中科院張云泉：算力經(jīng)濟呈現(xiàn)四大發(fā)展趨勢

或許今時今日算力對于普通用戶而言還稍顯陌生，但毋庸置疑的是算力服務(wù)正在異軍突起，算力經(jīng)濟時代已經(jīng)到來，未來算力將如同水電氣一樣成為生活必需品。“隨著算力經(jīng)濟的普及，未來將出現(xiàn)類似于電力插座的算力插座，用戶無需感知，只需購買套餐刷卡就可以使用算力。”在近日舉行的“2023世界電信和信息社會日大會”之“智能算網(wǎng)與數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展”論壇上，中科院計算所研究員張云泉博士如此暢想算力未來。

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張云泉博士長期從事超級計算的研究，早在2018年就率先提出了算力經(jīng)濟的概念，對于算力產(chǎn)業(yè)有著深刻洞見和思考。在本次論壇上，張云泉博士結(jié)合所見所思，提出了算力經(jīng)濟發(fā)展的四大趨勢。

趨勢一：算力服務(wù)異軍突起

張云泉博士認(rèn)為，算力經(jīng)濟是從數(shù)字經(jīng)濟延伸出的一種新經(jīng)濟形態(tài)，以數(shù)據(jù)為主要生產(chǎn)要素，通過算力、算法、算效等技術(shù)創(chuàng)新，促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟與實體經(jīng)濟深度融合，實現(xiàn)效率、效能、質(zhì)量的提升和經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級等。在他看來，以計算為核心的算力經(jīng)濟將成為衡量地方數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展程度的代表性指標(biāo)和新舊動能轉(zhuǎn)換的主要手段。隨著人類社會向數(shù)字化和智能化轉(zhuǎn)型，計算成為智能世界的關(guān)鍵驅(qū)動力，而算力是硬軟件配合以共同執(zhí)行某種計算需求的能力。“如果說數(shù)據(jù)是生產(chǎn)資料，算力是新生產(chǎn)力，那么算法就是新的生產(chǎn)關(guān)系。”

自2002年起，張云泉博士聯(lián)合業(yè)界專家共同發(fā)起并發(fā)布了“中國HPC TOP100榜單”（HPC指高性能計算機），通過觀察榜單變化，張云泉博士發(fā)現(xiàn)，從2021年開始排名前十的超級計算機出現(xiàn)了大量超級計算平臺，主要用來提供算力服務(wù)。“這是算力經(jīng)濟時代到來的一個重要標(biāo)志。”張云泉博士判斷。

“受人工智能、大模型、5G、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、元宇宙等需求驅(qū)動，算力產(chǎn)業(yè)將快速增長。”張云泉博士認(rèn)為。業(yè)界也普遍樂觀看待算力增長前景。根據(jù)中國信通院數(shù)據(jù)，2020年全球算力規(guī)模達(dá)到429EFlops，增速達(dá)39%，預(yù)估未來5年全球算力規(guī)模將以超過50%的速度增長，到2025年整體規(guī)模將達(dá)到3300EFlops。就我國來看，雖然總體算力快速發(fā)展，僅次于美國位居全球第二，但是人均算力還存在很大鴻溝。此外，一個國家的算力平均水平與其智能化水平息息相關(guān)。因此我國機會可觀、潛力巨大。

趨勢二：超算與AI融合，智算中心列入新基建

通常而言，算力包括基礎(chǔ)算力、智能算力、超級算力，其中智算算力基于GPU、FPGA、ASIC等芯片的加速計算平臺，提供AI訓(xùn)練和推理等算力。

張云泉博士表示，隨著GPT大模型等通用人工智能模型的崛起，智能算力產(chǎn)業(yè)需求快速增長。那么，大模型為何具有超強殺傷力？張云泉博士舉例，如果只用一塊A100板訓(xùn)練千億參數(shù)的模型，那么需要355年才能完成，而用1萬塊A100板則只需幾個月就可以完成。“這對超級計算機提出了巨大挑戰(zhàn)，也給算力帶來了殺手級應(yīng)用。”張云泉博士認(rèn)為。

2020年5月，OpenAI發(fā)布了迄今為止全球規(guī)模大的預(yù)訓(xùn)練語言模型GPT-3，參數(shù)規(guī)模為1750億，數(shù)據(jù)量達(dá)到2TB，訓(xùn)練費用超過1200萬美元。GPT-3的出現(xiàn)意味著AI對算力的需求進(jìn)入新階段。創(chuàng)新的腳步從不停歇，現(xiàn)在GPT-4已經(jīng)到來，其將至少有2.5萬億參數(shù)，且具有多模態(tài)模型特點，相應(yīng)的算力需求也是水漲船高。

大模型等的崛起將促使算力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變革。張云泉博士表示，過去我國算力以基礎(chǔ)算力為主，超級計算占比不大，現(xiàn)在隨著數(shù)字經(jīng)濟的升溫，智能算力異軍突起，增長迅猛。地方政府和企業(yè)已經(jīng)紛紛行動起來，支持智算產(chǎn)業(yè)發(fā)展。例如，2018年國家超級計算濟南中心規(guī)劃了國家超算濟南科技園，致力于打造“中國算谷”，成為世界上第一個以超算為中心的產(chǎn)業(yè)園。2020年12月10日，國家信息中心信息化和產(chǎn)業(yè)發(fā)展部聯(lián)合浪潮發(fā)布《智能計算中心規(guī)劃建設(shè)指南》，界定了算力生產(chǎn)、聚合、調(diào)度、釋放等環(huán)節(jié)。

張云泉博士介紹，目前出現(xiàn)了超級計算中心、智能計算中心、一體化大數(shù)據(jù)中心和城市云腦共四類高性能計算中心，他們?nèi)诤蟿?chuàng)新、互補共存。從廠商來看，華為、寒武紀(jì)、浪潮等都在積極參與智能計算中心的建設(shè)。

趨勢三：GPT大模型崛起，催生MAAS商業(yè)模式

張云泉博士進(jìn)一步分析了大模型崛起給整個社會帶來的影響。他說，大模型具有顛覆性、涌現(xiàn)性、通用性等特征，可以完成自然語言理解、生成、推理等多種任務(wù)；也可以處理多模態(tài)數(shù)據(jù)，如圖像、視頻、音頻等，并通過強化學(xué)習(xí)進(jìn)行自我優(yōu)化。

他表示，大模型締造了模型即服務(wù)（MAAS）新范式，意味著用戶無需自己訓(xùn)練模型或者部署應(yīng)用程序，只需通過API接口調(diào)用預(yù)訓(xùn)練好的模型就可以完成各種任務(wù)，助力算力產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)自給自足。

“目前全球都在競爭開發(fā)更大、更強、更智能、更通用的模型。微軟、谷歌等已經(jīng)推出了GPT-4或者類似GPT-4的多模態(tài)模型，給人類社會和文明帶來了巨大機遇和挑戰(zhàn)。”張云泉博士認(rèn)為。

當(dāng)然不可避免的是，整個社會就大模型的認(rèn)知產(chǎn)生了諸多分歧：ChatGPT將消滅人類還是拯救人類？業(yè)界眾說紛紜，莫衷一是。

趨勢四：算網(wǎng)融合成為運營商必爭點，東數(shù)西算的未來是國家算力網(wǎng)絡(luò)

最后，張云泉博士介紹了運營商在數(shù)字經(jīng)濟時代如何利用自身優(yōu)勢進(jìn)行創(chuàng)新轉(zhuǎn)型。他表示，“東數(shù)西算”工程是國家層面制定的戰(zhàn)略性布局，旨在把東部地區(qū)產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)送到西部地區(qū)進(jìn)行存儲和計算，并在西部建立多個全國性或區(qū)域性的高性能計算節(jié)點，通過高速網(wǎng)絡(luò)連接形成國家級的“電網(wǎng)”。

“東數(shù)西算”工程采用了算網(wǎng)融合技術(shù)，將傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與高性能計算技術(shù)相結(jié)合，在網(wǎng)絡(luò)邊緣部署高性能計算節(jié)點，并通過容器技術(shù)實現(xiàn)異構(gòu)資源統(tǒng)一調(diào)度和管理，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)就近存儲和處理，并降低網(wǎng)絡(luò)延遲和帶寬消耗。

“‘東數(shù)西算’工程不僅可以提高數(shù)據(jù)安全可信度和效率效益，還可以促進(jìn)區(qū)域間資源均衡配置和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，也可以實現(xiàn)政產(chǎn)學(xué)研用之間的深度融合和創(chuàng)新驅(qū)動。”張云泉博士認(rèn)為。

在算網(wǎng)發(fā)展過程中出現(xiàn)了南網(wǎng)和北網(wǎng)。南網(wǎng)以智算中心為基礎(chǔ)，采用算網(wǎng)融合技術(shù)，希望將全國智算中心連接起來，統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一運維。北網(wǎng)即國家超算互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合體，作為“東數(shù)西算”“五個一體化”目標(biāo)建設(shè)工程之一，該聯(lián)合體的本質(zhì)是用互聯(lián)網(wǎng)思維運營超算，將全國眾多超算中心通過算力網(wǎng)絡(luò)連接起來，構(gòu)建一體化算力服務(wù)平臺。

南北兩大網(wǎng)絡(luò)背后的科研實力不容小覷，北網(wǎng)有著國家高性能計算機工程中心支持，南網(wǎng)則由鵬城實驗室輸送腦力和智慧：南網(wǎng)北網(wǎng)目標(biāo)相似，實力不分伯仲，未來誰將占據(jù)主導(dǎo)地位目前不得而知。

“網(wǎng)絡(luò)通信公司通過實施算網(wǎng)融合戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型為算力供應(yīng)商；超算云公司（超算互聯(lián)網(wǎng)）、網(wǎng)絡(luò)通信公司（算網(wǎng)融合）甚至國家電網(wǎng)（近電廠算力中心）等分別從不同的技術(shù)途徑搶占算力服務(wù)市場，鹿死誰手尚未可知。”張云泉博士認(rèn)為。

最后，張云泉博士呼吁國家盡快推出頂層設(shè)計，建設(shè)國家算力網(wǎng)絡(luò)、國家算力調(diào)度中心、算力交易中心等，保證算力經(jīng)濟健康發(fā)展。

本文題目：中科院張云泉：算力經(jīng)濟呈現(xiàn)四大發(fā)展趨勢
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