2023中国算力服务研究报告

中国算力服务研究报告 (2023年) 中国信息通信研究院云计算与大数据研究所2023年7月 版权声明 本报告版权属于中国信息通信研究院，并受法律保护。 转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的，应注明“来源：中国信息通信研究院”。违反上述声明者，本院将追究其相关法律责任。 前言 随着新一轮科技革命和产业变革深入推进，数字经济蓬勃发展，数字技术激发的新模式、新业态、新理念不断涌现，正深刻改变着经济社会各领域。在此进程中，算力服务作为数字技术能力的主要输出方式之一，以多样性算力资源为基础，以算力网络为连接，日益成为支撑数字经济发展的关键。 2023年，中共中央国务院印发《数字中国建设整体布局规划》，强调“系统优化算力基础设施布局，促进东西部算力高效互补和协同联动。”在国家政策引导下，我国算力服务产业发展水平持续提升，整体呈现以下几方面特征： 一是算力服务统筹异构算力资源，支撑大模型等新应用实践落地。近年来大模型、元宇宙等算力新应用场景逐渐丰富，各行业对算力、网络、存储等资源提出新需求，算力服务在算、网、存资源应用等方面不断取得新进展。算力方面，多样异构算力繁荣发展，计算架构持续升级，支撑算力新应用持续落地。网络方面，算力网络打破算力与应用边界，为算力服务提供端到端的确定性保障。存储方面，存储架构持续升级，分布式存储为算力服务注入新动能。 二是算力服务呈现“普惠化”、“泛在化”、“标准化”特征，推动算力成为社会基础公共资源。首先是算力服务通过一体化感知调度技术，屏蔽异构算力资源的底层差异，实现其统一调度、输出，加深算力服务普惠化。其次是云网边端融合程度的加深，能够将泛在算力资源互联，形成覆盖范围更为广泛的资源池，促进算力服务泛在化。 最后是统一资源接入方式、接入架构等，能够为异构算力资源建立输出标准，实现算力服务的标准化。 三是算力服务转向“任务式”服务模式，促进服务效率提升。算力服务模式逐渐从早期“资源交付”模式转向“结果交付”模式，在此新模式之下，首先，算力服务产业链得以完善，技术能力提供方作为新角色也得以参与到产业链中；其次，“后付费”模式促进平台优先交付计算结果，有助于提升服务质量；最后，“任务式”服务模式能够使用户只关注计算结果，有助于优化算力服务效率。 四是算力服务促进算、网、存多要素高效汇聚，融合调度成主旋律。算力、网络、存储多要素资源的深度融合、编排调度等相关技术走向成熟发展，算力调度迎来融合智能化发展趋势。通过“算网一体调度”、“算存融合调度”等多种方式，能够打破算力资源跨架构调用的壁垒，其中，算网融合调度借助可编程网络等技术能力，能够实现智能选路及最优节点选择，算存融合调度则可提升调度过程中的数据传输效率，缩短存、算之间的调度“路径”。 为梳理算力服务产业发展态势，构建算力服务发展评估体系，中国信息通信研究院云计算与大数据研究所编制《中国算力服务研究报告（2023年）》。报告聚焦国内外算力服务发展进程、算力服务发展特点等，并提出算力服务发展指数评估体系，为各地方、区域算力服务发展水平提供评判标准及方法，更精确地指导业界评判产业发展动向，为算力服务发展规划提供思路。本研究报告内容仍有诸多不足，恳请各界批评指正。 一、算力服务发展背景1 （一）需求牵引与技术演进双轮驱动，算力服务应运而生1 （二）算力服务由云计算演进而来，激发算力产业范式创新2 二、算力服务产业发展态势4 （一）各国纷纷以云为基布局算力服务，拉开新一轮科技竞赛序幕5 （二）我国算力服务发展进入快车道，产业新格局已现雏形7 三、中国算力服务发展指数评估9 （一）指标建立依据11 （二）指标体系建立12 （三）我国算力服务发展评估14 （四）算力服务发展指数与数字经济的相关性21 四、算力服务发展特点23 （一）算力服务统筹异构算力资源，支撑大模型等新应用实践落地23 （二）算力服务呈现普惠化、泛在化、标准化特性，推动算力成为社会基础公共资源25 （三）算力服务转向“任务式”服务模式，从资源交付走向计算结果交付27 （四）算力服务促进算、网、存多要素高效汇聚，融合调度成主旋律30 五、展望32 附件一：算力服务指数测算框架35 （一）资源服务化分指数测算方法35 （二）服务赋能分指数测算方法37 （三）产业发展分指数测算方法39 （四）服务体验分指数测算方法39 附件二：数据来源41 图1算力服务与算力基础设施关系图3 图2算力服务产业链结构图9 图3中国算力服务发展指数10 图42022年中国部分省份算力服务发展指数16 图52022年中国部分省份资源服务化分指数17 图62022年中国部分省份资源服务化细分指标情况18 图72022年中国部分省份应用赋能分指数19 图82022年中国部分省份产业发展分指数20 图92022年中国部分省份服务体验分指数21 图10算力服务发展指数与数字经济发展关系22 图11算力服务模式图28 表目录 表1中国算力服务发展指标体系13 一、算力服务发展背景 （一）需求牵引与技术演进双轮驱动，算力服务应运而 生 在全球数字化转型与产业变革的浪潮下，算力正在成为改变全球竞争格局的关键力量。我国不断加强算力建设，工业和信息化部数据显示，2022年算力总规模达到180EFLOPS1，位列全球第二。算力基础设施规模增长直接驱动算力产业发展，同时计算需求激增以及算力领域新技术的发展也在推动着算力供给方式向服务化转变，算力服务正在成为促进算力产业发展的新引擎。 需求上，传统产业应用数字化与算网新应用构建亟需标准、稳定、易用的算力服务。传统产业应用在数字时代下正面临产业升级的机遇与挑战，如传统零售行业发展电子商务业务，实现线上线下业务深度融合；制造业依托人工智能、物联网等技术向智能制造发展，提升生产效率，降低人力成本。但传统行业通常存在IT人才储备不足、数据资产积累薄弱、数字化转型试错成本高的问题，提供简单易用的算力服务是算力赋能传统产业数字化转型的重要手段。除传统产业外，算力新应用也在飞速发展。随着“东数西算”工程的推进，逐渐衍生出了“东数西存”、“东视西渲”等新型计算应用，对大模型、虚拟现实、区块链等应用的落地需求激增，标准、稳定的算力服务是算力产业助推算力新应用的发展的必要条件。 技术上，云计算逐步成为数字世界操作系统，云服务向算力服务加速演进。感知接入方面，以云计算技术为核心的算力服务，向下接 1EFLOPS（floating-pointoperationspersecond），指每秒浮点运算次数。 入异构算力资源，通过编排调度等服务化技术完成计算任务到算力资源的映射，实现资源架构差异屏蔽与算力能力统一输出，并逐渐演进出算力度量、算力标识、算力并网等新技术，进一步完善算力服务技术体系。路由转发方面，网络云化过程发展出了以IPv6+、SD-WAN （SoftwareDefinedWideAreaNetwork）、SRv6（SegmentRoutingoverIPv6）、确定性网络为代表的路由技术，支持将业务需求与算力信息随数据包进入网络，打破网络与算力应用的边界，支撑算力服务下算与网的深度融合，打造坚实算力网络。融合调度方面，云计算虚拟化技术实现了资源按需创建、弹性伸缩，为算力服务跨资源类型、跨资源架构进行调度创造了条件，算力服务也因此演进出了算力调度、算力交易等技术，完成了算力服务体系下资源从生产到服务化触达用户的全流程技术闭环。 算力服务在需求牵引和技术演进双重驱动下诞生，为算力产业发展注入新活力。算力服务从产业中诞生，也将反哺产业推动数字化转型进一步深化。 （二）算力服务由云计算演进而来，激发算力产业范式 创新 算力应用实际是依托有效算力进行计算并输出结果从而实现应用价值，有效算力则是真正完成计算任务的计算能力。有效算力通过在算力基础设施上进行算力服务化得到，即算力服务是以多样性算力为基础，以算力网络为连接，以供给有效算力为目标的算力产业新领域，通过全新计算技术实现异构算力统一输出，并与云、大数据、AI （人工智能）等技术交叉融合，最终将算力、存储、网络等资源统一 封装，以服务形式（如API）完成算力交付。 目前算力服务供给形态主要以云服务为主，同时超算、智算、社会闲散算力等多样算力的任务式供给形态也在产业的积极探索与试验过程中。 来源：中国信息通信研究院，2023年7月 图1算力服务与算力基础设施关系图 产业创新发展亟需算力赋能，发展算力服务对产业发展意义重大。 据工业和信息化部数据显示，截至2022年，算力核心产业规模已经 达到1.8万亿元。算力服务有助于扩大算力核心产业规模，产生经济效益，具备巨大的发展潜力。 一是赋能传统行业，算力服务直接支持第一二产业数字化转型，其带来的资本与技术投入为制造、交通、零售等多个传统行业带来产 值增长，促进工业、农业、数字化协同发展的格局形成；间接效益上，算力服务对产业的渗透还伴随着生产效率提升、商业模式创新、用户体验优化等延伸性效益。 二是激发算力新产业，一方面算力服务激发新的产业角色，算力服务的发展衍生了算力度量、算力调度、算力交易等多种算力管理新范式，同时出现了以上述技术研发为核心业务的新型算力服务商；另一方面算力服务推动信息技术产业构成升级，为适应算力服务发展，传统芯片、操作系统、网络、云计算等企业纷纷延伸业务范围，发展出软硬一体、算力网络等新理念，重塑和整合信息技术产业结构，刺激数字经济迸发全新活力。 三是加速算力应用产业渗透，随着算力服务化进程的加快，算力市场逐步扩展到跨地域、跨运营主体的算力交易。高效的算力交易能力，将有效盘活存量算力，降低单位算力使用成本，促进算力服务深入政府、金融、教育、制造、工业、农业等行业，丰富算力经济产业结构。在市场需求的指引下，算力服务发展路线日渐明确，产业与算力服务相辅相成，共建产业生态繁荣。 二、算力服务产业发展态势 随着元宇宙、人工智能、虚拟现实等新技术高速发展，计算精度不断提升，数据量显著增长，驱动算力规模与计算效率不断提升。据中国信通院《中国算力发展指数白皮书（2022年）》统计，截至2021年底，全球数据总产量达67ZB，我国数据总产量达到6.6ZB，全球算力总规模达615EFLOPS，2030年全球数据将达到YB级别。但在摩尔定律逐渐失效的背景下，通过堆叠和升级算力基础设施实现算力规 模增长及效能提升已经面临瓶颈，各国纷纷开始探索通过算力服务化进一步实现算力基础设施转化成有效算力以支撑算力应用，算力服务的发展在全球的驱动下进入快车道，正在逐渐形成算力服务产业链。 （一）各国纷纷以云为基布局算力服务，拉开新一轮科 技竞赛序幕 全球各国在算力服务的建设布局，体现在政策、技术、产业三个 方面。 政策方面，各国出台相应政策提前布局算力服务储备竞赛。美国在算力服务布局较早，算力规模全球领先，具备一定的先发优势，同时也出台了相应的指导文件。如美国白宫科技政策办公室发布《国家人工智能战略研发计划》，智算服务是算力服务的重要组成之一，此政策对AI研发关键领域、投资重点领域等内容进行规范，以确保美国在AI领域的领先地位。日本、韩国及法国、德国等欧洲国家，在算力规模上竞争愈加激烈，但与中、美仍存在显著差距，缺少适合本土发展的代表性的算力服务供应商。云服务是推动算力服务发展的关键领域，上述国家纷纷推出激励云服务建设相关政策。2021年5月，法国政府基于“可信云”认证、“云中心”政策和工业战略三大支柱发布 《国家云战略》，通过促进和支持对主权云服务的访问来帮助公共和私营部门进行数字化转型。同年6月，意大利政府宣布了云计算的国家战略，创建存储所有公共部门应用程序和公民数据的国家级云计算系统，并将相关数据向“国家云”转移。2023年，欧盟议会成员就《人工智能法》达成政治协议，该法案将管辖所有人工智能产品或服务的 提供方，涵盖可以生成内容、预测、建议或影响环境的决策的系统。 技术方面，产业需求催生全新算力服务技术范式。技术创新从产