據(jù)全過程應(yīng)用，建設(shè)集建模、仿真和數(shù)據(jù)分析于一體的綜合服務(wù)平臺和集數(shù)據(jù)計算、運營維護、網(wǎng)絡(luò)安全于一體的運營管理平臺。加快培育壯大先進計算企業(yè)，建立計算企業(yè)梯度發(fā)展體系，推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)向全球價值鏈中高端邁進。強化算力應(yīng)用推廣，推動面向不同場景的算力服務(wù)創(chuàng)新，充分發(fā)揮算力對具體行業(yè)的賦能作用，形成多元化的算力解決方案。

（四）運用公私合作伙伴關(guān)系，有效匯聚社會各界力量

廣泛建立各種形式的公私合作組織，強化各方在技術(shù)硬件、軟件、數(shù)據(jù)等不同方面及產(chǎn)品開發(fā)、交易、應(yīng)用等不同環(huán)節(jié)的合作，確保算力資源安全、可信、可用；將算力資源以合理方式開放給科研機構(gòu)和高校，通過產(chǎn)教融合等方式培養(yǎng)復(fù)合型計算人才；以實際需求驅(qū)動算力研發(fā)和建設(shè)，確保算力部署滿足行業(yè)內(nèi)、區(qū)域內(nèi)不同用戶和應(yīng)用場景的需求；鼓勵各方探索適合不同領(lǐng)域、不同企業(yè)的算力使用模式，為中小微企業(yè)甚至個人使用算力資源提供便利。

注釋：

1.2005年9月，13385號總統(tǒng)令將PITAC的職責授予PCAST。

2.登納德縮放比例定律是指隨著晶體管變小，其功率密度保持不變。

3.摩爾定律是指集成電路上集成的晶體管的數(shù)量每18個月或兩年就翻一番。