讓算力不再“卡脖子”

中信改革發(fā)展研究基金會(huì)“安全可信多邊數(shù)據(jù)治理機(jī)制”課題組

全球數(shù)字化的角逐已然是一場(chǎng)殊死革命

數(shù)字驅(qū)動(dòng)已成為科技創(chuàng)新的范式，而國(guó)家超大綜合算力則是現(xiàn)代綜合國(guó)力的重要組成部分和實(shí)現(xiàn)人工智能發(fā)展的重要基石。當(dāng)前，以ChatGPT為代表的美國(guó)人工智能技術(shù)（涉及通用人工智能和AI大模型）取得了突破性進(jìn)展，通過(guò)數(shù)據(jù)、算力和AI模型，改變認(rèn)知、探索前沿已呈現(xiàn)出重大的示范意義和啟示作用。這種“預(yù)訓(xùn)練，能夠自監(jiān)督學(xué)習(xí)，具有強(qiáng)生成能力，并且可以自我進(jìn)化”的能力，標(biāo)志著數(shù)字平臺(tái)時(shí)代進(jìn)入數(shù)字智能時(shí)代，表現(xiàn)出對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展各領(lǐng)域具有超越認(rèn)知的滲透性、擴(kuò)散性和顛覆性，展示出驅(qū)動(dòng)歷史發(fā)展的內(nèi)生動(dòng)力十分強(qiáng)勁。美國(guó)在這一領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，它通過(guò)封鎖技術(shù)和嚴(yán)格輸出相關(guān)產(chǎn)品，不斷擠壓我發(fā)展空間，遲滯我國(guó)發(fā)展，并對(duì)我國(guó)安全與發(fā)展形勢(shì)構(gòu)成了全方位、多維度的壓力、挑戰(zhàn)與威脅。對(duì)此，中國(guó)必須做出反應(yīng)和付諸行動(dòng)，這關(guān)乎10年、20年甚至未來(lái)較長(zhǎng)時(shí)期我國(guó)在全球創(chuàng)新、社會(huì)發(fā)展、國(guó)家博弈和企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中的地位與作用。在全球新一輪數(shù)字技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的賽道上，不能一抬頭，世界已經(jīng)走遠(yuǎn)，中國(guó)必須制定國(guó)家戰(zhàn)略，咬住強(qiáng)者，應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，選擇“以網(wǎng)強(qiáng)算、算網(wǎng)融合”的發(fā)展路徑，破解發(fā)展難題，重塑發(fā)展格局。

以全球的視角看待與迎接數(shù)字革命的挑戰(zhàn)

在獲取、表達(dá)、存儲(chǔ)、傳輸、處理、交付信息中，中國(guó)新一輪人工智能技術(shù)的發(fā)展障礙在算力。歷史形成的算力分散現(xiàn)狀與算力分治的體制相關(guān)，造成可用性算力能力和AI大模型所需算力能力不強(qiáng)，這是制約我國(guó)的真正瓶頸。僅以ChatGPT-3為例，其早期版本算力消耗約為3640PF天（即假如每秒計(jì)算一千萬(wàn)億次（PF），需要計(jì)算 3640天），以國(guó)內(nèi)一個(gè)投資超30億元、算力500P的數(shù)據(jù)中心為例，支撐ChatGPT-3正常運(yùn)行的算力消耗超出了單個(gè)數(shù)據(jù)中心8倍的計(jì)算能力。

我國(guó)算力總量?jī)H次于美國(guó)，居全球第二，但差距卻反映在美國(guó)擁有全球最領(lǐng)先的芯片能力、硬件水平和金融資本偏好上；反映在少數(shù)科技頭部企業(yè)打造出的是全球集中度最高的算力總量。我們的問題是囿于算力資產(chǎn)確權(quán)在各個(gè)機(jī)構(gòu)手中，運(yùn)行體制和運(yùn)行方式呈現(xiàn)分治與分散的狀況，使算力能力很難集合成滿足人工智能大模型需要的算力。

算力的提升離不開高性能芯片和相關(guān)先進(jìn)服務(wù)器技術(shù)。美國(guó)對(duì)我國(guó)嚴(yán)格禁售計(jì)算芯片、網(wǎng)絡(luò)芯片，嚴(yán)格限制服務(wù)器等相關(guān)技術(shù)輸出，這種供應(yīng)鏈、科技鏈斷鏈的狀況短期內(nèi)不會(huì)得到緩解和改善。因此，我國(guó)靠自己在短期內(nèi)解決芯片代際差距，集中投資高密度算力設(shè)施都是不現(xiàn)實(shí)的，更不可能將我國(guó)數(shù)據(jù)與信息全面暴露和置于美國(guó)領(lǐng)先的人工智能系統(tǒng)控制之下，選擇直接連接美國(guó)的算力系統(tǒng)去訓(xùn)練它的模型，這都將構(gòu)成對(duì)我們發(fā)展的進(jìn)一步制約和國(guó)家安全的嚴(yán)重威脅。

不致在全球競(jìng)爭(zhēng)中掉隊(duì)，算力能力已經(jīng)不是單純的技術(shù)問題，而是國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略和行動(dòng)重要的組成部分。我們必須以自己的方式和選擇的路徑，破解新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸問題。

“以網(wǎng)強(qiáng)算、算網(wǎng)融合”的中國(guó)方案

我國(guó)不能按照美國(guó)的方式和路徑構(gòu)建集中度很高的算力能力，只能尋找適合我國(guó)發(fā)展階段實(shí)現(xiàn)工程化的“以網(wǎng)強(qiáng)算、算網(wǎng)融合”中國(guó)解決方案。在總算力規(guī)模和全球領(lǐng)先的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，利用自主可控的創(chuàng)新技術(shù)和技術(shù)實(shí)施條件，建設(shè)超大規(guī)模高速?gòu)V域計(jì)算集群（“大集群”），提升國(guó)家綜合算力能力（“大算力”）是現(xiàn)實(shí)選擇的中國(guó)落地方案。

構(gòu)成一張統(tǒng)一可靈活調(diào)用算力的集群算力網(wǎng)絡(luò)，有效支撐通用人工智能和AI大模型對(duì)算力的需求，我國(guó)在技術(shù)層面具備三個(gè)有利條件：第一，已建成全球規(guī)模最大、技術(shù)領(lǐng)先的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，具備全球優(yōu)勢(shì)，總算力規(guī)模也具有良好基礎(chǔ)，且發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁；第二，在分散的計(jì)算中心間，利用經(jīng)過(guò)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室實(shí)測(cè)驗(yàn)證的自主可控的超遠(yuǎn)距離、高通量、高速度、低時(shí)延技術(shù)和產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)計(jì)算中心的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)，就是拓寬了的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的“高速公路”；第三，分布式訓(xùn)練是國(guó)際常用并規(guī)模部署的大規(guī)模人工智能訓(xùn)練技術(shù)，我國(guó)在該領(lǐng)域既有多方安全計(jì)算的國(guó)際原創(chuàng)，也有多方聯(lián)合訓(xùn)練的前沿研究，并取得了優(yōu)異的成果。

建設(shè)“大集群”，實(shí)現(xiàn)“大算力”的工程怎么干

“大算力”是由國(guó)家主導(dǎo)、國(guó)家與社會(huì)共建、市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)的國(guó)家大科學(xué)工程基礎(chǔ)設(shè)施。為此設(shè)計(jì)一整套體制機(jī)制方案和分步實(shí)施方案，實(shí)現(xiàn)資源上優(yōu)化配置、技術(shù)上聯(lián)合攻關(guān)，標(biāo)準(zhǔn)上互認(rèn)互信，機(jī)制上協(xié)同協(xié)作，利益上公平體現(xiàn)。按照這個(gè)定位和思路，利用新型創(chuàng)新體制優(yōu)勢(shì)，解決四個(gè)問題：

一是將“以網(wǎng)強(qiáng)算、算網(wǎng)融合”上升到國(guó)家大科學(xué)工程基礎(chǔ)設(shè)施的國(guó)家戰(zhàn)略層面進(jìn)行規(guī)劃與建設(shè)，制定目標(biāo)、統(tǒng)籌規(guī)劃，編制實(shí)現(xiàn)工程化落地運(yùn)行的時(shí)間表和路線圖。

二是在強(qiáng)對(duì)抗的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)下，要實(shí)現(xiàn)大算力零到一的突破。與美國(guó)“技術(shù)+金融資本”模式不同，我國(guó)算力集中度不高，零到一的階段缺乏資本投入，因此，我國(guó)應(yīng)當(dāng)選擇國(guó)家主導(dǎo)先期投入，國(guó)家與社會(huì)共建模式，如同開發(fā)出“操作系統(tǒng)”，從而帶動(dòng)社會(huì)資本進(jìn)入生成式人工智能時(shí)代的應(yīng)用領(lǐng)域，為企業(yè)提供創(chuàng)新的大機(jī)遇和實(shí)施條件。同時(shí)思考，突破了零到一，在一到十階段，不致出現(xiàn)資本蜂擁而至，避免形成算力新的過(guò)剩，造成大面積內(nèi)卷和極大浪費(fèi)的預(yù)案。

三是創(chuàng)新體制是實(shí)現(xiàn)數(shù)字中國(guó)偉大構(gòu)想的關(guān)鍵。數(shù)字化生態(tài)進(jìn)化的方式離不開場(chǎng)景的開發(fā)和應(yīng)用，離不開創(chuàng)新型企業(yè)群體的興起。積極營(yíng)造創(chuàng)建創(chuàng)新型國(guó)家的生態(tài)環(huán)境是艱巨的任務(wù)，國(guó)家層面要抓好三件大事。首先，營(yíng)造好“善治”與“宜商”的市場(chǎng)環(huán)境，在政策環(huán)境、法治環(huán)境和輿論環(huán)境上保持邏輯的一致性、穩(wěn)定性和可預(yù)期性。落實(shí)實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)主體地位平等，使用資源條件平等和公開、公正、公平競(jìng)爭(zhēng)的條件；第二，整合數(shù)字化能力；第三，抓好技術(shù)開源的國(guó)家引領(lǐng)。唯此才能占領(lǐng)未來(lái)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新經(jīng)濟(jì)體的興起。隨著創(chuàng)新型企業(yè)群體的興起，國(guó)家數(shù)字化產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化發(fā)展的局面將大為改觀，創(chuàng)造出更多的財(cái)富回饋國(guó)家和社會(huì)，實(shí)現(xiàn)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、科技發(fā)展的良性循環(huán)。

四是讓市場(chǎng)運(yùn)行機(jī)理、機(jī)制、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則在調(diào)動(dòng)算力、使用算力資源中起決定作用，使其能夠更廣泛地匯聚算力資源，可持續(xù)健康發(fā)展。

形成統(tǒng)一的算力網(wǎng)，須同步推進(jìn)四方面工作：

一是大規(guī)模算力的底座是數(shù)字中國(guó)的公用基礎(chǔ)設(shè)施，策略上要為我們爭(zhēng)取發(fā)展時(shí)間，減緩各界焦慮，對(duì)沖美國(guó)強(qiáng)化技術(shù)封鎖的進(jìn)攻態(tài)勢(shì)，收窄中美技術(shù)發(fā)展差距創(chuàng)造條件。在2023年年底以前，選擇有意愿、有條件的10多個(gè)數(shù)據(jù)中心鏈接起來(lái)，工程化地建立大約6EF算力的集群（對(duì)標(biāo)微軟的Azure集群算力，基本支撐一個(gè)ChatGPT-3的算力需求）。然后，明年年底形成大約200多個(gè)數(shù)據(jù)中心大集群。在時(shí)延10毫秒（覆蓋范圍約2000公里）內(nèi)的計(jì)算能力達(dá)到100EF（大約支撐20個(gè)ChatGPT-3）的算力集群網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)過(guò)兩年的努力，基本形成對(duì)我國(guó)AI大模型提供優(yōu)質(zhì)快速、便捷綠色的高質(zhì)量算力支撐，為推動(dòng)各類AI計(jì)算模型的廣泛發(fā)展提供實(shí)施條件。

二是在示范算力集群網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步在算力集群網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、調(diào)度、測(cè)量、交易、安全等關(guān)鍵技術(shù)路徑上，聯(lián)合攻關(guān)，研究設(shè)立國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（廣域RDMA通信、分布式異構(gòu)計(jì)算、算力鏈接標(biāo)準(zhǔn)），增強(qiáng)互認(rèn)互信，強(qiáng)化協(xié)同共建，建立算力運(yùn)營(yíng)、調(diào)度、計(jì)量、交易等管理機(jī)制，逐步優(yōu)化形成算力集群網(wǎng)絡(luò)建設(shè)部署、運(yùn)維管理、效能提升、長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展等多層面、多維度、更加科學(xué)的頂層規(guī)劃。

三是把握數(shù)字化永遠(yuǎn)是平臺(tái)驅(qū)動(dòng)的特性，構(gòu)建三個(gè)功能性平臺(tái)。

1.在技術(shù)上破除算力分治的體制性障礙，通過(guò)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)打通各計(jì)算中心的廣泛鏈接，形成大容量、長(zhǎng)距離、高速度、高容損一體化的算力集群網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)可計(jì)量、可調(diào)度、可使用的算力。以算力集群網(wǎng)絡(luò)發(fā)展技術(shù)方向，帶動(dòng)芯片、通信領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展，持續(xù)建設(shè)更快更強(qiáng)的中國(guó)版算力強(qiáng)網(wǎng)。

2.建立調(diào)度、分配、動(dòng)用算力的生產(chǎn)系統(tǒng)和監(jiān)管機(jī)制，在可實(shí)施和可實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上健康發(fā)展。

3.以市場(chǎng)化的方式運(yùn)行，有償使用算力。將算力作為重要的生產(chǎn)力要素，為分散在各個(gè)計(jì)算中心的算力提供交易平臺(tái)和配套的制度安排，建立一套與算力使用相關(guān)的市場(chǎng)運(yùn)作機(jī)制與規(guī)范。

四是GPT開啟了定義性時(shí)代，沒有強(qiáng)大的算力支持不了大模型，但算力也并非越大越好，應(yīng)立足滿足當(dāng)下需求。當(dāng)下，通過(guò)通用人工智能的支持，解決垂直領(lǐng)域應(yīng)用的需求極為迫切，例如：解決工業(yè)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)與融合，工業(yè)軟件的開發(fā)與工程化的模擬驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，為首臺(tái)套、首批次、首版次的應(yīng)用提供可靠依據(jù)，縮短成果轉(zhuǎn)化周期，從而提升科研成果的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)業(yè)化率，促進(jìn)更多的中小企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)為隱形冠軍；將線下線上融合的數(shù)字化新型社會(huì)信用體系建設(shè)提上議程，強(qiáng)力推進(jìn)社會(huì)有序、公民有信的數(shù)字化新型社會(huì)信用體系建設(shè)，將會(huì)大大減少社會(huì)治理成本的支出。國(guó)家事權(quán)機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)身份證信息，給每一個(gè)公民頒發(fā)一個(gè)唯一數(shù)字身份標(biāo)識(shí)，將需要信用評(píng)價(jià)的行為確權(quán)后在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)歸集，并將伴隨一生的信用記錄納入信用評(píng)價(jià)體系進(jìn)行管理；其他如態(tài)勢(shì)感知決策支持系統(tǒng)；智慧城市的智能建造與運(yùn)營(yíng)管理；現(xiàn)代金融體系的構(gòu)建、運(yùn)行，金融資源的合理配置、與實(shí)體經(jīng)濟(jì)往來(lái)中的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與管控；智慧醫(yī)療與全民全生命周期的大健康管理，疑難病癥的診斷與新藥開發(fā)，促進(jìn)醫(yī)學(xué)進(jìn)步；靈活就業(yè)人口社會(huì)保障賬戶的設(shè)立與管理，奠定為未來(lái)社會(huì)穩(wěn)定的條件基礎(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)安全與防御、國(guó)防與安全等領(lǐng)域應(yīng)用，都離不開通用人工智能技術(shù)的支持。

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