协同布局算力一张网

2022年2月,国家发展改革委等4部委联合印发通知,同意在8地启动建设国家算力枢纽节点,并规划了10个国家数据中心集群,“东数西算”工程正式全面启动。

“东数西算”工程构建全国一体化大数据中心体系,有利于提升国家整体算力水平,扩大有效投资,推动区域协调发展。这不仅是推进我国数字经济高质量发展的关键举措、完成“双碳”目标的有效助力,也是我国在新型基础设施领域建设全国统一大市场的率先探索。

规模居全球第二

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在位于贵州省贵安新区的全国一体化算力网络国家(贵州)主枢纽中心的机房,服务器安装工作已经完成,现场工作人员正忙着调试设备。据悉,该项目总投资约10亿元,主算力基地包括通算、智算、超算3种算力类型,计划于2026年年底竣工,其中今年第一季度完成第一阶段上电运营。

“经过多年建设,我国算力规模快速增长。梯次优化的算力供给体系初步构建,算力规模排名全球第二,近5年年增长率近30%。”工业和信息化部总工程师赵志国说,体系较完整、规模体量庞大、创新活跃的产业格局正加快构建。当前,我国计算产业规模约占电子信息制造业的20%,规模以上企业有2300余家。

一方面,整机市场份额不断攀升。在通用计算领域,IDC数据显示,浪潮、新华三、戴尔、联想、华为排名我国服务器市场前五名,国产品牌市场份额合计接近75%。在智能计算领域,浪潮、安警、华为排名我国人工智能服务器市场前三名,国产品牌市场份额达85%。在高性能计算领域,我国超算系统占有量与制造商总装机量均保持全球领先。另一方面,产业生态不断完善。国产芯片已初具规模,X86、ARM、自主架构CPU持续深化规模应用,百度、寒武纪等AI芯片加速迭代优化,国产操作系统逐步向金融、电信、医疗等行业应用渗透,鲲鹏生态等计算产业生态日渐完善,覆盖底层软硬件、整机系统及应用等关键环节。

前不久发布的《数字中国发展报告(2022年)》显示,截至2022年年底,我国数据中心机架总规模超过650万标准机架,在用数据中心算力总规模超180EFLOPS。“东数西算”工程从系统布局进入全面建设阶段。2022年,京津冀等8个国家算力枢纽建设进入深化实施阶段,新开工数据中心项目超60个,新建数据中心规模超130万标准机架。

赛迪研究院电子信息研究所所长温晓君表示,我国“东数西算”工程正式启动以来,行业主管部门大力推进打造数网协同、数云协同、云边协同、绿色智能的多层次算力设施体系建设,三大运营商加快建设算力网络、数据中心等算力基础设施。在此背景下,数据中心以数据存储备份为主的业务结构被打破,向支撑行业应用场景算力需求转变。

智能计算成主要驱动力

随着我国算力支撑能力持续增强,应用的新模式、新业态加速涌现。其中,智能计算作为算力产业快速发展最重要的驱动力,规模已达到104EFLOPS,增速为85%,算力占比超过50%。《中国算力发展指数白皮书(2022年)》显示,截至2022年3月,全国已投用和在建的人工智能计算中心均超20个,为当地提供普惠算力,并有效支撑科研创新和人才培养。

今年3月,位于浙江省杭州市的之江实验室传来喜讯:其参与的“FAST精细刻画活跃重复快速射电暴”成功入选2022年度中国科学十大进展。研究快速射电暴,离不开对大量数据的分析与计算,FAST夜以继日地巡视着浩瀚宇宙,每天能产生高达300TB的数据。“如此庞大规模的数据量,仅靠科学家人工分析,很难在短时间内取得突破。”之江实验室主任、智能计算数字反应堆总设计师朱世强介绍,依托之江实验室智能计算数字反应堆大科学装置,科研人员能够深度挖掘FAST观测数据,规模化探测快速射电暴等天体辐射现象。

据悉,数字反应堆还应用于材料、育种、制药等领域,加速赋能科研创新与产业发展。“我们走出了一条通过智能计算助力国家重大科学研究实现创新成果快速产出的道路。”朱世强说。

数字反应堆之所以能在不同领域发挥作用,离不开对异构算力的调度能力。“数字反应堆的底层为芯片、机柜等硬件设备,中间层是我们自主研发的‘之江瑶光’智能计算操作系统,上层对应具体应用。”之江实验室智能计算软件研究中心主任潘爱民告诉记者,运行在不同厂商芯片上的算力,出自不同的系统架构或指令集,用户在切换平台执行计算任务时,往往需要重新编写程序。而“之江瑶光”操作系统就像调和剂一般,将异构的算力资源聚集在一个平台上,可有效解决重复开发与不兼容问题,降低用户的使用门槛。

当前,市场有效算力供给与行业数字化转型定制需求尚不匹配,算力效率处于中等水平,算力碎片化问题值得关注。“未来,‘之江瑶光’系统如果能够被进一步普及应用,或许能为上述问题的解决提供思路。”潘爱民说。

推进绿色低碳发展

各行各业在享受算力带来高价值的同时,也不能忽视算力背后的高能耗问题。这不仅是能耗、环境和气候的挑战,更是算力产业高质量发展绕不开的话题。

日前发布的《2023中国绿色算力发展研究报告》提出,推进绿色算力发展,将进一步降低算力成本,通过构建公共算力服务平台,加强数据、算力和经济之间的协同联动,从而有效赋能千行百业绿色化转型升级。

近年来,绿色算力在政策顶层规划、技术产品创新和赋能传统产业低碳转型方面取得积极成效。截至2022年年底,我国已累计建成153家国家绿色数据中心,全国规划在建的大型以上数据中心平均设计电能利用效率(PUE)降至1.3。

2022年3月,国内首个大型绿色零碳数据中心——三峡东岳庙数据中心在湖北省宜昌市三峡坝区右岸建成使用。在该项目中,华为采用业界最先进的智能冷却方案,将PUE控制在1.25以内。智能锂电备电方案不仅保障了数据中心长期可靠运行,而且节省供配电面积40%。另外,整体系统解决方案结合端到端预制化交付模式,帮助客户实现快速部署,相比传统数据中心建设模式,交付周期缩短50%。

中兴通讯根据不同的应用场景提供基于不同液冷技术的解决方案以及CPU液冷、CPU+内存条液冷、CPU+内存条+GPU液冷等多种局部定制化方案,以便客户能够根据需求及成本进行选择,助力打造绿色数据中心。其中,中兴通讯G5系列服务器新品支持液冷散热技术,采用冷板式液冷散热,可将数据中心PUE降至1.15,全管路智能监控,漏液秒级报警,在实现绿色低碳的同时确保产品的可靠性。

当前我国绿色算力发展处于起步期,虽然各地纷纷发起绿色算力发展倡议,但仍缺乏统一的绿色算力评价方法。专家建议,应深化体制机制优势,多部委应联合完善绿色算力发展机制,统筹设计绿色算力一体化发展路径,研究制定绿色算力发展指数。

此外,绿色算力标准体系仍不完善,应注重贯穿算力全生命周期的绿色标准,从生产、供给、管理及赋能层面同步实现绿色算力的新技术研发。要加快制定各环节安全可靠、国际先进的算力通用技术标准,以标准为引领,以用促建,助力绿色算力产品迭代升级。同时,引导算力基础设施积极应用先进适用绿色数据中心技术,对采购国产算力产品的企业提供适当补贴,形成内循环良好生态。