計算機(jī)行業(yè)算力網(wǎng)絡(luò)深度報告:全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)加速
報告出品方:東方證券
以下為報告原文節(jié)選
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一、全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)逐步深化,算力有望成為普惠大眾的基礎(chǔ)資源
1.1 AI與政策推動,全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)有望加速
1.1.1 國家政策持續(xù)推動全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)
全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)相關(guān)政策有望持續(xù)出臺。算力網(wǎng)絡(luò)已成為國家重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域之一,利好政策持續(xù)出臺,未來行業(yè)發(fā)展前景廣闊。2020 年12 月,《關(guān)于加快構(gòu)建全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系的指導(dǎo)意見》首次提出全國范圍內(nèi)數(shù)據(jù)中心形成布局合理、綠色集約的一體化格局。2021年7 月,工信部發(fā)布《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃(2021-2023 年)》,計劃建設(shè)全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)。2022 年2 月,發(fā)改委發(fā)布《國家發(fā)展改革委等部門關(guān)于同意京津冀地區(qū)啟動建設(shè)全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)國家樞紐節(jié)點(diǎn)的復(fù)函》,標(biāo)志著“東數(shù)西算”工程正式啟動,我國算力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展揚(yáng)帆起航。2023年2月,中共中央、國務(wù)院發(fā)布《數(shù)字中國建設(shè)整體布局規(guī)劃》,將數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施列為數(shù)字中國建設(shè)的兩大底座之一。2023年4月17日,科技部啟動國家超算互聯(lián)網(wǎng)工作,成立了國家超算互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合體。預(yù)計到2025年,國家超算互聯(lián)網(wǎng)將形成總體布局,成為數(shù)字中國建設(shè)的“高速路”。我們認(rèn)為,全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)相關(guān)政策有望持續(xù)出臺。
1.1.2 東數(shù)西算”拉開全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)序幕
2022 年2 月,作為算網(wǎng)建設(shè)開始的“東數(shù)西算”正式啟動。2022 年2 月17 日,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 地啟動建設(shè)國家算力樞紐節(jié)點(diǎn),并規(guī)劃了10 個國家數(shù)據(jù)中心集群。至此,全國一體化大數(shù)據(jù)中心體系完成總體布局設(shè)計,“東數(shù)西算”工程正式全面啟動。
1.1.3 AI浪潮推升算力需求,實現(xiàn)智能技術(shù)規(guī)?;枋滓獙崿F(xiàn)算力普惠
機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)入大模型時代,ChatGPT 等通用大模型的訓(xùn)練迭代極大拉動對智能算力的需求。模型成功部署后,推理也將需要大量智能算力做支撐。從模型訓(xùn)練角度來說,據(jù)J. Sevilla 等發(fā)布的文章《Compute Trends Across Three Eras of Machine Learning," 2022 International Joint Conference on Neural Networks (IJCNN)》,機(jī)器學(xué)習(xí)的訓(xùn)練計算大概可以分為三個時期。第一個時期為2012 年之前,訓(xùn)練算力大致遵循摩爾定律,約每20 個月翻一番。而進(jìn)入深度學(xué)習(xí)時代,算力翻倍的速度加速至5-6 個月。2015-2016 年左右開啟了大模型時代,在這個時期,計算量增長變慢,翻倍時間約為10 個月。但整體的訓(xùn)練計算量比深度學(xué)習(xí)時代的系統(tǒng)大2 到3 個數(shù)量級(OOM)。從2022 年底,隨著ChatGPT 成功帶來的新一代AI 浪潮,國內(nèi)外Bert、GPT4、文心一言等通用大模型相繼發(fā)布。這些大模型的訓(xùn)練需要千億、甚至萬億級參數(shù),以及上千GB 的高質(zhì)量數(shù)據(jù),大模型的訓(xùn)練迭代將極大地拉動了智能算力的需求。另外,日后隨著模型的成熟落地和推廣,模型推理所需的智能算力也將逐漸增加,占比不斷提高。
除了通用大模型的訓(xùn)練,垂直行業(yè)大模型的訓(xùn)練、基于通用大模型的微調(diào)的行業(yè)應(yīng)用也需要大量的智能算力做支撐。垂直行業(yè)的大模型訓(xùn)練也需要大量的智能算力,另外,基于大模型的多場景應(yīng)用也不斷拓展。AI 滲透千行百業(yè),拉動智能算力規(guī)模高速增長。2022 年,各行各業(yè)的AI 應(yīng)用滲透度都呈不斷加深的態(tài)勢,尤其是在金融、電信、制造以及醫(yī)療領(lǐng)域,為實現(xiàn)業(yè)務(wù)增長、保持強(qiáng)大競爭力、從而占據(jù)更大的市場份額,企業(yè)紛紛入局AI 領(lǐng)域,通過新技術(shù)提升傳統(tǒng)業(yè)務(wù)用戶體驗,人工智能應(yīng)用增長迅速。據(jù)IDC 和浪潮信息聯(lián)合發(fā)布的《2022-2023 中國人工智能計算力發(fā)展評估報告》,預(yù)計到2023 年年底,中國將有50%的制造業(yè)供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)采用人工智能技術(shù)實現(xiàn)業(yè)務(wù)體驗提升。在未來,隨著AI 技術(shù)對傳統(tǒng)行業(yè)賦能作用日益凸顯,催生出更大智算需求成為必然。
AI應(yīng)用存在此長尾效應(yīng),實現(xiàn)規(guī)?;滓獙崿F(xiàn)算力普惠。孫凝暉院士在演講中提出,AIGC帶來人工智能產(chǎn)業(yè)的爆發(fā),而智能技術(shù)的規(guī)?;瘧?yīng)用具有典型長尾問題,即具備強(qiáng)AI能力的強(qiáng)勢部門(網(wǎng)安、九院九所和氣象局等)、科研院校與大中企業(yè)只占據(jù)算力需求主體的大約20%,另外80%則均為中小微企業(yè),這類主體受限于公司規(guī)模與預(yù)算,往往難以接入算力資源、或受限于算力的高昂價格,從而難以在AI時代浪潮中獲得發(fā)展紅利。因此,要實現(xiàn)智能技術(shù)的規(guī)?;瘧?yīng)用,讓人工智能產(chǎn)業(yè)既“叫好”也“叫座”,需要大量便宜、易用的智能算力,讓中小微企業(yè)也能方便、便宜地使用算力。因此實現(xiàn)算力普惠,一方面可以支持先進(jìn)科技發(fā)展,賦能更多產(chǎn)業(yè)AI化,同時還能讓AI走入千家萬戶,達(dá)成AI普惠。
1.2 綠色、普惠、賦能高質(zhì)量發(fā)展,算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)勢在必行
1.2.1 建設(shè)算網(wǎng)可充分利用西部資源與氣候條件,促進(jìn)算力綠色環(huán)?;?/p>
采取清潔能源供電、自然降溫等方法是數(shù)據(jù)中心減少碳排放的關(guān)鍵。從供給側(cè)來說,數(shù)據(jù)中心可以通過采用節(jié)能技術(shù),使用清潔能源等方式改善碳排放過量等問題。另一方面,用自然方式降溫輔助制冷能夠有效減少數(shù)據(jù)中心耗能。各大云廠商為了服務(wù)器降溫也各顯神通,如騰訊在貴安的隧洞內(nèi)建立了一個綠色高效的災(zāi)備數(shù)據(jù)中心,微軟曾在將數(shù)據(jù)中心投放到蘇格蘭附近的北海中,海蘭信打造海底數(shù)據(jù)中心。我國西部地區(qū)具備充沛清潔能源和適宜氣候地理條件,建立全國一體化算網(wǎng)可供給環(huán)保綠色的算力資源。我國中西部地區(qū)具備豐富的風(fēng)電、光伏、水電等清潔能源,顯著減少碳排放。同時,西部地區(qū)適宜的氣候與地理條件還為散熱、制冷等環(huán)節(jié)提供了天然環(huán)境,以烏蘭察布市為例,只有4.3 攝氏度的年平均氣溫意味著每年有近10 個月可以不使用設(shè)備,而是利用環(huán)境實現(xiàn)自然冷卻,更加適合數(shù)據(jù)中心的建設(shè),利于達(dá)成“雙碳”目標(biāo)。因此,建立全國一體化算力網(wǎng)絡(luò),可將算力資源的生產(chǎn)重心放在氣候適宜的西部地區(qū),充分利用其豐富的清潔資源和適宜的氣候條件,助力實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),在保護(hù)環(huán)境的前提下實現(xiàn)算力快速發(fā)展。
1.2.2 助力解決東西部供需不平衡問題,降低算力價格
算網(wǎng)建設(shè)可有效解決算力東西供需不平衡的現(xiàn)狀,同時可利用低廉電價降低算力價格。目前,我國東西部算力供需失衡,數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展和數(shù)據(jù)資源的產(chǎn)生主要集聚在我國的東部地區(qū),而西部地區(qū)則有著較為充沛的土地、能源資源。然而,算力需求大的東部地區(qū)土地、能源等資源緊張,而資源充裕的西部地區(qū)可提供綠色低價的算力資源,具備發(fā)展數(shù)據(jù)中心、承接?xùn)|部算力需求的潛力。例如我國上海等東部地區(qū)信息產(chǎn)業(yè)高度發(fā)達(dá),是計算需求最旺盛的地區(qū),然而其較高的電費(fèi)和土地價格導(dǎo)致東部地區(qū)算力成本高昂。貴州、內(nèi)蒙等中西部算力需求較低,但其較低的電力成本和土地價格更適合算力基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。而通過建設(shè)全國一體化算力網(wǎng)絡(luò),可以將東部地區(qū)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、推動區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展,讓西部城市也可享受算力發(fā)展帶來的機(jī)會與紅利。
1.2.3 提供普惠算力,賦能科技與產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展
建立算力網(wǎng)絡(luò),發(fā)揮“乘數(shù)效應(yīng)”助力經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。無論是在傳統(tǒng)行業(yè)、還是在數(shù)據(jù)重要性日益凸顯下催生出的新興行業(yè)中,算力網(wǎng)絡(luò)的建立都能在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中起到“催化劑”的作用。在傳統(tǒng)行業(yè)領(lǐng)域中,隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,數(shù)字化轉(zhuǎn)型成為不可逆轉(zhuǎn)的時代趨勢,算力網(wǎng)絡(luò)提供隨取隨用的算力資源,與其他生產(chǎn)要素協(xié)同推進(jìn)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,展現(xiàn)出的乘數(shù)效應(yīng)使其成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“放大器”。同時算力基礎(chǔ)設(shè)施化為新型智能產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展提供了基礎(chǔ)資源,有效降低智能計算相關(guān)行業(yè)的運(yùn)營成本,自動駕駛、智慧城市等智算應(yīng)用場景轉(zhuǎn)為現(xiàn)實的可能性得到展現(xiàn),為更多先進(jìn)技術(shù)的商業(yè)化落地提供良好的發(fā)展環(huán)境,國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展被注入了新的蓬勃活力。算力網(wǎng)絡(luò)不僅助力新老產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展,同時在其從理論走向現(xiàn)實、進(jìn)而實現(xiàn)商業(yè)化落地的過程中,也催生了新興技術(shù)的誕生和迭代,有效拓展智能計算技術(shù)領(lǐng)域,賦予數(shù)字行業(yè)發(fā)展更多可能性。算力有望成為基礎(chǔ)資源,普惠中小企業(yè)及個人。在算力無法流通、成本昂貴的情況下,資源壟斷自然形成,算力資源被大量掌控在大型企業(yè)當(dāng)中。建立算力資源基礎(chǔ)設(shè)施,達(dá)到隨取隨用的同時降低算力資本,不僅僅能夠賦能政府的公共服務(wù),同時可以使中小企業(yè)、乃至個人都受益于智能化,打破“強(qiáng)者恒強(qiáng)”的算力格局。美國推行《國家信息基礎(chǔ)設(shè)施行動計劃》為三十年科技發(fā)展奠定基礎(chǔ)。中國推動算力網(wǎng)絡(luò),有望在新時代浪潮中奪得先機(jī)。美國于1993年宣布實施《國家信息基礎(chǔ)設(shè)施行動計劃》,建立了全球的信息標(biāo)準(zhǔn),為美國科技全方位的蓬勃發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。而現(xiàn)在,我國把握時代發(fā)展大方向,在算力網(wǎng)絡(luò)方面率先發(fā)力,積極探索路線、制定綱領(lǐng)與標(biāo)準(zhǔn),借助舉國體制優(yōu)勢持續(xù)推進(jìn)。算力網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)為科學(xué)計算、航空航天、軍工等行業(yè)提供發(fā)展動力,使中國在新時代浪潮中奪得先機(jī)。
1.3 算力網(wǎng)絡(luò):一點(diǎn)接入,即取即用
1.3.1 算力網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)賦能算力作為基礎(chǔ)資源普惠大眾
算力要成為像水、電一樣的公共資源,需要由算力網(wǎng)絡(luò)扮演路、橋的角色。算力應(yīng)該是水、電一樣普惠大眾、隨取隨用的公共基礎(chǔ)資源,早在1961 年,美國教授John McCarthy 就將算力類比為電話服務(wù),可以隨取隨用。到了1990 年,美國Ian Foster 教授將算力與電力類比,提出算力是一種公共服務(wù)。今天,我們來到了數(shù)字經(jīng)濟(jì)時代,算力將成為水、電一樣普惠大眾、隨取隨用的公共基礎(chǔ)資源,為社會高效發(fā)展賦能,最終實現(xiàn)“網(wǎng)絡(luò)無所不達(dá)、算力無所不在、智能無所不及”的社會愿景。而為實現(xiàn)這一愿景,需通過算網(wǎng)來整合并調(diào)度各方算力資源,并分配給個需求方。算力網(wǎng)絡(luò)是提供普惠算力的最優(yōu)解,或?qū)⒊蔀橹悄軙r代的標(biāo)志性基礎(chǔ)設(shè)施。目前,算力對大部分公司、科研院所、個人來說都是奢侈品,沒有成為普惠大眾的基礎(chǔ)資源。像上述所討論的那樣,我國算力存在著供需失衡、成本較高、魯棒性不足等問題。急劇增長的全行業(yè)計算需求與相對較慢的迭代發(fā)展速度造成了算力供需失衡;同時,地理位置上聚集于東部、行業(yè)上大量存在于互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)等分布特點(diǎn)也對算力資源的合理分配構(gòu)成阻礙,算力流動進(jìn)而導(dǎo)致成本不能有效滿足普惠發(fā)展需求;此外,數(shù)據(jù)中心的建設(shè)帶來了更加復(fù)雜的算力應(yīng)用場景,隨之帶來的偶發(fā)性算力需求激增和隱私數(shù)據(jù)安全保護(hù)訴求對各節(jié)點(diǎn)的魯棒性、安全性提出了更高的要求。為解決以上難點(diǎn),實現(xiàn)跨地域與跨行業(yè)共享、彈性按需調(diào)動,算力網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生,成為算力資源健康發(fā)展的最優(yōu)解。在不久的將來,算力網(wǎng)絡(luò)將成為這個數(shù)字經(jīng)濟(jì)時代、智能時代的標(biāo)志性基礎(chǔ)設(shè)施。
1.3.2計算場景愈加豐富,需求多元化對算網(wǎng)架構(gòu)提出新要求
計算場景愈發(fā)豐富,不同應(yīng)用對算力精度、延遲、帶寬等提出不同需求。算力作為邏輯資源,本身與水電等標(biāo)準(zhǔn)化資源相比就更加復(fù)雜、具備更多維度,而技術(shù)的發(fā)展催生了豐富的計算場景,不同的行業(yè)、應(yīng)用場景對算力更提出了不同的需求,進(jìn)一步增加了構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度。例如,天體物理、氣象研究、航空航天等高精尖科研領(lǐng)域需要能夠支持復(fù)雜運(yùn)算、性能高的雙精度算力,即超算算力。而無人駕駛、智慧交通等AI 主要用于處理語音、圖片或視頻等,單精度、半精度、甚至整型的計算即可滿足應(yīng)用需要。而一些產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的場景對精度要求不高,通用算力(基礎(chǔ)算力)即可滿足需求。除了算力精度,不同的應(yīng)用場景對帶寬和延時也提出了不同的需求。例如,需要實時渲染的游戲、自動駕駛決策、遠(yuǎn)程手術(shù)、工業(yè)控制等領(lǐng)域?qū)ρ舆t的要求非常高,而模型訓(xùn)練等場景則對延遲沒有很高要求。同時,基于AR、VR 等渲染場景,模型訓(xùn)練、超算類等場景對大帶寬的需求較高,工控、物聯(lián)網(wǎng)采集等則對帶寬要求不高。
1.3.3 算力網(wǎng)絡(luò):云邊端節(jié)點(diǎn)全連接,動態(tài)感知、靈活調(diào)度
算力網(wǎng)絡(luò):云邊端節(jié)點(diǎn)全連接,動態(tài)感知、靈活調(diào)度。算力網(wǎng)絡(luò)是通過新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將云、邊、端等分散的算力節(jié)點(diǎn)連接起來,動態(tài)實時感知算力資源狀態(tài),根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行統(tǒng)籌分配和調(diào)度。不同的業(yè)務(wù)需要的算力種類、帶寬、延時不同,然而在算力網(wǎng)絡(luò)中用戶無需關(guān)心網(wǎng)絡(luò)中計算資源的位置和部署狀態(tài)。算力網(wǎng)絡(luò)可以實時感知客戶的算力需求,并根據(jù)算力資源池的情況,給客戶自動調(diào)配符合其需求的最優(yōu)算力,獲取算力將像獲取水、電一樣便捷、價低。
二、各地政策頻頻出臺,聚焦算力供給、算力調(diào)度、中小企業(yè)共建、算電一體四大方向
2.1各地發(fā)布人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策,算力體系建設(shè)最關(guān)鍵
多地發(fā)布政策推動人工智能發(fā)展,算力屢屢成為榜上第一條。大模型時代到來,各地紛紛印發(fā)促進(jìn)人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)政策。近期,北京、上海、深圳、杭州等地發(fā)布推進(jìn)人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)政策,算力體系建設(shè)最為關(guān)鍵,成為多個政策的第一條:
2023年5月,北京印發(fā)《北京市促進(jìn)通用人工智能創(chuàng)新發(fā)展的若干措施》,第一條強(qiáng)調(diào)提升算力資源統(tǒng)籌供給能力。
2023年5月,北京印發(fā)《北京市加快建設(shè)具有全球影響力的人工智能創(chuàng)新策源地實施方案(2023-2025年)》。重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)推動國產(chǎn)替代以及算力資源并網(wǎng)互聯(lián)。
2023年5月,深圳印發(fā)《深圳市加快推動人工智能高質(zhì)量發(fā)展高水平應(yīng)用行動方案(2023—2024年)》的通知。第一條為強(qiáng)化智能算力集群供給。?2023年6月,杭州發(fā)布《關(guān)于加快推進(jìn)人工智能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實施意見(征求意見稿)》。該意見中,主要任務(wù)的第一條即為建設(shè)多元融合算力支撐體系。
2022年9月,上海發(fā)布《上海市促進(jìn)人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展條例》,該條例中,基本要素與科技創(chuàng)新的第一條即為加強(qiáng)公共算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),推動綠色低碳發(fā)展。
響應(yīng)全國算網(wǎng)一體化布局,各地算網(wǎng)政策紛紛出臺。除了人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展相關(guān)的政策,各地還針對算力出臺了相關(guān)政策規(guī)劃,促進(jìn)全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。
2023年4月,上海發(fā)布《上海市推進(jìn)算力資源統(tǒng)一調(diào)度指導(dǎo)意見》,強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)全市算力資源統(tǒng)籌、調(diào)度和共享。
2023年3月,貴州印發(fā)《面向全國的算力保障基地建設(shè)規(guī)劃的通知(2023-2025)》,強(qiáng)調(diào)加快打造國家算力網(wǎng)。
2023年1月,成都市發(fā)布《成都市圍繞超算智算加快算力產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策措施》,強(qiáng)調(diào)提升超算適配性、加快構(gòu)建智算體系以及加快云計算中心提檔升級。
2.2算力體系建設(shè)聚焦:供給、調(diào)度、中小企業(yè)共建、算電一體
在眾多地方政策中,主要聚焦于公共算力平臺建設(shè)、算力調(diào)度中心建設(shè)、鼓勵中小企業(yè)參與共建、算電一體四個方面。
1.加強(qiáng)智能算力供給:推動算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),以智能算力供給為主,且需滿足綠色低碳要求。同時,一些文件對芯片、操作系統(tǒng)、開源深度學(xué)習(xí)框架的國產(chǎn)化提出要求。
2.算力資源統(tǒng)籌調(diào)度:推動算力標(biāo)準(zhǔn)化和服務(wù)化,統(tǒng)籌算力資源,實現(xiàn)算網(wǎng)統(tǒng)一管理、編排和調(diào)度。
3.鼓勵中小企業(yè)、第三方云廠商積極參與算網(wǎng)建設(shè)、接入算網(wǎng):鼓勵中小企業(yè)參與算網(wǎng)共建,不僅可有效避免“帝國制”的壟斷運(yùn)營,同時也可使算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)惠及更寬領(lǐng)域、帶動產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。
4. 推動“算電一體”新型供能體系建設(shè),助力算網(wǎng)升級,賦能雙碳目標(biāo):鼓勵超算中心、智算中心、新型數(shù)據(jù)中心等因地制宜地配置儲能設(shè)施,以提升電力自平衡能力,進(jìn)一步推動了算力基礎(chǔ)設(shè)施與儲能設(shè)施的融合發(fā)展。
下面四章,我們將從這四個重點(diǎn)發(fā)展方向進(jìn)行論述,梳理相關(guān)政策、分析相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。
三、算力供給:智算供給是關(guān)鍵,國產(chǎn)化是發(fā)展重點(diǎn)
3.1 計算場景愈發(fā)豐富,智能算力賦能科技、經(jīng)濟(jì)發(fā)展
算力可分為通用算力、超算算力與智算算力三種,分別應(yīng)用在不同場景中。通用算力主要來源于通用處理器CPU,應(yīng)用場景非常廣泛,可用于對精度要求不高的數(shù)字化場景中。而超算算力則主要支持天體物理、氣象研究、航空航天等高精尖科研領(lǐng)域。這些場景運(yùn)算量大,且對精度要求高(雙精度算力)。智算算力則主要應(yīng)用于AI場景中。對于AI模型訓(xùn)練及推理來說,處理文字、語音、圖片或視頻等需求較大,單精度、半精度、甚至整型的計算即可滿足應(yīng)用需要。一般來說,相比于模型訓(xùn)練,模型推理所需的算力精度較低,很多場景Int8即可滿足需要。
據(jù)國家信息中心,未來80%的場景都將基于人工智能,所需算力資源將主要由智算中心提供。AI 大模型已經(jīng)成為國家、企業(yè)和科研院所積極發(fā)展、重點(diǎn)投入的大方向。而普惠大眾的智能算力就是AI發(fā)展的基礎(chǔ)資源,智算中心正是實現(xiàn)這些科技創(chuàng)新的源泉。
3.2 我國人均智能算力不足,智算規(guī)模有望持續(xù)上漲
從智能算力總額來看,美、中處于領(lǐng)先地位。從人均智能算力的角度,中國仍處于全球中等水平。據(jù)《中國算力指數(shù)發(fā)展白皮書(2022)》,美、中的智能算力處于全球領(lǐng)先地位,分別占全球比重的45%和28%。然而從人均算力的高低來衡量,美國、英國、德國等國家的人均算力普遍高于1000GFlops,而我國的人均算力處于中等水平。據(jù)IMD研究發(fā)現(xiàn),人均算力的水平與一國的智能化水平高度相關(guān),我國積極發(fā)展智能算力、打造智算中心是打造國際競爭力、發(fā)展綜合國力的關(guān)鍵。
中國智能算力規(guī)模有望持續(xù)快速增長,2021-2026年期間,預(yù)計年復(fù)合增長率達(dá)到52.3%。據(jù)IDC數(shù)據(jù)與預(yù)測,2021年中國智能算力規(guī)模達(dá)到155.2EFLOPS,并在之后的幾年始終保持穩(wěn)健增長態(tài)勢,預(yù)計到2026年將突破進(jìn)入每秒十萬億億次浮點(diǎn)計算級別,智能算力實現(xiàn)1,271.4EFLOPS的龐大規(guī)模,2021-2026年期間,預(yù)計年復(fù)合增長率達(dá)到52.3%。
中國AI芯片市場將保持高速增長。2022年,中國的AI芯片市場規(guī)模約385億元。隨著AI發(fā)展以及智算中心建設(shè)浪潮,該市場預(yù)計將保持高增長趨勢。據(jù)艾瑞咨詢測算,到2027年,中國的AI芯片市場規(guī)模預(yù)計將達(dá)到2164億元。
2022年,我國智能算力占比已達(dá)到60%,預(yù)計于2027年達(dá)到88%。我國智能算力占比連年快速拉升。據(jù)頭豹研究院,目前已從2018年的12%快速增長至2022年的60%,超過通用算力并且持續(xù)保持穩(wěn)健增長態(tài)勢,預(yù)計智能算力的占比將在2023年達(dá)到70%,在2027年達(dá)到88%。因此,建立智算平臺成為大勢所趨,AI應(yīng)用迫切呼喚充沛的算力養(yǎng)料。
3.3各地興建公共算力平臺,設(shè)立智能算力規(guī)模目標(biāo)
政策引導(dǎo)人工智能公共算力平臺建設(shè)、提供可靠高效算力,國產(chǎn)化與普惠是發(fā)展重點(diǎn)。2022年6月,科技部辦印發(fā)《國家新一代人工智能公共算力開放創(chuàng)新平臺建設(shè)指引(試行)》(下簡稱《指引》),為各地建設(shè)公共算力平臺提供指引。《指引》中對平臺的國產(chǎn)化程度、算力規(guī)模與解決方案等方面均進(jìn)行要求,自主研發(fā)芯片所提供的算力標(biāo)稱值占比不低于60%,并優(yōu)先使用國產(chǎn)開發(fā)框架,使用率不低于60%。此外,在算力方面,對AI訓(xùn)練和推理的常用規(guī)格進(jìn)行要求,16位浮點(diǎn)(FP16)性能應(yīng)達(dá)到400PFLOPS,32位浮點(diǎn)(FP32)性能應(yīng)達(dá)到200PFLOPS,16位整型(INT16)性能應(yīng)達(dá)到400POPS。同時,《指引》針對如今大模型訓(xùn)練需求的井噴需求,同時對環(huán)境承載能力提出要求,提出平臺應(yīng)配置成熟易用的人工智能全棧運(yùn)行環(huán)境,能夠運(yùn)行千億級參數(shù)的預(yù)訓(xùn)練模型。
各地政策部署公共算力平臺建設(shè),致力實現(xiàn)大規(guī)模算力供應(yīng)。在眾多地方政策中,均明確提出要建立公共算力平臺,政策不僅聚焦于平臺的新增或改建,同時也對算力規(guī)模、帶寬、基站數(shù)等質(zhì)量指標(biāo)提出要求,例如貴州在文件中對每年的算力建設(shè)目標(biāo)都進(jìn)行了細(xì)致部署,從能力指標(biāo)、質(zhì)量指標(biāo)、結(jié)構(gòu)指標(biāo)、通道指標(biāo)、產(chǎn)業(yè)指標(biāo)五個維度進(jìn)行考核,促進(jìn)規(guī)模與質(zhì)量協(xié)調(diào)發(fā)展,為未來工作提供明確指引,從而提供大規(guī)模、高質(zhì)量的算力,滿足人工智能與大模型高速發(fā)展所催生出的澎湃需求。
北京:今年5月接連發(fā)布兩大文件對公共算力平臺進(jìn)行部署,其中《北京市加快建設(shè)具有全球影響力的人工智能創(chuàng)新策源地實施方案(2023-2025年)》提出要新建或改建一批商業(yè)化公共算力中心;《北京市促進(jìn)通用人工智能創(chuàng)新發(fā)展的若干措施》則指出要加快北京人工智能公共算力中心、北京數(shù)字經(jīng)濟(jì)算力中心等項目建設(shè),形成規(guī)?;冗M(jìn)算力供給能力。
上海:《上海市推進(jìn)算力資源統(tǒng)一調(diào)度指導(dǎo)意見》中規(guī)劃,到2025年實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心算力超過18,000 PFLOPS(FP32)。
深圳:《深圳市加快推動人工智能高質(zhì)量發(fā)展高水平應(yīng)用行動方案(2023—2024年)》中指出,要建設(shè)企業(yè)級智能算力平臺,聯(lián)合香港企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、高校等,打造深港人工智能算力賦能中心。
杭州:《關(guān)于加快推進(jìn)人工智能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實施意見(征求意見稿)》中提出到2025年,全市可開放算力規(guī)模達(dá)到5000PFLOPS(FP16)以上,高性能算力占比達(dá)到60%以上。
貴州:與發(fā)改委聯(lián)合發(fā)布的《面向全國的算力保障基地建設(shè)規(guī)劃》中提出,要搭建算力公共服務(wù)平臺,2025年實現(xiàn)全省數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架達(dá)到80萬架、服務(wù)器達(dá)到400萬臺,算力總規(guī)模超10EFLOPS,率先建成全國領(lǐng)跑的算力基礎(chǔ)設(shè)施。
3.4華為、曙光深度參與各地智算中心建設(shè)
30+城市落地40+智算中心。目前,各地智算中心如雨后春筍快速建立,全國各省市均有所布局,《智能計算中心創(chuàng)新發(fā)展指南》顯示,當(dāng)前我國超過30個城市正在建設(shè)或提出建設(shè)智算中心,已建成的、在建中的和規(guī)劃的中心數(shù)量已逾40家。各地智算中心建設(shè)分兩種模式,大多數(shù)采取“政府主導(dǎo)+企業(yè)承建”模式。智算中心主要分為“企業(yè)自建模式”與“政府主導(dǎo)+企業(yè)承建”模式。智算中心具有高投入、對地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有高影響等特點(diǎn),因此30多座城市的智算中心建設(shè)項目大多數(shù)由政府主導(dǎo)、且緊密配合“東數(shù)西算”等建設(shè)指引的推進(jìn)節(jié)奏,用于支持地方產(chǎn)業(yè)AI化、AI產(chǎn)業(yè)化以及智能化治理。同時,政府結(jié)合業(yè)務(wù)需求與企業(yè)規(guī)模等因素進(jìn)行綜合考量、選取合適的承建單位。中科曙光、華為、百度、商湯、騰訊、阿里、浪潮信息和寒武紀(jì)等眾多廠商參與建設(shè)。華為由于擁有雄厚財務(wù)基礎(chǔ)、技術(shù)水平和全體系昇騰智算框架,成為眾多智算中心的供應(yīng)商,承建中心數(shù)量超20家。此外,中科曙光率先提出5A級智算中心解決方案,其承建的智算中心在湖北、山東、江蘇、安徽、浙江、廣東和湖南等多地生根。寒武紀(jì)也不斷深入?yún)⑴c進(jìn)智算中心建設(shè)中,接連中標(biāo)南京智能計算中心一期與二期項目,總預(yù)算金額超八億。浪潮、天數(shù)智芯、燧源等企業(yè)也紛紛加入智算公共平臺建設(shè)。
3.4.1 曙光、海光性能生態(tài)俱佳,參建、運(yùn)營多地智算中心
中科曙光致力打造新型智能算力基礎(chǔ)設(shè)施,建立“5A級”核心優(yōu)勢。中科曙光作為新一代人工智能算力平臺參與方,提出要打造具備“開放、融合、綠色、普惠、服務(wù)”能力的“5A級”智算基礎(chǔ)設(shè)施,對智算中心的多方面性能提出了具體要求。中科曙光“5A級”智算中心為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供可參考的高質(zhì)量范本,強(qiáng)力推動未來智算產(chǎn)業(yè)生態(tài)開放和協(xié)同發(fā)展、邁入發(fā)展快車道。
光形成“芯-端-云”全產(chǎn)業(yè)鏈布局,參與七省智算中心建設(shè),承擔(dān)多地智算中心運(yùn)營。中科曙光作為核心信息基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)軍企業(yè),憑借多年在計算領(lǐng)域的技術(shù)積淀,業(yè)已完成了“芯—端—云”的全產(chǎn)業(yè)鏈布局,公司先后承建“巢湖明月”、“海之心”和蕪湖智算中心等項目,已在湖北、山東、江蘇、安徽、浙江、廣東和湖南進(jìn)行落地或規(guī)劃。其中,合肥、長沙等多地的中心運(yùn)營由曙光承擔(dān)。經(jīng)過多個智算中心項目實踐,中科曙光已形成了成熟可行的智算中心落地方案,未來實現(xiàn)更廣地域落地值得期待。
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