算力產(chǎn)業(yè)為數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展注入新動能

隨著人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)加速演進，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)與新興技術(shù)加速融合，算力產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。在數(shù)字經(jīng)濟時代，算力是新質(zhì)生產(chǎn)力，正以前所未有的廣度和深度為千行百業(yè)的發(fā)展注入新動能，成為推動科技進步、賦能現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系以及經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的重要支撐。有研究表明，計算力指數(shù)平均每提高1個百分點，數(shù)字經(jīng)濟和國內(nèi)生產(chǎn)總值（GD P）將分別增長3.3‰和1.8‰。當前，我國算力產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨多重機遇，但同時也面臨諸多挑戰(zhàn)，只有遵循算力產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律，才能構(gòu)建我國算力產(chǎn)業(yè)發(fā)展新格局。建設(shè)高效節(jié)能、成本集約的算力，才能更好地賦能新技術(shù)、新場景。

我國算力產(chǎn)業(yè)規(guī)模穩(wěn)步增長體系逐步完善

算力可分為通用算力、智能算力、超級算力，分別對應基礎(chǔ)計算、智能計算、超級計算三種計算模式。不同場景所需要的計算精度不同，也相應需要不同種類的算力。通用算力主要由基于CPU（中央處理器）芯片的服務(wù)器提供，對實時性有較高要求，常用于支持如云計算和邊緣計算等基礎(chǔ)通用計算。智能算力主要由GPU（圖像處理器）、FPGA（現(xiàn)場可編程邏輯門陣列）、ASIC（專用集成電路）等AI（人工智能）芯片的加速計算平臺提供，常用于AI的訓練和推理計算。超級算力由超級計算機等高性能計算集群提供，主要用于尖端科學領(lǐng)域的計算，比如航空航天、行星模擬、生命科學等領(lǐng)域。

從發(fā)展規(guī)?？矗陙砦覈懔σ?guī)模穩(wěn)步增長（見圖1）。根據(jù)工信部數(shù)據(jù)，截至2023年底，全國算力總規(guī)模達230EFLOPS（每秒百億次浮點運算），同比增長27.8%，居全球第二位，算力總規(guī)模近5年年均增速近30%。2023年10月，工信部發(fā)布《算力基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量發(fā)展行動計劃》，其中提出，到2025年，算力規(guī)模將達300EFLOPS。結(jié)合算力產(chǎn)業(yè)的內(nèi)外部環(huán)境看，政策利好、需求激增疊加技術(shù)發(fā)展，預計2024年算力產(chǎn)業(yè)將維持高速增長態(tài)勢。賽迪研究院預測，截至2024年底，我國算力規(guī)模將達265 EFLOPS。

從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)看，算力產(chǎn)業(yè)體系逐步完善。2024年政府工作報告提出，適度超前建設(shè)數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，加快形成全國一體化算力體系。算力方面，呈現(xiàn)算力規(guī)模增長快、智能算力需求激增的特點。我國算力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，智能算力比例逐步提升，算力資源多樣化供給加速推進。運力方面，我國網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷完善。截至2024年6月，全國互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入端口數(shù)量達11.7億個，全國光纜線路總長度達到6712萬公里。存力方面，存儲規(guī)模不斷擴大，以全閃存技術(shù)為代表的先進存力快速發(fā)展。2023年，全國數(shù)據(jù)存儲總量為1.73ZB，存儲空間利用率為59%，其中政府和行業(yè)重點企業(yè)存儲空間利用率均為70%左右。

算力產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機遇與挑戰(zhàn)

第一個機遇，以大模型為代表的新興技術(shù)驅(qū)動算力需求激增。以AIGC為代表的人工智能新應用、新業(yè)務(wù)蓬勃發(fā)展，推動算力產(chǎn)業(yè)規(guī)?？焖僭鲩L、計算技術(shù)不斷創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)格局加快革新。AI大模型訓練數(shù)據(jù)量巨大，對算力尤其是智能算力需求龐大，驅(qū)動算力產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展。用于訓練人工智能系統(tǒng)的算力需求呈指數(shù)型增長。一方面，ChatGPT、文心一言等通用大模型，模型的訓練迭代、模型部署后的推理需要大量算力。舉例來看，Transformer大模型訓練算力需求以275倍/2年的速度增長。此外，根據(jù)OpenAI，從2012年以來，最大規(guī)模的AI模型訓練所需要的計算量，每3.5個月翻倍一次。相比于摩爾定律兩年的倍增期，算力需求具有遠高于芯片承載計算量的增長速度。另一方面，垂直領(lǐng)域大模型加速應用。人工智能賦能千行百業(yè)，比如醫(yī)療、法律、金融、制造業(yè)等特定領(lǐng)域和行業(yè)，基于通用大模型的微調(diào)訓練，也需要大量算力支撐。AI模型參數(shù)越多訓練結(jié)果越精細，參數(shù)量呈指數(shù)級增長。

第二個機遇，國內(nèi)行業(yè)級算力供給體系品牌優(yōu)勢提升，服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)集成能力和生態(tài)影響力持續(xù)增強。2023年全球市場份額前十名（見圖2），國產(chǎn)服務(wù)器廠商有五位。2024年一季度，中國X86服務(wù)器市場份額的前三名分別是浪潮、新華三和聯(lián)想。基于ARM架構(gòu)的服務(wù)器生態(tài)有望成為算力體系的主流架構(gòu)。在PC或服務(wù)器端的底層CPU多為X86架構(gòu)，移動端被ARM架構(gòu)壟斷，自動駕駛、元宇宙等新一代信息技術(shù)底層CPU也是以ARM架構(gòu)為基礎(chǔ)?；贏RM架構(gòu)的華為鯤鵬生態(tài)、PK生態(tài)（飛騰CPU+麒麟操作系統(tǒng)）形成從服務(wù)器CPU到整機產(chǎn)品線的布局，多個應用先后落地。作為算力的重要載體，數(shù)據(jù)中心是大規(guī)模算力聚合、調(diào)度、釋放的節(jié)點，正在迅猛發(fā)展。數(shù)據(jù)中心流量與日俱增，無損網(wǎng)絡(luò)、智能網(wǎng)卡、可編程網(wǎng)絡(luò)等互聯(lián)技術(shù)以及低功耗、高密度互聯(lián)解決方案成為創(chuàng)新熱點。

第三個機遇，政策利好保障算力產(chǎn)業(yè)發(fā)展。黨中央、國務(wù)院高度重視算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，習近平總書記強調(diào)，“要加快新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加強戰(zhàn)略布局，加快建設(shè)高速泛在、天地一體、云網(wǎng)融合、智能敏捷、綠色低碳、安全可控的智能化綜合性數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)施，打通經(jīng)濟社會發(fā)展的信息‘大動脈’”。我國出臺一系列政策措施，推動算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和應用發(fā)展。世界各國政府也紛紛出臺政策支持算力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，大幅增加政府對算力產(chǎn)業(yè)的直接研發(fā)投資。例如，美國“網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)研發(fā)計劃”（NITRD）中，2024財年預算總額109億美元，為重點投入人工智能（31億美元）、高性能計算基礎(chǔ)設(shè)施和應用程序（20.1億美元）、大規(guī)模數(shù)據(jù)管理和分析（16.9億美元）等領(lǐng)域。歐盟委員會批準“歐洲共同利益重要計劃——下一代云基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)”的國家援助計劃，提供12億歐元的公共資金用于開發(fā)可互操作和開放訪問的歐洲數(shù)據(jù)處理生態(tài)系統(tǒng)。

當前，算力產(chǎn)業(yè)在提速發(fā)展的同時，也面臨一些挑戰(zhàn)。

第一個挑戰(zhàn)，算力芯片國產(chǎn)化自主水平亟需提升。芯片是算力的核心環(huán)節(jié)，其性能直接關(guān)系到設(shè)備的運行速度和處理能力。出口限制疊加傳統(tǒng)國外生態(tài)體系壁壘，使得國產(chǎn)自研算力芯片肩負起填補市場空缺、破局算力產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要使命。當前，國產(chǎn)算力芯片的生態(tài)系統(tǒng)和自主工藝亟待進一步突破。

第二個挑戰(zhàn)，多元異構(gòu)算力有待進一步融合。當前，算力資源依然緊張，GPU緊缺疊加CPU達到單卡性能極限，如何突破算力瓶頸？“CPU+XPU”的異構(gòu)融合計算解決方案出現(xiàn)，即用各種XPU加速器與CPU配合，完成各種計算任務(wù)，進而實現(xiàn)計算效力最大化。多種引擎構(gòu)成的異構(gòu)計算要求硬件設(shè)計兼顧更強的通用性、靈活性和高可用性，并能支持軟件的更新迭代。當前，多元異構(gòu)算力需加速融合，各類XPU還需加快實現(xiàn)高效協(xié)同，進而提升穩(wěn)定性。

第三個挑戰(zhàn)，數(shù)據(jù)跨區(qū)域、長距離的傳輸存在數(shù)據(jù)安全風險?！皷|數(shù)西算”的樞紐節(jié)點蘊含豐富的算力和大量的數(shù)據(jù)資源，可能成為黑客攻擊的重點對象，在東數(shù)西運、西數(shù)東運、東數(shù)西存、西算流轉(zhuǎn)等流程中，物理設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)安全、應用安全、數(shù)據(jù)安全和信息安全等可能面臨多重風險。比如，算力資源從申請使用再到結(jié)算清退，其中某一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)漏洞，可能給算力網(wǎng)絡(luò)帶來信息泄露風險。

推動算力高質(zhì)量發(fā)展，須正視問題、系統(tǒng)布局、久久為功。要以“創(chuàng)新驅(qū)動”突破算力技術(shù)瓶頸，強化基礎(chǔ)研究原始創(chuàng)新，從源頭和底層解決關(guān)鍵技術(shù)問題。要構(gòu)建“多元泛在”算力基礎(chǔ)設(shè)施，聯(lián)合產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)、科研機構(gòu)、政府機構(gòu)等各方力量，建立算力網(wǎng)絡(luò)連接多源異構(gòu)、海量泛在算力。要進一步健全“安全可信”的防護體系，打造內(nèi)生安全的算力安全體系，提升自主智能的安全能力。

算力產(chǎn)業(yè)政策及分析

我國對算力產(chǎn)業(yè)的重視程度不斷提升，陸續(xù)出臺多項政策、規(guī)劃助推產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。2024年《政府工作報告》中提出，“適度超前建設(shè)數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，加快形成全國一體化算力體系，培育算力產(chǎn)業(yè)生態(tài)”。2021年以來，國務(wù)院及相關(guān)部委相繼出臺政策文件，引導我國算力產(chǎn)業(yè)發(fā)展。隨著政策落地見效，各地算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)如火如荼，算力供給能力不斷提升。

為更好推進算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，多地出臺算力相關(guān)政策，確保項目建設(shè)與地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展情況相適應。例如，2024年4月，北京發(fā)布《北京市算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)實施方案（2024—2027年）》，將改變智算建設(shè)“小、散”局面，集中建設(shè)一批智算單一大集群。廣東推進“1+2+N”算力中心布局，以韶關(guān)數(shù)據(jù)中心集群為核心，形成廣州、深圳兩個低時延智能算力應用區(qū)。貴州作為全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)國家樞紐節(jié)點之一，目前正加快打造面向全國的算力保障基地，力爭全省算力產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破100億元。2023年10月，當?shù)靥岢觥八懔θ备拍?，用于企業(yè)購買當?shù)厮懔Ψ?wù)或數(shù)據(jù)交易產(chǎn)品。此外，多地根據(jù)自身優(yōu)勢資源稟賦，加大投入建設(shè)算力基礎(chǔ)設(shè)施，提升算力供給，助力經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展。

趨勢一：“東數(shù)西算”、全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)再深化，算力設(shè)施建設(shè)布局不斷優(yōu)化。2023年12月29日，國家發(fā)改委等五部門發(fā)布《深入實施“東數(shù)西算”工程 加快構(gòu)建全國一體化算力網(wǎng)的實施意見》，強調(diào)統(tǒng)籌通用算力、智能算力、超級算力協(xié)同計算；東中西地區(qū)及大中小城市協(xié)同布局；算力、數(shù)據(jù)、算法協(xié)同應用；算力和綠色電力協(xié)同建設(shè)；算力發(fā)展和安全協(xié)同保障。

趨勢二：多元化和國產(chǎn)化提速，發(fā)展高效可靠的本土化算力，進一步強化算力基礎(chǔ)設(shè)施自主防護水平。2022年6月，科技部印發(fā)《國家新一代人工智能公共算力開放創(chuàng)新平臺建設(shè)指引》，對平臺的國產(chǎn)化程度、算力規(guī)模與解決方案等方面進行了明確要求。要求自主研發(fā)芯片提供的算力標稱值占比不低于60%，并鼓勵優(yōu)先采用國產(chǎn)開發(fā)框架，使用率不低于60%。2023年10月，工信部等六部門印發(fā)《算力基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量發(fā)展行動計劃》，鼓勵在關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施中使用自主的存儲設(shè)備，通過全閃存儲整機帶動關(guān)鍵存儲部件的國產(chǎn)化應用。2023年12月29日，國家發(fā)改委等五部門發(fā)布《深入實施“東數(shù)西算”工程 加快構(gòu)建全國一體化算力網(wǎng)的實施意見》，打造自主創(chuàng)新的技術(shù)供給能力，強化國家樞紐節(jié)點自主防護能力。進一步強化算力基礎(chǔ)設(shè)施自主防護水平，確保算力基礎(chǔ)設(shè)施安全可靠。

趨勢三：引導算力基礎(chǔ)設(shè)施綠色低碳發(fā)展，統(tǒng)籌推動算力與綠色電力的一體化融合。統(tǒng)籌發(fā)展與安全，進一步強化網(wǎng)絡(luò)、應用、產(chǎn)業(yè)鏈安全管理和能力建設(shè)，構(gòu)建完善的安全保障體系。提升數(shù)據(jù)中心綠電使用比例，增強綠色算力供給水平。進一步提高資源利用和算力碳效水平，通過對算力中心的設(shè)計建設(shè)、技術(shù)選型和設(shè)備選擇等方面的引導，提升算力碳效水平。不斷引導市場應用綠色低碳算力，積極引入綠色能源，采用源網(wǎng)荷儲等技術(shù)，實現(xiàn)可再生能源的融合開發(fā)、就近消納，提升算力設(shè)施綠電使用率。加速賦能行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型，推動算力在重點行業(yè)發(fā)揮應用賦能作用，構(gòu)建“算力+”綠色低碳生態(tài)體系，助力各行業(yè)綠色低碳發(fā)展。

責任編輯_趙曉璐