中國算力網的需求與挑戰

（摘自高文在北京論壇開幕式上的演講實錄）

高文

意昂3体育官网信息與工程科學部主任

鵬城實驗室主任、中國工程院院士

今天我想跟大家介紹的，是名叫“中國算力網”的項目。“中國算力網”有三個重要部分，一是算力節點，二是網絡連接，三是資源調度。

算力應該是我們整個時代發展中非常重要的一個支撐要素，無論是人工智能還是互聯網的發展，都離不開算力。從整個經濟的發展來看，算力和GDP正相關。研究表明，GDP越大，算力指數越高，反之亦然。現在全球GDP最高的是美國，其算力指數也是最高，中國GDP是美國的70%左右，算力指數剛好比美國低了30%，經濟排名第三的日本算力指數也是世界第三。

這幾年，中國經濟發展速度非常快，算力發展的速度也在攀升，我們可以清晰地看到中國算力指數在所有國家中增長最快，平均年增長在13%左右。那麽，既然算力這麽重要，為了未來經濟科學和綠色地發展，我們需要考慮今後的算力怎麽布局？安放在哪裏？怎麽使用？未來算力能否像今天的電力一樣，不管放在哪裏，想用的時候插上就能用？

我們的設想是，希望在中國建立一張網，“這張網”可以把中國算力連接起來，任何人、任何企業、任何大學想使用算力時，可以將“接口”插到一個插座上面，這個插座就能把算力送到你的桌面。

在算力的布局方面，我們希望算力的計算放在西部，這需要解決很多問題，例如算力如何分裝，如何滿足設施要求，如何讓帶寬不受限製，這些都是我們必須回答的問題。

為此我們提出了“中國算力網”的概念——希望像建設電網一樣建立“算力網”，像運營互聯網一樣運營“算力網”，讓用戶像用電一樣方便地使用算力，這是我們設定這個項目的發展願景。而做到這一點需要面臨很多挑戰，包括算力的供給，越是在大城市，大學和企業越需要更多的算力。最近，工信部發布了《算力基礎設施高質量發展行動計劃》，提出了2025年發展量化指標，到2025年中國算力規模超過300EFLOPS，一個E就是10的18次方。這裏面的算力分三種，分為超算算力（超級計算機）、智能算力、雲算力，三種算力加在一起規模超過300EFLOPS，其中和AI有關的算力占到1/3，約為105EFLOPS。

第二個需要考慮的問題，就是如何把算力連接起來，讓它延遲最短。很多雲計算的算力中心、雲中心和用戶之間的距離不會超過200公裏，否則會導致實時響應不夠。如果要落實“東數西算”，把算力中心放在成都、重慶、青海，相互間相隔兩三千公裏以上的距離，我們需要超低延遲和超寬帶鏈接來保證傳輸的效率。當前，算力正在被不同的運營商、不同的互聯網廠商管理著，難以做到統一調度。因此亟需構建一個全新的調度網絡，像通過電網調度電力一樣，將算力調度到需要的地方。

鵬城實驗室正在牽頭做“中國算力網”，我們主要落實三件比較大的工作：

第一，建立超級算力節點，“超級算力”的概念大概是中國所需要的算力的1/6。

第二，建立比現在市場上連接速度更快的網絡連接，達到差不多100T到P級的連接，即10的15次方，目前這是現有技術無法實現的目標，我們正在研發該項技術，通過使用不同光纖，沖刺比現有任何速度快100倍的速度，甚至更快。

第三，做好算力調度，建立雲原生網絡的調度系統。我們在深圳建立智能超算平臺，“鵬城雲腦Ⅱ”智能算力平臺大概有1000P的算力，目前正在研發的下一代鵬城雲腦，預計能達到16,000P的算力，這個數字正好是2025年中國需要的智能算力的1/6。“鵬城雲腦Ⅱ”AI性能是全世界超級計算機裏面最好的，在全球IO500總榜單已經連續6次排名第一名，在AIPerf500連續3年排第一。這臺機器做出來後，我們支持了很多國內企業做大模型的計算，包括華為、百度等，他們很多大模型都是在我們的機器上進行訓練。除了提供給國內的合作夥伴外，我們實驗室還訓練了一批AI模型，這些模型大部分與意昂3体育官网、清華大學等高校合作，包括了自然語言模型、計算機視覺模型、生物醫學模型等。

最近，我們剛剛完成了一項工作，訓練了“鵬城·腦海”大模型，這個模型有200B的規模，2000億參數。鵬城實驗室通過開源的方式在做“鵬城·腦海”，最後都將變成Open Source模型，我們把上面可能需要的一些工具做完後，將開源開放，供大家使用。

目前“鵬城雲腦Ⅱ”上運行的200B的AI大模型，訓練一次需要幾個月的時間。為了讓效率更高，我們正在研發下一個版本、擁有16,000p算力的機器，叫做下一代鵬城雲腦，做出來之後將比現在的機器算力提高20倍。原本訓練AI大模型需要200天，現在10天就能訓練結束，這臺機器將會是算力節點。

還有幾個問題我們也在思考。關於光網絡，希望把所有的算力節點和樞紐用的光網絡連接起來。設計光網絡，要特別考慮在遠距離時，實現不低於100T的帶寬。設計光網絡有很多科學問題，既涉及到光，也涉及到通信，包括傳輸、交換、管控、光纖等等，我們設置了多芯光纖，一束光纖可以有若幹根“芯”，至少4根，也可能19根，使用的技術是SDM技術，它能使通信的速度呈19倍增長。由於光纖的成本增加很少，可以使用新的技術實現長距離、大帶寬的通信連接，目前我們已經完成了200T、2000公裏的光通信實驗。而網絡運營商現在提供的光纖網絡，單根光纖100G或者400G，一根纖上面一個波，一根線上可以用很多波，現在4根纖對應同一類設備成本大大降低，將使得整個傳輸系統更高效。

關於調度，不同的算力資源如何組合起來，讓用戶需要的時候直接拿到算力，這個需要實現跨地域異構算力。各類算力本身用的芯片系統不一樣，如何跨地域使用，存在比較難的封裝問題，不同類型的算力封裝方式不一樣，就如不同的發電廠和源不一樣，需要我們盡量去規範。算力原來是什麽不要緊，如果要入網重新封裝後加入成網並最終讓大家看到一樣的東西，第一步就要做好異構算力跨域調度的工作，這方面還是有很大的挑戰；第二步是統一提交同步做；第三步是跨中心異構做；第四步是把不同的算力源整合進來。

“中國算力網”所有的理念和以往的雲計算不一樣，我們引入了雲原生網絡，所有底層都采用同樣邏輯、一套體系，第一步在上面建立邏輯調度，對現有的網絡做重新梳理更換、提升。現在有很多案例，通過雲原生網絡可以把所有的數據變成源數據，通過源數據進行調度，通過調度可以就近選擇算力源。第二步做到“數”隨“算”走，第三步“算”隨“數”走，算力網要考慮數據的存在。

2019年我們開始做“中國算力網”的0.1版本，在國家發改委、科技部的支持下，用了不到3年時間，做了“中國算力網”第一期，把全國不同區域幾個算力中心整合到一起，通過調度打通，實現不同算力的分配和使用。“中國算力網”的1.0版，可以實現分布式協調訓練。

下一步，鵬城實驗室在推進“中國算力網”建設的過程中，將通盤考慮所有方面，為中國綠色發展、高效經濟發展、智能發展、數字發展提供技術支撐和支持。我們希望“中國算力網”這件事不僅僅在中國能做，還期待未來開展更廣泛的國際合作。