算网融合技术与产业白皮书（2023年）

算网融合技术与产业白皮书 （2023年） 版权声明 本白皮书版权属于算网融合产业及标准推进委员会，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本白皮书文字或者观点的，应注明“来源：算网融合产业及标准推进委员会”。违反上述声明者，编者将追究其相关法律责任。 参与编写单位 （排名不分先后） 中国信息通信研究院、深信服科技股份有限公司、浙江省新型互联网交换中心有限责任公司、中盈优创资讯科技有限公司、安徽省大数据中心、中国科学院声学研究所、中移（苏州）软件技术有限公司、迈普通信技术股份有限公司、中国电信研究院、凌锐蓝信科技（北京）有限公司、中国科学院计算机网络信息中心、中电科普天科技股份有限公司、联智科技（北京）有限公司、浪潮通信信息系统有限公司、广州链安科技有限公司、山东省计算中心（国家超级计算济南中心）、浪潮通信技术有限公司、苏州盛科通信股份有限公司、杭州安恒信息技术股份有限公司、浪潮网络科技（山东）有限公司、上海缔安科技股份有限公司 主要撰稿人 （排名不分先后） 穆琙博、韩淑君、张寒月、柴瑶琳、毕立波、党小东、陈敬、杨志刚、夏炜、何峻、宋刚、钱军波、顾晨辉、刘伊莎、任荣、谷耀、石胜兵、李金光、戴超、曾剑峰、李剑锋、王紫程、高娴、林巍、王巍、李雪婷、李鑫、郝文杰、钱岭、赵立芬、尤佳莉、刘磊、马博韬、刘弢、张玮、谭立状、刘扬、张静、李俊、申罕骥、沈林江、初宇飞、李泉、许春涛、林茂、张华洪、顾玮、张光治、何明阳、杨峰、梁晖、杜翠凤、付鸿雁、成伟、王俊杰、陈炬、涂诗怡、黄涵穗 前言 数字经济时代，智能计算、高新能计算、5G、6G、零信任等新兴ICT技术快速发展，智慧工厂、智慧交通、智慧园区等多样化业务场景不断涌现，驱动“高算力、大连接、强安全”算力网络需求持续攀升。算网融合聚焦“计算”+“网络”协同发展，整合异构计算、网络、存储等多种资源进行统一调度和智能编排，构建融合、智能、安全的新型服务模式，对于产业来说意义重大。算网融合不仅能够驱动新一轮的内生性经济增长，为宏观经济形势注入投资新动能，还可以助力关键技术实现突破，培育产业发展链条，赋能地方经济实现全面转型。 本白皮书分析算网融合产业发展趋势，聚焦“计算网络化”、“网络计算化”、“算网数据一体化”和“算网安全”四个层面，总结算网融合发展现状，最后，提炼算网融合发展机遇和挑战，明确了生态建设任务。 白皮书仍然存在诸多不足，恳请各界批评指正。 目录 一、算网融合发展概述3 （一）各国持续细化算网战略，指引行业应用创新升级3 （二）算网融合市场快速增长，算力互联成为投资新热点5 （三）算网融合产业模式逐渐成型，标准体系更加健全7 （四）算网基础设施部署适度超前，体现区域经济新方向10 二、网络计算化推进网络智能演进14 （一）并网计算整合底层资源，算力感知纳管成为抓手14 （二）移动算网加速6G发展，智能感知调度成为焦点17 （三）算力网络感知应用需求，智能操作系统能力提升19 三、计算网络化牵引算力全面互联发展22 （一）无损网络+大模型推动智算中心全面升级22 （二）IPv6+云平台助力高性能算力服务互联互通25 （三）边缘计算+AI提供一体化行业解决方案28 四、算网数据一体化激发数据要素价值30 （一）算力网络面临数据挑战，数据要素成为重要锚点31 （二）数据存储构筑算力产业底座，助力算网行稳致远34 （三）隐私计算兼顾数据流通及安全，算网数据一体化实践35 五、算网安全构筑全方面安全保障体系37 （一）零信任精细化管理算网资源访问，产品成熟落地部署37 （二）强化算网设备固件安全管理，筑牢算网安全屏障39 （三）区块链引入多层防护措施，构建可信协同的新模式41 六、挑战及建议43 （一）挑战43 （二）建议45 图目录 图1我国主要城市算网融合发展政策5 图2零信任关键技术38 一、算网融合发展概述 （一）各国持续细化算网战略，指引行业应用创新升级 各国加快算网融合产业建设部署，“算力+网络”成为各国抢占数字经济新赛道的重要手段。美国持续加强国际合作和前沿技术研发创新，将算网融合作为巩固其在科技创新领域地位和数字经济发展的重要支撑。2024年2月，美国OSTP更新第三版“关键和新兴技术清单”，清单将先进计算、先进网络感知和特征管理、人工智能、集成通信和网络技术等18类技术领域列为美国国家科技政策和技术发展的重要发展方向。2024年5月，美国国务院发布《美国国际网络空间和数字政策战略》，强调美国将加强和建设国家合作伙伴的数字和网络能力，旨在以数字团结合作，提高美国在数字技术和网络空间的全球影响力。韩国、日本不断加大投资研发力度，将推动国家数字化和智能化发展作为长期战略目标。2023年3月，韩国制定《第一次国家研发中长期投入战略》，指明了未来5年国家研发预算的战略投入目标与方向，其中包括开发人工智能、5G/6G、数字基础设施、信息安全、自动驾驶等数字核心技术，促进产业数字化转型。2023年11月，日本发布《统合创新战略2023》，从战略高度推动全光网络、5G、量子、混合能源等尖端技术研发，以第六期基本计划期间政府投资30万亿日元、官民总投入120万亿日元为目标，使日本成为国际研发活动的引领者。欧盟以提升欧洲竞争力为目标，先后发布数字路线图、计划，支持欧洲的数字化转型。2023年3月，欧盟推出《2023-2024年数字欧洲工作计划》，提出投入1.13亿欧元用于改善云服务安全性、创设人工智能实验及测试设施以及提升各个领域的数据共享水平。2024 年3月，欧盟发布《“地平线欧洲”2025~2027年战略规划》，提出2021~2027年，“地平线欧洲”核心数字技术投资至少130亿欧元，加快推进欧洲数字化转型。 我国将算网融合作为国家发展的重点领域之一，持续出台多项利好政策，推进算网融合建设布局。2024年《政府工作报告》中提出,适度超前建设数字基础设施,加快形成全国一体化算力体系,培育算力产业生态。2024年1月，多部门联合印发《关于推动未来产业创新发展的实施意见》 ，指出深入推进5G、算力基础设施、工业互联网、物联网、车联网、千兆光网等建设，前瞻布局6G、卫星互联网、手机直连卫星等关键技术研究，构建高速泛在、集成互联、智能绿色、安全高效的新型数字基础设施。2024年9月，工信部等十一部门发布《关于推动新型信息基础设施协调发展有关事项的通知》，提出基础电信企业要加强算网协同规划，建设国家数据中心集群之间、区域数据中心与国家数据中心集群间的直联网络，增加光缆网络连通度。各省市积极响应国家政策措施，多地将算网融合列入地方发展规划，加快培育算网融合产业生态。2024年7月，杭州印发《支持人工智能全产业链高质量发展的若干措施》，强调围绕打造人工智能全产业链算力底座、模型基石和数据支撑，培育高性能芯片、高速光网络、高性能液冷服务器、人工智能算法、多模态数据集等一批细分领域产业集群。2024年10月，天津发布《进一步支持滨海新区高质量发展的若干政策措施》中提出，培育壮大战略性新兴产业，支持国家超级计算天津中心参与全国一体化算力网建设。 图1我国主要城市算网融合发展政策 （二）算网融合市场快速增长，算力互联成为投资新热点 1.算网融合规模持续增长 随着人工智能应用、大模型训练的需求爆发，我国算力规模保持高速稳定增长。根据中国信息通信研究院研究统计，2023年全球计算设备算力规模为1369EFlops，我国达450EFlops，全球占比三分之一，增速近50%。细分领域，我国超算算力需求仍保持稳定的增长态势，从2016年以来，中国超算市场规模一直保持25%左右增长率，预计2021-2025年复合年均增长率为24.1%，2025年中国超算服务市场规模将达到466亿元1。人工智能时代的开启，驱动我国人工智能产业进入高速发展期。2023年中国人工智能产业规模为2137亿元，随着AI大模型带来的产业加成比例逐渐增加，预计2028年我国人工智能产业规模将高达8110亿元，2023年 -2028年复合增长率达30.6%2。 1沙利文研究测算 2艾瑞咨询研究院统计 网络建设上，我国已经建成全球最大的光纤和移动宽带网络。截至2024年8月底，全国光纤接入（FTTH/O）端口数量达11.48亿个，较去年净增5343万个；10GPON千兆光网端口数达2707万个，同比上年增长405.4万个。网络连接用户规模不断扩大，截至2024年8月底，三大电信运营商固定宽带接入用户达到6.59亿户，较上年净增2307万户。我国5G网络覆盖日益完善，持续夯实万物互联基础底座。截至2024年8月底，我国5G基站数量已经达到404.2万个3，5G定制化基站、5G轻量化技术实现商用部署，5G网络已经覆盖所有市城区、县城区，并稳步向重点场所纵深推进。 全国算网基础设施建设布局持续完善。截至2023年底，三大基础电信运营商为公众提供的机架数为97万架，净增长量是上年的两倍，对外提供的公用基础算力达到26EFlops。我国围绕国家算力枢纽、数据中心集群布局新建干线光缆数量约为130条，并启动400G全光省际骨干网建设，加速推进算力网络一体化建设4。 2.算网融合下算力互联成为新趋势 （1）超算互联网 国家数字化转型深入推进，高算力、大连接、强安全应用场景不断涌现，带来持续攀升的算网融合需求。超算互联网以互联网思维运营超算中心，提供灵活高效、开放共享的统一算力资源及服务，实现以服务为中心的超算业务托管和计算结果交付的新算力供给模式。 （2）智算互联网 3工信部数据 4工信部数据 以大模型为代表的新一轮AI推动智能算力发展，AI大模型的快速迭代对算力、运力、存力提出更高的要求。智算互联网依托灵活智能的网络架构，实现网络资源的动态分配和调整，满足不同规模的AI大模型训练和推理任务需求。 （3）中国算力网 中国算力网以构建自主创新的算力网络技术体系，推进算力网络建设为目标，结合新一代通信网络技术和计算技术，以‘鹏城云脑’网络智能重大科技基础设施为核心枢纽节点，建设资源无感接入、任务统一调度和可持续发展运营模式的新型数字基础设施，为全社会提供统一的高质量算力服务，并为东数西算建设提供有力支撑。 （4）算力互联网 面向算力应用与算力调度需求，算力互联网通过在互联网体系架构上构建统一应用层算力标识符，依托算网云调度操作系统和高性能传输协议，强化全光网、弹性网络、异构计算能力，支持智能感知、实时发现、随需获取能力，构建算力互相连接、灵活调用的逻辑网，实现算力资源的灵活调度和高效利用。 （三）算网融合产业模式逐渐成型，标准体系更加健全 在产业各方的积极参与下，算网融合产品的业务形态逐渐成型。算力服务的业务形态包括算力租赁、算力合作和模型服务。 算力租赁：人工智能大模型的快速发展带动算力租赁需求大幅增长，依托租赁的方式为企业或个人提供所需算力，用户可以根据实际需求调整服务器、虚拟机等计算资源规模，无需投入成本、时间、精力去购买 和维护计算设备，有效降低了投资和运营成本，同时降低了企业应用开发和部署门槛，为用户带来较高的灵活性。 算力合作：算力合作指不同企业、机构在算力资源上共享合作，当前算力产业存在投资高、建设周期长、维护复杂等现象，通过开展算力合作，一方面可以整合各方资源，实现算力资源的优化配置和高效利用；另一方面，能够有效降低企业算力建设成本，推动中小型企业的加入和发展。 模型服务：模型服务面向人工智能应用需求，将提前训练好的AI模型提供给用户使用，通过模型服务让用户快速构建自己的AI应用，提高业务效率和创新能力，目前在图像识别、语音识别、自然语言处理等领域得到广泛应用。 传输方面，数据专线作为一种高效的网络解决方案，被广泛应用于数据中心互联、超算数据传输等关键业务领域。数据专线服务提供商依托丰富的网络资源基础，向客户提供字电路、光纤等电路租用和维护服务。用户可以根据网络需求自由选择带宽，建立高速、安全、稳定的专用数据通道环境，以承载和传输各类业务。 数据方面，分布式数据存储依托