幾種算力和算力的“顏色”

熊偉

7月，“算力”是個(gè)新聞熱詞。7月2日，首屆中國綠色算力大會(huì)在呼和浩特市舉行。會(huì)上，中國信息通信研究院產(chǎn)業(yè)規(guī)劃所發(fā)布了《2023中國綠色算力發(fā)展研究報(bào)告》。7月17日，工業(yè)和信息化部、寧夏回族自治區(qū)人民政府召開新聞發(fā)布會(huì)，宣布2023中國算力（基礎(chǔ)設(shè)施）大會(huì)將于8月18日至19日在銀川舉行。7月19日，國務(wù)院新聞辦公室舉辦2023年上半年工業(yè)和信息化發(fā)展情況發(fā)布會(huì)，工信部新聞發(fā)言人、總工程師趙志國介紹，目前，我國算力總規(guī)模居全球第二，保持30%左右的年增長率，新增算力設(shè)施中智能算力占比過半。

算力的兩種分類

在7月17日預(yù)告2023中國算力（基礎(chǔ)設(shè)施）大會(huì)即將舉辦的新聞發(fā)布會(huì)上，工信部副部長張?jiān)泼鹘榻B，根據(jù)中國信息通信研究院測(cè)算，2022年中國算力核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到1.8萬億元。算力每投入1元，將帶動(dòng)3至4元的GDP經(jīng)濟(jì)增長。截至2022年底，中國在用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架超過650萬架，算力總規(guī)模達(dá)180EFLOPS，僅次于美國，存力總規(guī)模超過1000EB（1萬億GB）。

約兩年前，2021年7月4日，工業(yè)和信息化部印發(fā)《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023年）》，后附《名字解釋》。此文件對(duì)算力的解釋為：算力是數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后實(shí)現(xiàn)結(jié)果輸出的一種能力，是衡量數(shù)據(jù)中心計(jì)算能力的一個(gè)綜合指標(biāo)，數(shù)值越大代表綜合計(jì)算能力越強(qiáng)。

算力的常用計(jì)量單位為每秒執(zhí)行的浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)（FLOPS）。1 E F L O P S等于1 0的1 8次方FLOPS，即每秒執(zhí)行一百億億次浮點(diǎn)運(yùn)算，約為5臺(tái)天河2A或50萬顆主流服務(wù)器CPU或200萬臺(tái)主流筆記本電腦的算力。

在7月19日國新辦發(fā)布會(huì)上，趙志國總工程師提到的智能算力，是算力中的一類。有一種分類法把算力分為基礎(chǔ)算力、智能算力和超算算力?；A(chǔ)算力是由以CPU芯片為計(jì)算中樞的服務(wù)器所提供的算力，主要用于基礎(chǔ)通用計(jì)算；智能算力是由基于GPU、FPGA、ASIC等AI芯片的加速計(jì)算平臺(tái)提供的算力，主要用于語音、圖像、視頻處理、人工智能訓(xùn)練等；超算算力則是由超級(jí)計(jì)算機(jī)提供的算力，主要用于大規(guī)模科學(xué)和工程計(jì)算，如空氣動(dòng)力學(xué)偏微分方程的數(shù)值計(jì)算。隨著人工智能的加速發(fā)展，智能算力在三種算力中的增幅最大。

上述工信部文件附的《名字解釋》則采用另一種分類法，將算力分為通用算力和高性能算力，即以CPU為代表的通用計(jì)算能力和以GPU為代表的高性能計(jì)算能力?！睹纸忉尅妨砹小案咝阅芩懔Α睏l目，解釋為：指執(zhí)行圖形顯示、信號(hào)處理、人工智能、物理模擬等計(jì)算密集型任務(wù)的計(jì)算能力，主要以GPU（圖形處理器）、FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編輯邏輯門陣列）、NPU（網(wǎng)絡(luò)處理器）等為代表。通用和高性能二分法沒有提及超算算力，可能是因?yàn)槌?jí)計(jì)算機(jī)往往使用數(shù)量龐大的CPU和GPU協(xié)同建構(gòu)強(qiáng)大算力，可以將其來自CPU和GPU的運(yùn)算能力分別歸入通用算力和高性能算力。

網(wǎng)絡(luò)綠色發(fā)展之路

算力緣何有綠色？這要從綠色發(fā)展理念說起。我國執(zhí)政黨2015年首次把“綠色發(fā)展”理念寫入重要文件。2015年10月29日，中國共產(chǎn)黨第十八屆中央委員會(huì)第五次全體會(huì)議通過《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃的建議》，在此文件中提出五大發(fā)展理念，即創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念。

節(jié)約資源、節(jié)約能源是綠色發(fā)展的題中之義，而在蘊(yùn)藏算力和存力的數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為“耗能大戶”的今天，建設(shè)綠色低碳的新型數(shù)據(jù)中心，正是踐行綠色發(fā)展理念的重要舉措。國網(wǎng)能源研究院的測(cè)算數(shù)據(jù)顯示，2020年，我國數(shù)據(jù)中心用電量已達(dá)2000億千瓦時(shí)，占用電總量比重約2.7%；預(yù)計(jì)到2030年，數(shù)據(jù)中心用電量至少將翻一番，超過4000億千瓦時(shí)，用電總量占比將升至3.7%。找尋讓數(shù)據(jù)中心的算力更綠色低碳的可行方法，就是探索網(wǎng)絡(luò)綠色發(fā)展之路。

具體而言，至少有三條途徑。一是提高算效。算效是指數(shù)據(jù)中心算力與功率的比值，即數(shù)據(jù)中心每瓦功率所產(chǎn)生的算力。算效越高，意味著數(shù)據(jù)中心單位功率的算力越強(qiáng)，效能越高，完成同樣的計(jì)算任務(wù)，則能耗越低。提高算效需要計(jì)算方法的突破，關(guān)鍵在軟件系統(tǒng)。

二是降低電能比。電能比即數(shù)據(jù)中心電能利用效率PUE，指數(shù)據(jù)中心總耗電量與數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備耗電量的比值，一般用年均PUE值。PUE值總是大于1，數(shù)值越小則電能利用效率越高，因?yàn)镻UE越接近于1，表明用于IT設(shè)備的電能占比越高，制冷、供配電等非IT設(shè)備耗能越低。今年4月，財(cái)政部、生態(tài)環(huán)境部、工信部聯(lián)合發(fā)布《綠色數(shù)據(jù)中心政府采購需求標(biāo)準(zhǔn)（試行）》。此文件要求，2023年6月起數(shù)據(jù)中心電能比不高于1.4，2025年起數(shù)據(jù)中心電能比不高于1.3。做好數(shù)據(jù)中心選址（如選在夏季涼爽的西部高原），采用創(chuàng)新冷卻技術(shù)，采用用電設(shè)備智能節(jié)電技術(shù)等，可以有效降低PUE。

三是盡量使用綠色能源。綠色能源即清潔能源，指生產(chǎn)過程不排放污染物的能源，包括可再生能源和核能。據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局今年年初發(fā)布的《中華人民共和國2022年國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》，2022年我國全年水電、核電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電等清潔能源發(fā)電量共計(jì)29599億千瓦時(shí)，比上年增長8.5%。據(jù)國家電網(wǎng)統(tǒng)計(jì)，截至2022年底，清潔能源發(fā)電裝機(jī)規(guī)模占比49.6%，發(fā)電量占比36.2%。在我國西北地區(qū)，風(fēng)電、太陽能裝機(jī)量大，在我國西南地區(qū)，水電占比高。因此，我們大力發(fā)展“東數(shù)西算”，在西部地區(qū)建設(shè)星羅棋布、算力龐大的數(shù)據(jù)中心，服務(wù)于全國的計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求，通過使用清潔能源，推進(jìn)算力綠色化。

鏈接 首屆中國綠色算力大會(huì)舉行

文 |本刊綜合報(bào)道

7月2日，首屆中國綠色算力大會(huì)在呼和浩特市舉行。大會(huì)由呼和浩特市人民政府、中國電信集團(tuán)有限公司內(nèi)蒙古分公司、中國移動(dòng)通信集團(tuán)內(nèi)蒙古有限公司、中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司內(nèi)蒙古自治區(qū)分公司主辦，中國信息通信研究院、內(nèi)蒙古和林格爾新區(qū)管理委員會(huì)承辦。

大會(huì)在呼和浩特市敕勒川草原千人會(huì)議中心舉行開幕式。自治區(qū)黨委常委、市委書記包鋼，自治區(qū)副主席奇巴圖，中國工程院院士鄭緯民，國家工業(yè)和信息化部信息通信發(fā)展司副司長趙策，中國信息通信研究院院長余曉暉，國家發(fā)展改革委創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展中心副主任徐彬，市委副書記、市長、和林格爾新區(qū)黨工委書記賀海東等共同啟動(dòng)大會(huì)。

趙策在大會(huì)上致辭。趙策說，黨中央、國務(wù)院高度重視我國算力產(chǎn)業(yè)發(fā)展，在各地區(qū)各部門和產(chǎn)業(yè)界的共同努力下，我國算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)取得積極進(jìn)展，算力規(guī)模不斷擴(kuò)大，算力布局逐步優(yōu)化，算力成效穩(wěn)中向好。內(nèi)蒙古能源富足、氣候冷涼、區(qū)位優(yōu)勢(shì)明顯、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)完備，呼和浩特成為國家算力樞紐節(jié)點(diǎn)，建成國家級(jí)互聯(lián)網(wǎng)骨干直聯(lián)點(diǎn)，算力發(fā)展具有廣闊發(fā)展前景。中國工程院院士鄭緯民在大會(huì)上作了“算力的互聯(lián)和互通”主旨演講。中國電信集團(tuán)副總經(jīng)理欒曉維、阿里云計(jì)算有限公司副總裁衛(wèi)煒等與會(huì)嘉賓作主題演講。12個(gè)數(shù)字經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)項(xiàng)目在大會(huì)上簽約。會(huì)上，和林格爾綠色算力發(fā)展研究中心、中國移動(dòng)呼和浩特綠色智算中心、聯(lián)通（內(nèi)蒙古）產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有限公司揭牌，“和林格爾綠色算力超市”啟動(dòng)上線。

大會(huì)還發(fā)布了《2023中國綠色算力發(fā)展研究報(bào)告》和《和林格爾綠色算力指數(shù)研究報(bào)告》。

來自國家相關(guān)部委、中國工程院、全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)國家樞紐八大節(jié)點(diǎn)和十大數(shù)據(jù)中心集群所在地方政府、自治區(qū)有關(guān)指導(dǎo)單位以及通信運(yùn)營商、金融機(jī)構(gòu)、高?？蒲袡C(jī)構(gòu)、知名企業(yè)等近800人參加了會(huì)議。