算力發(fā)展趨勢及策略建議

算力發(fā)展趨勢及策略建議01算力的經(jīng)濟特性和戰(zhàn)略價值

算力即計算能力。從技術(shù)角度來看，算力是一門綜合交叉學(xué)科，主要包括基于計算技術(shù)的“算力”、基于數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的“存力”和基于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的“運力”。從產(chǎn)業(yè)角度來看，算力是信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，主要包括計算、數(shù)據(jù)存儲和網(wǎng)絡(luò)通信行業(yè)。從基礎(chǔ)設(shè)施角度來看，算力是“新基建”的重要內(nèi)容，主要包括數(shù)據(jù)中心、智算中心、超算中心等算力、存力基礎(chǔ)設(shè)施，以及數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)等運力基礎(chǔ)設(shè)施。數(shù)字經(jīng)濟時代，算力的重要性已被提升到新的高度。（一）經(jīng)濟特性算力具有高壟斷性、規(guī)模效應(yīng)、高風(fēng)險性等經(jīng)濟特性，共同決定了算力的國際競爭是大國和大企業(yè)參與為主的競爭，而更強的資金和技術(shù)實力、更豐富的應(yīng)用場景則是構(gòu)筑算力競爭優(yōu)勢的前提。一是算力具有高壟斷性。算力技術(shù)的發(fā)展與摩爾定律相呼應(yīng)，隨著晶體管尺寸逐漸縮小，制造過程變得更加復(fù)雜和昂貴。此外，現(xiàn)代算力競爭涉及新材料、3D集成、光學(xué)計算和量子計算等前沿領(lǐng)域。這意味著算力資源將被少數(shù)擁有尖端技術(shù)和足夠資本的企業(yè)壟斷。二是算力具有規(guī)模效應(yīng)。集中化部署和標(biāo)準(zhǔn)化管理可有效降低單位算力成本。同時，隨著用戶規(guī)模的擴大、應(yīng)用場景的豐富，將提升算力資源利用效率，進一步放大規(guī)模效應(yīng)，進而鞏固行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者的地位。以亞馬遜為例，依托規(guī)模和技術(shù)優(yōu)勢，通過提供更為優(yōu)質(zhì)、低價、多元化的算力服務(wù)，目前已占據(jù)全球近一半的云計算基礎(chǔ)設(shè)施市場份額。三是算力具有高風(fēng)險性。一方面，算力相關(guān)的技術(shù)進步快，技術(shù)路線充滿變數(shù)。一旦出現(xiàn)顛覆性的技術(shù)，前期的技術(shù)研發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施投入可能全部作廢。另一方面，雖然算力系統(tǒng)或算力網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建需要大規(guī)模的投資和長期建設(shè)，但僅從數(shù)據(jù)中心看，其建設(shè)并沒有太高的規(guī)模門檻，而大量私有性、區(qū)域性的數(shù)據(jù)中心建設(shè)會造成產(chǎn)能過剩和競爭過度問題。（二）戰(zhàn)略價值隨著新一輪科技革命加速演進，算力將助力智能革命、賦能數(shù)實融合，全面促進經(jīng)濟社會發(fā)展。根據(jù)權(quán)威機構(gòu)測算，算力指數(shù)平均每提高1點，國家的數(shù)字經(jīng)濟和GDP將分別增長3.6‰和1.7‰。未來，算力將逐步取代電力，成為數(shù)字世界的核心能源。正如工業(yè)經(jīng)濟模式下，人均用電量和人民生活質(zhì)量直接相關(guān)，人均算力將成為衡量未來國家或地區(qū)、企業(yè)綜合競爭力的重要指標(biāo)。一是算力助力智能革命。算力向下扎根于數(shù)據(jù)，向上支撐著算法，是驅(qū)動通用人工智能發(fā)展的核心動力，有助于提高科研效率、降低科研不確定性。根據(jù)《經(jīng)濟學(xué)人》相關(guān)研究顯示，2023年99%以上的研究領(lǐng)域都出現(xiàn)了與AI相關(guān)的成果。而這些成果取得的本質(zhì)原因就是在算力和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上算法對高維函數(shù)處理能力的大幅提升。同時，通用人工智能的發(fā)展，也反向驅(qū)動了算力的進步。根據(jù)人工智能研究組織OpenAI測算，2012年開始，全球AI大模型訓(xùn)練算力呈現(xiàn)指數(shù)增長，平均每3.43個月便會翻一倍，目前已擴大30萬倍。二是算力賦能數(shù)實融合。當(dāng)前階段，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方式接近天花板，隨著算力的不斷提升和應(yīng)用場景的不斷豐富，將助力破解傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)增速緩慢的困境，提高實體經(jīng)濟的生產(chǎn)效率和創(chuàng)新能力。根據(jù)工信部預(yù)測，2023年我國算力產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超過3萬億元，年均增速超30%，算力正加速向政務(wù)、工業(yè)、交通、醫(yī)療等各行業(yè)各領(lǐng)域滲透。02全球算力競爭態(tài)勢分析

當(dāng)前階段，人工智能、數(shù)字孿生、元宇宙等新興領(lǐng)域的強勢崛起，推動全球算力進入新一輪快速發(fā)展期。根據(jù)信通院測算，2022年全球算力總規(guī)模達到906EFLOPS，增速達到47%；預(yù)計未來五年全球算力規(guī)模將以超過50%的速度增長。與此同時，大國和大企業(yè)參與為主的全球算力競爭不斷加劇。

（一）智算等領(lǐng)域競爭加劇全球算力競爭日趨激烈，算力優(yōu)勢逐漸向大國和大企業(yè)匯聚，我國算力發(fā)展面臨新的挑戰(zhàn)。從國家層面來看，美國、中國、日本和歐盟在全球算力競爭中占有優(yōu)勢。算力已成為各國搶占發(fā)展主導(dǎo)權(quán)的重要手段，美西方發(fā)達國家均發(fā)布相關(guān)國家戰(zhàn)略和政策，加大對本土產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈培育和保護力度，限制關(guān)鍵材料、計算芯片、設(shè)計軟件、制造設(shè)備等出口，以維持算力競爭優(yōu)勢。特別是近期，全球芯片戰(zhàn)爭不斷加劇，美國對我國的AI芯片禁令持續(xù)升級，設(shè)立了針對算力性能密度的出口門檻。從產(chǎn)業(yè)層面來看，生成式AI帶動全球智能算力需求爆發(fā)式增長，市場投資焦點正迅速向AI、新型數(shù)據(jù)中心架構(gòu)等領(lǐng)域轉(zhuǎn)移。與此同時，美國科技巨頭在全球算力、特別是智能算力的競爭中已居于領(lǐng)導(dǎo)地位，并呈現(xiàn)進一步集中化趨勢。以英偉達為例，憑借其產(chǎn)品性能和生態(tài)優(yōu)勢，該公司在全球GPU市場已取得了壟斷地位。據(jù)統(tǒng)計，英偉達2023年二季度的營收增幅超過60%，在全球市場份額已突破80%。（二）我國算力發(fā)展存在問題得益于相關(guān)政策支持和超大規(guī)模市場優(yōu)勢，我國在算力技術(shù)研發(fā)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育等方面擁有獨特的優(yōu)勢，是全球算力競爭的重要參與者。根據(jù)信通院測算，截至2023年8月，我國算力總規(guī)模達197EFLOPS（每秒1.97萬億億次浮點運算），已位居全球第二，但人均算力尚低。從算力長遠發(fā)展來看，我國建設(shè)算力強國還面臨“三個問題”。一是單點性能發(fā)展面臨制約，是未來算力發(fā)展的直接制約。隨著中心級數(shù)據(jù)中心規(guī)模持續(xù)增大，土地、能源等面臨制約，如京滬粵城市核心區(qū)新建數(shù)據(jù)中心政策收緊，部分地區(qū)拉閘限電。同時，受到摩爾定律發(fā)展限制，單芯片處理能力提升放緩，單節(jié)點性能將觸碰“天花板”。二是算力供需銜接存在困難，是未來算力發(fā)展的主要瓶頸。受我國經(jīng)濟、社會發(fā)展格局影響，全國范圍內(nèi)分散部署的算力資源與東部地區(qū)較為集約的算力需求不能完全匹配。同時，受算力節(jié)點通過網(wǎng)絡(luò)靈活高效調(diào)配資源能力的制約，導(dǎo)致供需銜接不當(dāng)，進而出現(xiàn)“資源閑置”和“算力難求”現(xiàn)象并存。三是算力關(guān)鍵技術(shù)受制于人，是未來算力發(fā)展的最大挑戰(zhàn)。一直以來，國家高度重視算力技術(shù)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展，國內(nèi)企業(yè)持續(xù)加大研發(fā)投入，材料、微電子、集成電路設(shè)計、分布式系統(tǒng)等已取得較大突破，自主化能力不斷提升，但我國在處理器、存儲器、模擬芯片等關(guān)鍵技術(shù)方面以及智能算力等領(lǐng)域發(fā)展方面與國際先進水平相比差距顯著。03我國算力創(chuàng)新發(fā)展建議近年來，國家發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢，持續(xù)加強對算力技術(shù)研發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的資源投入。下一步，應(yīng)當(dāng)從技術(shù)研發(fā)、基礎(chǔ)設(shè)施、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用、人才培養(yǎng)等多個維度著手，構(gòu)筑算力競爭優(yōu)勢。

一是加強算力關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新。要堅持自主可控發(fā)展，聚焦高端芯片等關(guān)鍵領(lǐng)域和薄弱環(huán)節(jié)，集中力量研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的算力技術(shù)，突破算力性能瓶頸。同時，要注重算力標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，統(tǒng)籌不同技術(shù)路線、不同規(guī)模、不同應(yīng)用的算力發(fā)展布局，確保算力系統(tǒng)性突破。二是統(tǒng)籌算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與布局。要發(fā)揮我國網(wǎng)絡(luò)時延優(yōu)勢，積極促進算網(wǎng)協(xié)同互促，實現(xiàn)算力資源區(qū)域聯(lián)動、高速智能，加快數(shù)據(jù)流通、價值傳遞，全面支撐科研創(chuàng)新、數(shù)實融合等場景應(yīng)用。三是推動算力產(chǎn)業(yè)集群化發(fā)展與應(yīng)用。發(fā)揮運營商、云計算服務(wù)商等優(yōu)勢企業(yè)力量，引領(lǐng)算力產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作，促進算力跨領(lǐng)域、跨行業(yè)應(yīng)用，培育構(gòu)建完整的算力產(chǎn)業(yè)生態(tài)，以用促研帶動算力創(chuàng)新發(fā)展。同時，要積極推動算力標(biāo)準(zhǔn)化、通用化發(fā)展，開