“十四五”期间将形成多层次算力设施体系,算力水平大幅提升

作者:中国信息通信研究院云计算与大数据研究所 何宝宏 责任编辑:程琳琳 2021.11.22 15:04 来源:通信世界全媒体

通信世界网消息(CWW)算力是数字经济时代的核心基础能力。在工信部近日发布的《“十四五”信息通信行业发展规划》(以下简称《规划》)中,算力能力的提升是“十四五”时期的重点任务之一。《规划》指出,到2025年基本建成安全可靠的新型数字基础设施。在算力提升方面,要实现数据与算力设施服务能力显著增强。数据中心布局实现东中西部协调发展,集约化、规模化发展水平显著提高,形成数网协同、数云协同、云边协同、绿色智能的多层次算力设施体系,算力水平大幅提升,人工智能、区块链等设施服务能力显著增强。

本文针对《规划》指出的算力发展方向进行了解读,为了落实好《规划》,中国信息通信研究院云计算与大数据研究所(简称云大所)将一如既往,从算力设施体系、数据基础设施、人工智能基础设施服务能力、区块链评估评测等方面,持续推动绿色智能的数据与算力设施相关的研究支撑工作。

明确算力能力提升的五项重点任务

在算力能力提升方面,《规划》提出5项重点任务,包括统筹优化数据中心布局;构建绿色智能、互通共享的数据与算力设施;加快构建并形成以数据和算力设施为核心的新型数字基础设施体系;加快骨干网向以云计算数据中心为核心的云网融合架构演进;鼓励开展数据中心之间直连网络建设。

这5项重点任务的提出为后续产业的发展指明了道路。一是实现数据中心绿色低碳发展目标。优化新型数据中心绿色低碳建设能力,加快高能耗、低效率数据中心的整合、改造、升级,完善绿色低碳评估体系,建立覆盖各类能源指标的综合性评价标准,健全全生命周期评价机制,实现CUE、PUE、WUE等指标的实时监测。二是增强数据中心高效智能管理能力。以技术赋能高效运维和智能管理,将大数据、人工智能等技术用于运维管理,提高数据采集的实时性和准确性,优化训练节能、告警等数据模型,开展故障预测,进一步提升运维管理系统服务效率和智能化水平;以标准规范管理机制和系统建设,从系统的技术要求、场景广度和颗粒度,以及评估方式等方面提高行业智能化运营管理能力和智能化运营管理系统的可靠性。三是推动数据中心和算力基础设施走高质量建设之路。引导数据中心一体化协调发展,推动网络、能源、算力、数据和应用的一体化实施;提高数据中心算力算效水平和供应能力,丰富算力应用场景;加快绿色低碳数据中心建设,优化能源使用效率和用能结构;健全网络质量管理体系,完善数网协同、算网协同、网络直连、边缘数据中心部署机制;推动智算中心建设进程,构建多元异构算力设施体系。

新增数据中心算力等多项指标

《规划》设定6大类20个量化发展目标,新增基础设施方面的“数据中心算力”和绿色节能方面的“新建大型和超大型数据中心运行电能利用效率(PUE)”等若干指标。其中,数据中心算力从2020年的90(每秒百亿亿次浮点运算)增长到2025年的300(每秒百亿亿次浮点运算);PUE2020年的1.4降低到2025年的1.3以下

这些指标的提出,主要是为了解决我国算力的绝对数量的需求和低碳绿色发展之间的平衡问题。根据开放数据中心委员会(ODCC)发布的《算力白皮书》,我国算力规模持续扩大。据估计,2020年我国算力总规模达到90EFlops,全球占比约31%,保持55%的高位增长,高于全球增速约16%。但与此同时,数据中心节能降碳效果逐渐趋缓,全国超大型数据中心平均运行PUE为1.46,大型数据中心平均PUE为1.55;超大型、大型的平均设计PUE分别为1.36、1.39。尽管互联网巨头探索绿色节能新技术,新建数PUE基本在1.4以下,但部分超大型数据中心已接近极限PUE,低碳绿色实现能力难以满足算力规模快速增长的需求。

《规划》的颁布,希望通过总量和PUE的导向要求,引导行业采用各种先进技术,实现算力产业的高质量发展。一是均衡布局,统筹算力资源,加快京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝,以及贵州、内蒙古、甘肃、宁夏等地全国一体化国家枢纽节点建设,加快东数西算工程落地,下好全国一盘棋。二是统筹协作,加强相关部门之间合作与交流,统筹算力基础设施政策发展,强化政策体系的协调和建设。三是增强监管,将算力基础设施逐步接入至能耗监测平台,并探索对算力基础设施实际使用效率进行监测,加强算力产业项目的节能审查和老旧改造。四是优化创新,推进算力相关技术研发创新和市场应用示范试点,通过示范试点工程为成熟创新技术成果应用提供大规模推广的基础。

直面2025算力挑战

《规划》对算力领域的发展提出了明确要求,2025年要实现这些目标还面临多方面挑战。根据开放数据中心委员会发布的《算力白皮书》,我国的智算算力比重还不高,异构算力的比例更低。未来一段时间内,需要相关的产业链企业能够实现异构算力的调度,扩大整个产业的规模,建立以算力交易平台和算力控制面为基础,以算力消费方、算力提供方、网络运营方为核心,以算力应用类商店、AI赋能平台等应用提供方为保障的异构算力调度体系,形成完善的产业生态。协同有效的算力调度能够使得算力相关信息以用户需求为导向,提供最佳的资源分配及网络连接方案,从而实现整网资源的最优化使用和异构算力供需精准对接。

与此同时,要积极推进数据中心与网络协同发展,建设数据中心高速承载网络,优化数据中心跨网、跨地域数据交互。在数据中心间建立直连网络,满足算力调度需求;优先在国家枢纽节点内的新型数据中心集群间形成网络直连,推进构建国家新型互联网交换中心;依托网络进行算力资源调度和数据要素流通,算网协同机制的建立能够打通网络传输途径,提升跨区域算力调度能力,满足高频实时、跨网跨区的数据交互和业务交互需求;推进算网协同机制,实现计算、存储、网络等资源在云、边、端灵活调度,将不同算力需求的业务应用分发到云、边、端算力节点。

为了实现《规划》对算力领域提出的要求,产业界需要在以下方面进行努力。

首先要加大技术创新力度。从算力基础设施的建设、运维,到关键IT设备的自主创新,以及云计算、大数据、人工智能层面的算法应用,都需要进行更多的投入;大力开展节约资源、节能降耗的算力基础设施关键技术的研发,建立健全算力基础设施全生命周期评价体系;着力补齐算力基础设施关键短板,如芯片、操作系统、数据库等,加强基础理论、技术和应用研究,增强多学科的综合交叉与深度融合。

其次是推动标准化进程。建立完善的标准体系,推进不同OS、部件、整机、芯片平台兼容、统一算力度量标准,推进算力技术标准,推动低代码无代码开发平台标准化。标准化能够在产业初期拉通产业链各方,达成行业共识,形成互通接口,最大限度的降低研发成本,推动产业生态的繁荣。

四步走落实算力基础设施建设

云大所在数据中心、人工智能、云计算、大数据和区块链方面进行深度研究,做了大量政策支撑、标准制定和产业平台的工作。为了落实好《规划》,云大所将一如既往,从算力设施体系、数据基础设施、人工智能基础设施服务能力、区块链评估评测等方面,持续推动绿色智能的数据与算力设施相关的研究支撑工作。

一是优化生态建设。打造融合创新、统筹协调、绿色智能的新型数字基础设施生态体系,引导布局结构合理化、服务能力高质化、发展体系泛在化、基础设施绿色化,从多维度、多途径优化技术方案、核心架构、运作机制,推进产业生态建设。

二是深入技术研究。为稳固增强数字基础设施产业链,提高系统韧性,云大所将充分发挥政策支撑、平台建设、标准引领、研发创新能力,加强产业链核心技术研究能力,推进关键环节新技术研发应用,以技术研究为引领,实现算力设施体系、数据基础设施、人工智能基础设施、区块链基础设施等产业链各个环节的可持续发展。

三是健全标准规范。为适应新型数字基础设施在系统建设、运营管理、业务发展等各方面的新要求,云大所将继续强化标准支撑,推动高标准新型数据中心建设,建立新型数据中心算力算效评估体系和机制,健全大数据多维度评估评测体系,支撑智慧医疗、金融科技双向跨领域标准制定,规范综合能源管理、碳排放核查、碳中和目标实现等方面的技术研究与应用实践,赋能经济社会数字化转型升级的能力全面提升。

四是测评保驾护航。云大所将继续发挥好权威第三方的作用,在数据中心能效强标、DCMM等国标落实方面,可信云、数据中心低碳等级、数据中心绿色等级、数据库、人工智能等行业评估方面持续开展相关的评测工作,为推动产业进步贡献一份力量。


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