新興需求驅(qū)動(dòng)算力產(chǎn)業(yè)發(fā)展加速

徐可源

2022年末，人工智能對話機(jī)器人ChatGPT的發(fā)布引發(fā)全球性轟動(dòng)，其基礎(chǔ)支撐的人工智能大模型成為產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)。人工智能大模型通過“自監(jiān)督學(xué)習(xí)+預(yù)訓(xùn)練+精調(diào)”的模式，能夠低成本、高適應(yīng)性地賦能下游諸多應(yīng)用領(lǐng)域，成為人工智能落地實(shí)體經(jīng)濟(jì)的最優(yōu)選擇。隨后，全球科技互聯(lián)網(wǎng)龍頭紛紛推出自身的人工智能大模型，包括國內(nèi)質(zhì)樸研究院（智譜AI-ChatGLM）、百度（文心一言）、中科院（紫東太初）、商湯（商量SenseChat）、阿里（通義千問）、360（智腦）、科大訊飛（訊飛星火認(rèn)知）等。人工智能大模型訓(xùn)練數(shù)據(jù)量巨大，對算力尤其是智能算力需求龐大，且將在未來持續(xù)高增長，驅(qū)動(dòng)全社會算力產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

算力為經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來新的驅(qū)動(dòng)力

算力正以一種新的生產(chǎn)力形式，為各行各業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型注入新動(dòng)能，成為經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。算力基礎(chǔ)設(shè)施作為算力的主要載體，以及新型信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，已成為當(dāng)前社會運(yùn)行不可或缺的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，對于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、培育未來產(chǎn)業(yè)、形成經(jīng)濟(jì)發(fā)展新動(dòng)能等方面具有重要作用。根據(jù)中國信通院測算，在算力方面每投入1元，將帶動(dòng)3至4元的GDP經(jīng)濟(jì)增長。

我國算力基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展成效顯著，但與推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展的目標(biāo)任務(wù)相比，與應(yīng)對國際市場激烈競爭的要求相比，仍有一定差距。近年來，我國對算力基礎(chǔ)設(shè)施的重視程度不斷提升，一體化發(fā)展、新型數(shù)據(jù)中心、算力基礎(chǔ)設(shè)施等概念相繼提出。國家層面陸續(xù)發(fā)布相關(guān)政策規(guī)劃，加快推進(jìn)算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

國家政策大力支持算力產(chǎn)業(yè)發(fā)展

2021年12月和2022年2月，國家發(fā)改委、中央網(wǎng)信辦、工業(yè)和信息化部、國家能源局聯(lián)合印發(fā)通知，同意在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內(nèi)蒙古、貴州、甘肅、寧夏等8地啟動(dòng)國家算力樞紐節(jié)點(diǎn)建設(shè)，“東數(shù)西算”工程正式全面啟動(dòng)，加速構(gòu)建國家算力網(wǎng)絡(luò)體系，推動(dòng)國內(nèi)算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

其中，“數(shù)”指的是數(shù)據(jù)，“算”指的是算力，“東數(shù)西算”是通過構(gòu)建數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算、數(shù)據(jù)一體化的新型算力網(wǎng)絡(luò)體系，將東部算力需求有序引導(dǎo)到西部，優(yōu)化數(shù)據(jù)中心建設(shè)布局，促進(jìn)東西部協(xié)同聯(lián)動(dòng)。

2023年10月，工信部、中央網(wǎng)信辦、教育部、國家衛(wèi)生健康委、中國人民銀行、國務(wù)院國資委等六部門聯(lián)合印發(fā)《算力基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》（以下簡稱《行動(dòng)計(jì)劃》，以進(jìn)一步凝聚算力產(chǎn)業(yè)共識、強(qiáng)化政策引導(dǎo)，全面推動(dòng)我國算力基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量發(fā)展。

《行動(dòng)計(jì)劃》結(jié)合算力基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，明確了“多樣供給，優(yōu)化布局；需求牽引，強(qiáng)化賦能；創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，匯聚合力；綠色低碳，安全可靠”的基本原則，從計(jì)算力、運(yùn)載力、存儲力以及應(yīng)用賦能四個(gè)方面制定了到2025年的主要發(fā)展目標(biāo)。

2023年12月，國家發(fā)展改革委、國家數(shù)據(jù)局、中央網(wǎng)信辦、工業(yè)和信息化部、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《深入實(shí)施“東數(shù)西算”工程加快構(gòu)建全國一體化算力網(wǎng)的實(shí)施意見》（以下簡稱《實(shí)施意見》）?！秾?shí)施意見》以算力高質(zhì)量發(fā)展賦能經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展為主線，充分發(fā)揮國家樞紐節(jié)點(diǎn)引領(lǐng)帶動(dòng)作用，協(xié)同推進(jìn)“東數(shù)西算”工程，形成跨地域、跨部門發(fā)展合力，助力網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國、數(shù)字中國建設(shè)，打造中國式現(xiàn)代化的數(shù)字基座。

《實(shí)施意見》從通用算力、智能算力、超級算力一體化布局，東中西部算力一體化協(xié)同，算力與數(shù)據(jù)、算法一體化應(yīng)用，算力與綠色電力一體化融合，算力發(fā)展與安全保障一體化推進(jìn)等五個(gè)統(tǒng)籌出發(fā)，推動(dòng)建設(shè)聯(lián)網(wǎng)調(diào)度、普惠易用、綠色安全的全國一體化算力網(wǎng)。

到底什么是算力

算力是集信息計(jì)算力、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)載力、數(shù)據(jù)存儲力于一體的新型生產(chǎn)力，主要通過算力中心等算力基礎(chǔ)設(shè)施向社會提供服務(wù)。其中，信息計(jì)算力（Computational Power）是以計(jì)算能力為核心、支撐數(shù)據(jù)信息處理，是挖掘數(shù)據(jù)要素價(jià)值、衡量生產(chǎn)力、推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心支撐和驅(qū)動(dòng)力。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)載力（Network Power）是以網(wǎng)絡(luò)傳輸性能為核心、支撐數(shù)據(jù)要素高效流動(dòng)，是優(yōu)化算力供需關(guān)系的關(guān)鍵，是連接用戶、數(shù)據(jù)和算力的橋梁。數(shù)據(jù)存儲力（Storage Power）是以存儲容量為核心、支撐數(shù)據(jù)存儲和管理，是迅速訪問信息、推動(dòng)信息資源共享的基石。算力的核心是對數(shù)據(jù)要素的充分利用，是信息計(jì)算力、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)載力、數(shù)據(jù)存儲力高效協(xié)同、一體化發(fā)展的綜合能力。

計(jì)算力分為通用計(jì)算能力、智能計(jì)算能力和超級計(jì)算能力。近年來，隨著社會數(shù)字化轉(zhuǎn)型加速、數(shù)據(jù)處理需求增長，我國數(shù)據(jù)中心與云計(jì)算產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，提供通用算力的數(shù)據(jù)中心（云服務(wù)）相對成熟，逐步在社會各個(gè)行業(yè)應(yīng)用落地。

隨著人工智能數(shù)據(jù)增長和算法模型復(fù)雜化，人工智能訓(xùn)練與應(yīng)用過程中對數(shù)據(jù)的傳輸和計(jì)算要求也越來越高，當(dāng)前通用算力和超算算力供給很難滿足人工智能計(jì)算的要求。智能算力基于最新人工智能理論、計(jì)算架構(gòu)，能夠提供人工智能模型訓(xùn)練及應(yīng)用所需算力服務(wù)，逐漸成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)。智算中心作為提供智能算力的新型基礎(chǔ)設(shè)施，配備大量AI服務(wù)器，在人工智能數(shù)據(jù)處理方面具有絕對優(yōu)勢，可以顯著提升數(shù)據(jù)算力效率，通過對算力的生產(chǎn)、聚合、調(diào)度、釋放，高效支撐數(shù)據(jù)開放共享、智能生態(tài)建設(shè)、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聚集，促進(jìn)AI產(chǎn)業(yè)化、產(chǎn)業(yè)AI化及政府治理智能化。

算力產(chǎn)業(yè)已具一定規(guī)模

近年來，我國算力規(guī)模不斷提升，智能算力發(fā)展受到高度重視。2022年我國基礎(chǔ)設(shè)施算力規(guī)模達(dá)到180EFlops，位居全球第二。2023年6月算力總規(guī)模達(dá)到197EFlops，近五年年均增速近30%，其中，通用算力占比74%，智算規(guī)模占整體算力規(guī)模比重提升至25%、同比增長45%。目前，我國已建成全球規(guī)模最大、技術(shù)領(lǐng)先的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，算力總規(guī)模排名全球第二（全球算力前五的國家分別為美國、中國、日本、德國、英國，算力份額占比分別為31%、27%、5%、4%、3%，預(yù)計(jì)2025年全球算力規(guī)模將達(dá)到3300EFlops），并遠(yuǎn)超排名第三的日本。

從計(jì)算設(shè)備角度，我國近六年累計(jì)出貨超過2091萬臺通用服務(wù)器、82萬臺AI服務(wù)器，全球占比33%，增速高達(dá)50%。

從基礎(chǔ)設(shè)施角度，我國通用數(shù)據(jù)中心、智算中心持續(xù)加快建設(shè)，在用數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模超過650萬標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架，年復(fù)合增長率超過30%．已投運(yùn)智算中心25個(gè)、在建超過20個(gè)。

在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)載力和數(shù)據(jù)存儲力方面，我國網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷完善，先進(jìn)存力快速發(fā)展。截至2023年6月，我國累計(jì)建成5G基站超過293萬個(gè)，光纜線路總長度達(dá)到6196萬公里；存儲總量達(dá)到1080EB，較去年增加25%。

根據(jù)工信部數(shù)據(jù)，2022年我國算力核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到1.8萬億元，而更廣義的以計(jì)算機(jī)為代表的計(jì)算產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)2.6萬億元，形成覆蓋軟硬件、整機(jī)系統(tǒng)及平臺應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，涌現(xiàn)一批先進(jìn)計(jì)算技術(shù)創(chuàng)新成果，算法模型、計(jì)算芯片、計(jì)算軟件、系統(tǒng)平臺等環(huán)節(jié)持續(xù)取得突破并深入應(yīng)用。

算力產(chǎn)業(yè)鏈及國產(chǎn)化進(jìn)展

算力產(chǎn)業(yè)鏈鏈條長、環(huán)節(jié)復(fù)雜，并且涵蓋電子信息制造、信息通信等多個(gè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，與新一代信息技術(shù)緊密結(jié)合。

從產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)看，算力產(chǎn)業(yè)上游是基礎(chǔ)軟硬件，是計(jì)算力、存儲力、運(yùn)載力的最基本單元，也是決定算力質(zhì)量的根本環(huán)節(jié)，包括基礎(chǔ)硬件（如CPU、GPU、存儲器等）、基礎(chǔ)軟件（如操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中間件等）及各類計(jì)算設(shè)備（服務(wù)器、板卡、終端等）和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（交換機(jī)、路由器等）。

中游為算力網(wǎng)絡(luò)及平臺，是為下游應(yīng)用提供算力服務(wù)的核心環(huán)節(jié)，主要是各類算力基礎(chǔ)設(shè)施（如通用算力數(shù)據(jù)中心、超算中心、智算中心），以及基于基礎(chǔ)設(shè)施開展的各類算力服務(wù)（如云計(jì)算、智算服務(wù)等）及安全服務(wù)。算力基礎(chǔ)設(shè)施位于產(chǎn)業(yè)鏈的樞紐位置，起到連接上游基礎(chǔ)軟硬件與下游應(yīng)用的關(guān)鍵作用，算力基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展直接關(guān)系到算力產(chǎn)業(yè)能否真正有效支撐數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

下游為各類應(yīng)用場景，包括人工智能等算力應(yīng)用，以及政府、電信、金融、工業(yè)、教育、交通、能源等行業(yè)應(yīng)用。

從市場競爭格局看，算力產(chǎn)業(yè)鏈最核心的上游環(huán)節(jié)基本由國外企業(yè)壟斷，國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)在部分領(lǐng)域取得一定突破。

在基礎(chǔ)硬件領(lǐng)域，CPU基本由美國英特爾和AMD公司壟斷，我國國產(chǎn)化率僅為0.5%，國內(nèi)華為、海光信息、龍芯中科、飛騰等國產(chǎn)CPU逐步從能用發(fā)展至好用，但在生態(tài)等方面仍存在較大短板。GPU是當(dāng)前人工智能算力最重要的處理芯片，基本由美國英偉達(dá)公司壟斷，國內(nèi)華為、壁仞科技等國產(chǎn)GPU尚不能足以支持大規(guī)模人工智能計(jì)算。存儲器主要由韓國、美國企業(yè)壟斷，三星、SK海力士、美光等企業(yè)在DRAM和NAND Flash兩大最重要的存儲市場占據(jù)絕大部分份額，國內(nèi)長鑫存儲和長江存儲的國產(chǎn)化進(jìn)展順利，產(chǎn)品已經(jīng)商用落地，技術(shù)接近國際領(lǐng)先水平，市場競爭力明顯提升。

在基礎(chǔ)軟件領(lǐng)域，操作系統(tǒng)基本由美國微軟、谷歌壟斷，麒麟軟件、統(tǒng)信軟件、華為鴻蒙等國產(chǎn)操作系統(tǒng)達(dá)到初步可用階段，但仍需要更多的適配工作，并形成一整套生態(tài)體系。數(shù)據(jù)庫市場中甲骨文、微軟、IBM、SAP四家海外龍頭公司保持領(lǐng)先，在國內(nèi)市場共同占據(jù)一半的市場份額，國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫快速發(fā)展，在金融、交通、能源等多個(gè)領(lǐng)域落地，國產(chǎn)企業(yè)包括傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫廠商、初創(chuàng)企業(yè)、云服務(wù)巨頭、ICT巨頭等四類，共同占據(jù)約30%市場份額。

算力產(chǎn)業(yè)作為未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，也是未來國家競爭力的重要組成部分，我國算力產(chǎn)業(yè)必須堅(jiān)持獨(dú)立自主、可持續(xù)發(fā)展的算力生態(tài)，將算力基礎(chǔ)設(shè)施建立在安全可靠的基礎(chǔ)軟硬件之上，產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的國產(chǎn)替代是未來發(fā)展的重要方向。