云网融合:算力时代的数字信息基础设施

21世纪以来，在人工智能、大数据、云计算等为代表的新技术革命和产业革命的推动下，数字经济以数倍于GDP 的增速飞速发展，业已成为先进国家经济构成的重要支柱与核心驱动力，其对社会经济的辐射范围之广、影响之深前所未有。就如中共中央总书记习近平就推动我国数字经济健康发展进行第三十四次集体学习时强调，发展数字经济是把握新一轮科技革命和产业变革新机遇的战略选择。随着数字经济从传统数字化、信息化向网络化、智能化加快演进升级，以云网融合为坚实支撑、以人工智能为核心驱动力的智能经济新阶段正在来临。云网融合通过为人工智能、大数据、区块链、物联网等多项创新技术的融合协同提供重要载体，来满足数字经济迅猛发展带来的大规模上云需求，成为我国建设综合性数字信息基础设施的核心特征。其中，算力作为云网融合*重要的核心能力，作为人工智能三大构成要素中*通用、*本质、*核心的特征，其能力大小决定了数据和算法能够发挥效用的大小，因此算力成为数字经济的基础设施，谁拥有先进算力谁就能占领发展制高点并掌握发展主动权。算力的发展和探讨已成为当下的热潮，可以说“算力时代”已经到来。多年来我国数字经济以两位数的增速飞速发展，已成为全球数字经济第二大国，这不仅得益于数字化技术进步和产业升级，而且得益于国家对以算力为引擎的数字经济发展的一系列政策推动。继2015 年国家出台《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》、2016年和2017年相继出台《大数据产业发展规划（2016—2020年）》和《新一代人工智能发展规划》后，于2018 年12 月首次提出“新型基础设施”的建设要求。2020年4月，又正式确认新型基础设施的含义，其中以数据中心和智能计算中心为主的算力基础设施成为信息基础设施的重要组成部分。2021年3月，全国人大通过的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年（2021—2025 年）规划和2035 年远景目标纲要》提出，建设高速泛在、天地一体、集成互联、安全高效的信息基础设施；加快构建全国一体化大数据中心体系，强化算力统筹智能调度，建设若干国家枢纽节点和大数据中心集群。2021年5月，国家发改委等联合发布《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》，推动数据中心合理布局、供需平衡，构建数据中心、云计算、大数据一体化的新型算力网络，加快实施“东数西算”工程。2021年10月，习近平总书记进一步强调，要加快建设高速泛在、天地一体、云网融合、智能敏捷、绿色低碳、安全可控的智能化综合性数字信息基础设施，打通经济社会发展的信息“大动脉”。由此可见，以算力为核心的数字信息基础设施已成为国家战略性布局的关键组成部分，对于进一步实现我国数字经济的发展发挥越来越重要的作用。在百年未有之大变局背景下，以算力为核心的科技竞争正成为大国竞争的战略焦点。由美国领导的西方世界纷纷加快对算力基础设施的布局。美国于2020 年11 月发布《引领未来先进计算生态系统战略计划》，设想了一个围绕未来先进计算生态系统的举国方案，将先进计算生态系统作为国家战略性资产，以维持美国在计算领域的科技主导地位。欧盟于2018年提出“欧洲高性能计算共同计划”，以维持并提升欧洲在超算和量子计算领域的领先水平；2021 年3 月又发布《2030 数字指南针：欧洲数字十年之路》，拟到2030 年累计部署1 万个边缘计算节点，为75%的欧盟企业提供云计算、大数据和人工智能服务。日本于2019 年启动新一代国产超级计算机计划，投入约1300 亿日元打造全球速度*快的超级计算机，并在2020 年蝉联全球超算500 强榜单**。在国家战略引导和市场技术双驱动作用下，以中美科技巨头为主的产业端大多以云和AI 为战略重点，持续加大对算力领域的建设布局。亚马逊、谷歌、微软等企业投巨资布局超大规模数据中心，其中亚马逊在全球范围内加速建设超大数据中心外，还推出多款面向数据中心的自研芯片，包括服务器处理器、交换机、人工智能芯片等。阿里云计算有限公司（以下简称“阿里云”）于2020年也正式投入超大规模数据中心，未来将陆续建立10 座以上超级数据中心，并加快“倚天”“含光”等自研芯片的市场化。电信运营商在算力领域也跃跃欲试，以云网融合为发力点，密集布局云计算和边缘计算。设备商华为从架构突破做起，自研各类芯片、操作系统、数据库等，并加大对智能算力的探索。综合国内外实践来看，投资底层算力成为科技型企业长期不变的商业逻辑，也是其实现核心技术自主掌控的关键手段。与此同时，算力相关研究也在产业界和学术界兴起。如信通院发布了《中国算力发展指数白皮书》（2021 年），而众多咨询机构发布了有关算力发展评价等方面的报告，比如赛迪研究院发布《先进计算机产业发展白皮书》和浪潮信息联合国际数据公司（IDC）推出《2021—2022全球计算力指数评估报告》，知名院士、**学者也针对算力的概念和发展关键点提出了一系列非常有见地的思考。相关研究人员也基于实践出版了相关著作，如《算力与经济：一本书读懂智能时代的万物互联与财富未来》《算力时代：模型战疫与中国海关可视化大数据建模实战》《边缘计算与算力网络》，探讨了以算力为核心的信息基础设施，以及其在垂直领域的应用价值。此外，国内三大电信运营商*近两年密集推出《云网融合2030 技术白皮书》《算力网络架构与技术体系白皮书》《算力网络白皮书》等，主要围绕算力网络与云网融合的关系、算力的发展趋势、应用需求、网络架构和技术体系等方面进行探讨。总的来看，当前研究更偏重于从实用性的角度去探讨算力发展的方向和路径，尚未形成系统的理论与方法体系。基于以上算力发展的重要性及算力研究现状，本书试图在总结实践经验和提高认识的基础上进一步阐述“算力三大定律”：**定律（时代定律），算力就是生产力；第二定律（增长定律），全球算力规模约每12个月增长1 倍；第三定律（经济定律），算力产业每投入1 元，将平均带动3-4 元GDP 产出，并围绕以算力为核心的数字信息基础设施进行更加系统性的论述，包括生产力阶段演变、算力的广泛应用及以算力为核心的数字信息基础设施发展等宏观趋势，算力带来的社会、生活、科研范式以及元宇宙的演变。之后重点介绍了算力基础设施的分类与关键技术以及算力发展趋势，即算力网络化、算力智能化、算力绿色化和算力可信化的演变趋势。*后简要介绍了算力产业链各方的进展，以及中国电信云网融合战略。本书不仅适合通信、信息领域相关从业人员阅读与参考，还适合通信、信息相关专业的高校师生和对数字经济感兴趣的社会各界人士阅读。由于算力时代正在逐步来到，相关领域也处于积极的研究发展阶段，限于认知水平，书中相关的观点不一定非常准确，错误和遗漏也在所难免，欢迎读者不吝赐教。