從算力大國邁向云計(jì)算強(qiáng)國

2023-09-28 13:50陳融雪

瞭望東方周刊 2023年19期

陳融雪

得算力者得未來。

當(dāng)前，我國算力總規(guī)模已達(dá)到197EFLOPS（EFLOPS是指每秒百億億次浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)），位居全球第二，算力應(yīng)用亦廣泛深入到政務(wù)、工業(yè)、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域，不斷催生新技術(shù)、新模式、新業(yè)態(tài)，助力各行各業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型。

“下一步，要用好領(lǐng)先算力，發(fā)展云計(jì)算、實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通是關(guān)鍵。”近日，中國工程院院士、清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系教授鄭緯民接受《瞭望東方周刊》專訪時(shí)說。

年過七旬的鄭緯民院士作為我國計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的先行者，曾獲得國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1次、二等獎(jiǎng)2次，國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)1次，2016年、2017年他的團(tuán)隊(duì)連續(xù)兩次獲得“戈登·貝爾獎(jiǎng)”。2018年，他成為首位中國存儲(chǔ)終身成就獎(jiǎng)獲得者。

鄭緯民表示，我國云計(jì)算市場(chǎng)正處于爆發(fā)式增長(zhǎng)階段，但在核心技術(shù)、生態(tài)構(gòu)建、行業(yè)應(yīng)用等方面還要持續(xù)推進(jìn)；建議政府以研發(fā)補(bǔ)貼、政府采訪等形式支持國內(nèi)機(jī)構(gòu)加快核心技術(shù)攻關(guān)；針對(duì)云計(jì)算互操作性不足、“供應(yīng)商鎖定”、算力云化比率偏低等問題，則呼吁國家牽頭建設(shè)公有云，做大做強(qiáng)行業(yè)應(yīng)用。

展望未來，鄭緯民滿懷信心地表示，我國正在從算力大國邁向云算強(qiáng)國。

鄭緯民

算力云化

《瞭望東方周刊》： ChatGPT的成功是人工智能大模型的成功，也是云計(jì)算的成功。你認(rèn)同嗎？

鄭緯民：可以這么講。

據(jù)公開資料，過去兩年半，GPT-3等大模型的訓(xùn)練成本下降了80%以上，從首次訓(xùn)練開銷1200萬美元降至140萬美元，其中很重要的原因就在于采用了云計(jì)算。

現(xiàn)在，人工智能和人工智能大模型熱有力推動(dòng)了云計(jì)算新一輪發(fā)展——大家都在訓(xùn)練大模型，缺芯片怎么辦？云計(jì)算就提供了很好的解決辦法，也就是算力云化。

《瞭望東方周刊》：2023 中國算力大會(huì)8月在銀川舉行，工業(yè)和信息化部部長(zhǎng)金壯龍表示，我國算力總規(guī)模已達(dá)197EFLOPS。我國的綜合算力在國際上水平如何？

鄭緯民：算力大致可分為三類：高性能計(jì)算的算力，也被稱為HPC算力或超算；人工智能計(jì)算的算力，也被稱為人工智能算力或智算；還有數(shù)據(jù)中心的算力，也被稱為通用算力。

綜合來看，我國算力規(guī)模排全球第二。按2021年的數(shù)據(jù)，全球計(jì)算設(shè)備算力總規(guī)模為615 EFLOPS，美國的算力規(guī)模占全球份額為34%，我國為33%。

《瞭望東方周刊》：我國超算算力發(fā)展如何？

鄭緯民：過去10年，我國在頂尖超算系統(tǒng)研制和超算系統(tǒng)部署數(shù)量都處在國際領(lǐng)先行列。

一是我國在頂尖超算系統(tǒng)研制方面處于國際領(lǐng)先水平。天河一號(hào)、天河二號(hào)、神威·太湖之光這三臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)都曾經(jīng)是世界上最快的計(jì)算機(jī)，并且我國超算從芯片、操作系統(tǒng)到大多數(shù)軟件都是國產(chǎn)，充分展示了中國的速度和研制能力。

二是世界上每年會(huì)評(píng)選兩次全球最快的500臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)，根據(jù)去年11月的評(píng)選結(jié)果，中國占了162臺(tái)。

三是我國三次獲得國際超算應(yīng)用的最高獎(jiǎng)——戈登·貝爾獎(jiǎng)。

綜合來看，我國超算算力已走在世界前列。

《瞭望東方周刊》：算力有“三駕馬車”，除了超算，其它兩項(xiàng)算力發(fā)展如何？

鄭緯民：我國的通用算力也很強(qiáng)，最新發(fā)布的數(shù)據(jù)是，全國在用數(shù)據(jù)中心機(jī)架總規(guī)模超過760萬標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架。

人工智能算力是近三四年才發(fā)展起來的。目前，我國已有近30個(gè)城市陸續(xù)啟動(dòng)人工智能計(jì)算中心建設(shè)。

值得注意的是，我國新增的算力設(shè)施中，人工智能算力占比過半，成為算力增長(zhǎng)的新引擎。預(yù)計(jì)到2025年，我國人工智能算力總量將超1800EFLOPS，人工智能算力占總算力比超過85%。這意味著，算力將迎來高速擴(kuò)張時(shí)代。

核心技術(shù)需攻關(guān)

《瞭望東方周刊》：面臨限制，我國的算力發(fā)展會(huì)被“卡脖子”嗎？

鄭緯民：當(dāng)前，我國人工智能服務(wù)器芯片需大量從美國英偉達(dá)進(jìn)口；來自美國谷歌和Meta（臉書）的人工智能算法開發(fā)框架也占據(jù)著中國90%以上市場(chǎng)份額。從核心技術(shù)的角度來看，我國云計(jì)算的硬件技術(shù)自主可控性仍是薄弱環(huán)節(jié)。

云計(jì)算系統(tǒng)總體上可分硬件和軟件。國內(nèi)以阿里、騰訊為代表的互聯(lián)網(wǎng)廠商和以華為為代表的設(shè)備供應(yīng)商等在軟件方面取得了較好的進(jìn)展，總體與國際先進(jìn)水平相當(dāng)。

但在硬件方面，目前，國內(nèi)云系統(tǒng)受制于高性能通用CPU的國產(chǎn)化進(jìn)展，仍然主要采用國外廠商如Intel或AMD的X86服務(wù)器。云計(jì)算中心采用的網(wǎng)卡和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，也多是基于國外芯片，國產(chǎn)網(wǎng)卡和交換機(jī)芯片與國外一線云網(wǎng)絡(luò)廠商相比，技術(shù)完整度和生態(tài)上還有差距。

“供應(yīng)商鎖定”難題

《瞭望東方周刊》：互操作性不足，是業(yè)界關(guān)注的一個(gè)重要議題。

鄭緯民：云計(jì)算的互操作性不足，以及由此導(dǎo)致的“供應(yīng)商鎖定”問題，是全球性問題。與國外相比，我國的“供應(yīng)商鎖定”問題不容忽視，成為影響構(gòu)建云計(jì)算統(tǒng)一生態(tài)、阻礙云計(jì)算業(yè)務(wù)持續(xù)發(fā)展創(chuàng)新的瓶頸。云計(jì)算互操作性的不足，會(huì)讓人們?cè)诓煌朴?jì)算供應(yīng)商之間實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的遷移時(shí)，需要付出巨大的努力和投入。

造成“供應(yīng)商鎖定”的原因有很多。

從技術(shù)角度而言，由于每個(gè)云計(jì)算供應(yīng)商各自為政，自行決定使用的管理程序、存儲(chǔ)模型、網(wǎng)絡(luò)模型、管理工具和流程等，開發(fā)出的應(yīng)用程序就不可避免地標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，用戶難以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用跨平臺(tái)遷移。

盡管我國云計(jì)算市場(chǎng)處于爆發(fā)式增長(zhǎng)階段，但當(dāng)前公有云上的行業(yè)應(yīng)用主要還是游戲、短視頻、即時(shí)通信這三項(xiàng)。我國公有云的利用率只有30%左右，私有云的利用率只有5% 左右。

從商業(yè)利益角度而言，留住用戶能夠帶來持續(xù)的收益，而提升互操作性意味著額外的投入，因此云服務(wù)供應(yīng)商普遍缺乏意愿，來改善各自云計(jì)算平臺(tái)的互操作性。這一問題如果不加以解決，長(zhǎng)此以往，會(huì)阻礙行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，最終損害消費(fèi)者的利益。

《瞭望東方周刊》：我國“供應(yīng)商鎖定”問題的成因是什么？

鄭緯民：原因也是多方面的。

一是國內(nèi)云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展相對(duì)較晚，市場(chǎng)上服務(wù)供應(yīng)商眾多，且正處于激烈的競(jìng)爭(zhēng)之中。為吸引用戶，各供應(yīng)商更傾向于基于不同的設(shè)計(jì)理念，開發(fā)各具特色的功能，而不是采用標(biāo)準(zhǔn)接口。

比如，阿里云基于“以數(shù)據(jù)為中心”的設(shè)計(jì)理念實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一的資源調(diào)度和存儲(chǔ)管理，并提供了眾多的大規(guī)模分布式數(shù)據(jù)計(jì)算服務(wù);華為云采用資源虛擬化的技術(shù)路線，提供了類OpenStack的接口，并在此基礎(chǔ)上提供了包括人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等在內(nèi)的服務(wù);百度云和金山云則分別主要面向人工智能和游戲等。

二是我國信息化應(yīng)用的基礎(chǔ)相對(duì)比較薄弱，行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的沉淀不足，加上在代碼開源、開放應(yīng)用編程接口等方面的滯后，進(jìn)一步加大了跨云開發(fā)的難度，阻礙了跨云軟件的開發(fā)和互操作的實(shí)現(xiàn)。

行業(yè)應(yīng)用待加強(qiáng)

《瞭望東方周刊》：據(jù)中國信息通信院統(tǒng)計(jì)，我國通用算力云化比例超過50%，智算云化程度接近40%，超算云化仍在探索，而美國市場(chǎng)算力云化比率已經(jīng)超過85%。要提高算力云化水平，要解決什么問題？

鄭緯民：從行業(yè)應(yīng)用的角度來看，公有云上的行業(yè)應(yīng)用類型單一是突出問題。

盡管我國云計(jì)算市場(chǎng)處于爆發(fā)式增長(zhǎng)階段，2022年達(dá)4550億元規(guī)模，較2021年增長(zhǎng)40.91%，但當(dāng)前公有云上的行業(yè)應(yīng)用主要還是游戲、短視頻、即時(shí)通信這三項(xiàng)。

我國公有云的利用率只有30%左右，私有云的利用率只有5%左右。也就是說，100臺(tái)機(jī)器，只用了30臺(tái)，甚至是5臺(tái)，利潤怎么可能高？如果不積極拓展應(yīng)用，這也將影響我國云計(jì)算產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。

《瞭望東方周刊》：為何利用率不高？

鄭緯民：原因主要有三方面。

首先，相較于國外有大量大型企業(yè)利用公有云開展生產(chǎn)業(yè)務(wù)，國內(nèi)大型國企主要在使用私有云。這一方面是由于公有云上的應(yīng)用安全和隱私保護(hù)等問題還缺乏堅(jiān)實(shí)的技術(shù)解決方案，另一方面也有使用慣性和政策約束的原因。

但私有云在安全上未必就比公有云更強(qiáng)。大量國有企業(yè)建設(shè)私有云，既造成其自身成本的增加，也不利于我國公有云產(chǎn)業(yè)的做大做強(qiáng)。

其次，我國企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型仍任重道遠(yuǎn)。2021 年 3 月，“加快數(shù)字化發(fā)展、建設(shè)數(shù)字中國”的數(shù)字化戰(zhàn)略第一次被寫進(jìn)了“十四五”規(guī)劃，國家發(fā)展改革委、中央網(wǎng)信辦和國資委也相繼發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)“上云用數(shù)賦智”行動(dòng)培育新經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)施方案》和《關(guān)于加快推進(jìn)國有企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作的通知》。但我國仍然面臨企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型成功率較低、企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)應(yīng)用效果不滿意等困難和問題，尤其是中小企業(yè)，上云用云的意識(shí)有待加強(qiáng)。

三是我國公有云上缺少由公共數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)服務(wù)牽引的行業(yè)應(yīng)用。

以地球科學(xué)數(shù)據(jù)為例，亞馬遜 AWS 公有云與美國國家海洋和大氣管理局、美國航天宇航局等合作，提供了包括氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)、天氣預(yù)報(bào)、植被指數(shù)等地球科學(xué)數(shù)據(jù)，既推動(dòng)了研究人員在公有云上開展科研，也牽引了相關(guān)企業(yè)在公有云上開展業(yè)務(wù)。因此，我建議國家可牽頭建設(shè)公有云，推進(jìn)各方共同使用。

算力互聯(lián)

《瞭望東方周刊》：你怎么看未來云計(jì)算發(fā)展趨勢(shì)？

鄭緯民：早期云計(jì)算是以資源為中心，以租設(shè)備為主?，F(xiàn)在是以應(yīng)用為中心。比如做一個(gè)渲染，就不用跟服務(wù)商說要幾個(gè)設(shè)備，只說要完成什么任務(wù)。下一步，云計(jì)算要把領(lǐng)先算力用好、實(shí)現(xiàn)算力互聯(lián)。

隨著各地算力基礎(chǔ)設(shè)施逐漸發(fā)展完善，算力聯(lián)網(wǎng)形成統(tǒng)一調(diào)度是大勢(shì)所趨，但帶寬和延遲是當(dāng)前建設(shè)算力互聯(lián)網(wǎng)的痛點(diǎn)之一。

舉例來說，在網(wǎng)絡(luò)正常情況下，從北京某大學(xué)傳輸4TB數(shù)據(jù)到江蘇的超算中心，需要5天。把數(shù)據(jù)刻成盤寄快遞，第二天下午就能到無錫。如果拉一條專線，一年要兩三百萬元，成本太大。

現(xiàn)在，我們和中國移動(dòng)想了個(gè)解決辦法，借用附近的三條云專線，在他們不用的時(shí)間去分時(shí)租用。這樣傳4TB數(shù)據(jù)，只需要3個(gè)小時(shí)，初步測(cè)算單次傳輸價(jià)格低于1000元，還是可以接受的。

《瞭望東方周刊》：互聯(lián)和互通成為未來算力發(fā)展的關(guān)鍵詞，我國有哪些政策推動(dòng)和實(shí)踐探索？

鄭緯民：最近，我國提出了“算力網(wǎng)絡(luò)”的概念，旨在通過網(wǎng)絡(luò)將全國各個(gè)計(jì)算中心聯(lián)接起來，形成一臺(tái)龐大的計(jì)算機(jī)。

各地從政策到實(shí)踐都在積極響應(yīng)。

比如，北京提出要建設(shè)統(tǒng)一的多云算力調(diào)度平臺(tái)、提高環(huán)京地區(qū)算力一體化調(diào)度能力；上海制定目標(biāo)，2023年接入并調(diào)度4個(gè)以上算力基礎(chǔ)設(shè)施，可調(diào)度智能算力達(dá)到 1000 PFLOPS以上；深圳謀劃共建粵港澳大灣區(qū)智能算力統(tǒng)籌調(diào)度平臺(tái)；貴州作為“東數(shù)西算”八大樞紐之一，大力推動(dòng)算力資源跨域調(diào)度，致力建設(shè)國家樞紐節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一算力運(yùn)營調(diào)度平臺(tái)；成都也積極優(yōu)化算力資源，并建立與其他國家樞紐節(jié)點(diǎn)間的算力資源匹配對(duì)接機(jī)制。

在實(shí)踐層面，2023年2月，東數(shù)西算一體化算力服務(wù)平臺(tái)已在寧夏銀川發(fā)布，正式上線運(yùn)營；同月，江蘇南京城市算力網(wǎng)運(yùn)營平臺(tái)發(fā)布，全國首個(gè)人工智能公共算力服務(wù)平臺(tái)也在上海揭牌投用。5月，貴州省發(fā)布算力運(yùn)營調(diào)度平臺(tái)2.0版；7月，北京經(jīng)開區(qū)推出我國首個(gè)“算力資源+運(yùn)營服務(wù)+場(chǎng)景應(yīng)用”一體化建設(shè)工程。

總之，我國正在從算力大國，一步步邁向云計(jì)算強(qiáng)國。