算网基础设施助力数字化全面升级

发稿时间: 2022-09-23 09:56 来源:人民邮电报 作者:中国信息通信研究院技术与标准研究所 穆琙博 韩淑君 柴瑶琳 2022-09-23
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近年来,新一代ICT技术驱动实体经济全面升级,加速形成以数字化、网络化、智能化为主要特征的数字经济新模式和新业态。随着智慧制造、智慧金融、智慧交通等智能化应用场景的不断普及,越来越多的个人/社会信息进入数字时代,带来几何级数增长的网络连接、数据处理和安全服务要求。为应对这一挑战,以信息通信网络为基石,构建支持“计算”﹢“网络”融合发展的算网基础设施得到了各方的极大关注。

算网基础设施打造“大连接、高算力、强安全”数字底座

算网基础设施是以云计算数据中心、智能计算中心、高性能计算中心等算力设施为支点,以5G、SD-WAN、工业互联网、卫星互联网等网络设施为底座,融合人工智能、大数据等新技术的信息基础设施。面向“大连接、高算力、强安全”的数字发展需要,算网基础设施的实施方案涵盖“算力网络”“分布式云”“超算互联网”等多种方式,已被视为助力行业数字化升级的重要手段。

现有网络基础设施面临网络与应用相分离、网络部署重复建设等问题,难以满足快速实时的智能应用需求。以虚拟现实体验为例,三维全景下VR场景需要提升本地终端的视网膜分辨率以及位置感应能力,网络接入带宽至少达到180Mbps,算力处理需求将超过3900EFlops。算网基础设施能够利用SD-WAN、算力网络、IPv6/IPv6﹢等典型网络计算技术,实时感知计算节点位置和资源使用率,实现信息通信网络底层资源的统一管控,满足上层应用在实时计算方面的能力要求,保障用户体验及企业业务效率。

据IDC统计显示,全球范围内已部署的超算中心、高性能计算中心、大型数据中心集群等算力资源利用效率普遍小于15%。当前,全局算力利用效率相对不足,局部算力过剩形成“算力孤岛”。世界主要国家投入大量人力、财力、物力开展E级高性能计算竞赛,然而面向呈几何级数增长的算力需要,由于缺少算力智能连接,高效算力需求仍然面临海量的发展缺口。以无人驾驶、区块链、物联网、AR/VR等场景为例,到2030年,其算力需求将比2018年提升300倍~ 2000倍。算网基础设施能够依托高性能计算云、边缘计算、云边协同等计算网络化技术,对计算资源进行弹性灵活调度,以提高计算资源利用率,扩展现有计算设施提供服务的地域范围和行业类型,促进各地区计算资源的高效流通。

近年来,网络安全事件频频出现,究其原因在于虚拟化、软件化、智能化的新型网络服务模式打破了传统网络安全边界,以“边界防御”﹢“纵深防御”为主要特征的安全防御机制面临失效风险。算网基础设施能够在设施、平台及服务等方面全面融入区块链、零信任及隐私计算等新型安全技术,推动数字设施、网络设施、应用设施安全架构重构,实现网络安全从单点可控迈向全程可信,有效应对新型网络安全挑战。

算网基础设施成为新的战略高地和价值蓝海

从国家竞争的角度来看,发力融合多维感知、异构计算、智能调度的算网基础设施已经被各国视为布局新一轮国家竞赛的重点方向。从ICT行业发展的角度来看,算网基础设施已经成为抢占先发优势、打造产业合作的“价值蓝海”。

当前,全球对算网资源投资部署的重视程度空前。美国先后出台《引领未来先进计算生态系统战略计划》《2021年美国创新与竞争法案》,推动构建覆盖政产学研的国家级算力体系和高速宽带网络,力保算网领域领先优势。欧洲由德国和法国联合倡议牵头,欧盟27国参与,共同建立符合欧盟数据战略的“欧洲云”基础设施,以对抗中美领先优势。国际互联网龙头企业及电信运营商大力推进产业布局。2021年,谷歌宣布推出谷歌分布式云计算解决方案,使用自有网络连接边缘计算中心,提升客户上云效率。2022年,AT&T宣布与微软合作,将私有无线网络升级为具有连接和服务功能的集成平台,为物联网应用提供高端计算和图形处理能力。

我国高度重视算力网络建设,“十四五”期间,率先提出“东数西算”工程,对全国范围内计算和网络资源进行整体性配置优化。2021年,多部委联合发布《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》,工信部印发《新型数据中心发展三年行动计划(2021—2023年)》,明确提出“推动数据中心总体布局持续优化,全国一体化算力网络国家枢纽节点、省内数据中心、边缘数据中心梯次布局”。2022年1月,国务院印发的《“十四五”数字经济发展规划》明确提出“推进云网协同和算网融合发展、有序推进基础设施智能升级”。

电信运营商全面拥抱这一发展机遇。国内三大运营商先后发布多项战略白皮书,以“算力网络”为目标,自上而下明确了算网基础设施的部署方案。2021年,中国联通研究院正式发布大湾区算力网络行动计划,并与广东联通、华为成立算力网络联合创新实验室。

国内主要企业也加紧布局算网基础设施。云厂商加快推进算网基础设施的前瞻部署,加紧研制集计算、传输、存储于一体的智能设备和解决方案。阿里云宣布投入2000亿元用于建设新型数据中心集群,并持续加大芯片、服务器、交换机、网络等领域的自研力度。华为正式发布深圳、武汉、西安、成都、北京、上海等21个城市共同构成的“人工智能算力网络”。

加快建设算网基础设施助力数字经济健康发展

作为一个新的方向,算网基础设施面临产业生态庞大复杂、产业链条延展交错、产品方案碎片多元等一系列挑战,亟须整合各方力量,形成合力。未来推动算力网络基础设施建设,应从以下几个方面发力:

第一,做好算网基础设施的政策体系布局。聚焦算网基础设施的总体布局及产业规范发展,从技术研究、标准研制、商业模式、设施升级、平台建设五个维度形成算网融合发展指导意见,制定切实可行的发展规划和路径图。第二,鼓励垂直行业加快试点示范的部署。综合政产学研用各方力量,聚焦政府、教育、医疗、交通、零售及工业制造等典型场景,加快开展算网基础设施的培育和试点部署,形成一批有影响力的示范标杆。第三,构建服务于产业的良性生态闭环。着力打造集技术验证与应用创新于一体的统一开放平台,以算网设施成熟度模型为抓手,加速开展标准制定前期的符合性试验、测试评估,加速标准落地实施和产业应用推广,促进算网基础设施技术创新。

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