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2021年1月21日,瞭望智庫(kù)聯(lián)合莫干山研究院在京舉辦發(fā)布會(huì),正式推出《賦能數(shù)字經(jīng)濟(jì)擁抱算力時(shí)代》課題研究報(bào)告下稱“報(bào)告”。該《報(bào)告》由瞭望智庫(kù)和莫干山研究院共同發(fā)起,在多個(gè)國(guó)家部委相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的指導(dǎo)下,在數(shù)字資產(chǎn)研究院、中國(guó)民生銀行研究院、北京大學(xué)、華為技術(shù)有限公司的大力支持下,旨在梳理數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展新趨勢(shì),探究相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)呈現(xiàn)的新特征,總結(jié)算力為經(jīng)濟(jì)社會(huì)帶來的新變革,尋找政產(chǎn)學(xué)研用各界協(xié)作新模式。

以下為《報(bào)告》節(jié)選:

伴隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的多年持續(xù)深入發(fā)展,數(shù)字經(jīng)濟(jì)已經(jīng)有了全新的內(nèi)涵和發(fā)展范式,各行各業(yè)開啟全面數(shù)字化,深刻影響社會(huì)生產(chǎn)生活,促進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)格局重塑。

目前,數(shù)字經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)速度是普通經(jīng)濟(jì)的 3.5倍,數(shù)字經(jīng)濟(jì)投資回報(bào)率更是非數(shù)字經(jīng)濟(jì)的 6.7倍。數(shù)字經(jīng)濟(jì)正在經(jīng)歷高速增長(zhǎng)、快速創(chuàng)新,越來越廣泛地影響其他經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。一個(gè)以計(jì)算能力為基礎(chǔ),萬(wàn)物感知、萬(wàn)物互聯(lián)、萬(wàn)物智能的智能化數(shù)字經(jīng)濟(jì)世界,正在加速到來。

新計(jì)算:從“工具”到“能力”的蛻變

從茹毛飲血的原始社會(huì)到萬(wàn)物互聯(lián)的數(shù)字智能社會(huì),伴隨人類智慧進(jìn)步的需求,計(jì)算工具經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從低級(jí)到高級(jí)、從手動(dòng)到自動(dòng)、從自動(dòng)到電子的發(fā)展過程。

萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代下,全球信息數(shù)據(jù)總量爆炸式增長(zhǎng),算力成為影響數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心要素;傳統(tǒng)摩爾定律失效,單一IT架構(gòu)無(wú)法滿足激增的算力需求,對(duì)算力的合理利用和不同計(jì)算單元的協(xié)作變得日益重要;多元化的場(chǎng)景應(yīng)用和不斷迭代的新計(jì)算技術(shù),推動(dòng)計(jì)算和算力不再局限于數(shù)據(jù)中心,開始擴(kuò)展到云、網(wǎng)、邊、端全場(chǎng)景,計(jì)算開始超脫工具屬性和物理屬性,演進(jìn)為一種泛在能力,實(shí)現(xiàn)新蛻變,我們稱之為“新計(jì)算”。

資料來源:課題組整理

從技術(shù)層面上看,計(jì)算科學(xué)領(lǐng)域正在從傳統(tǒng)的計(jì)算模擬與數(shù)字仿真,走向基于高性能計(jì)算與科學(xué)大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)深度融合的第四范式;未來,內(nèi)存技術(shù)、圖計(jì)算、神經(jīng)元計(jì)算、量子計(jì)算、擬態(tài)計(jì)算等新型計(jì)算技術(shù)將相繼登上人類歷史舞臺(tái)。

從作用層面上看,伴隨人類對(duì)計(jì)算需求的不斷升級(jí),計(jì)算在單一的物理工具屬性之上,逐漸形成了感知能力、自然語(yǔ)言處理能力、思考和判斷能力,借助大數(shù)據(jù)、人工智能、衛(wèi)星網(wǎng)、光纖網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云平臺(tái)、近地通信等一系列數(shù)字化軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施,以技術(shù)、產(chǎn)品的形態(tài),加速滲透進(jìn)社會(huì)生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。

小到智能電腦、智能手機(jī)、平板等電子產(chǎn)品,大到天氣預(yù)報(bào)、邊界出行、醫(yī)療保障、清潔能源等民用領(lǐng)域拓展應(yīng)用,都離不開計(jì)算的賦能支撐。計(jì)算已經(jīng)實(shí)現(xiàn)從“舊”到“新”的徹底蛻變,成為人類能力的延伸,賦能數(shù)字經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

與傳統(tǒng)計(jì)算相比,新計(jì)算具備四個(gè)特征:

其一,新計(jì)算是暴力計(jì)算。5G的到來進(jìn)一步加速萬(wàn)物互聯(lián),海量數(shù)據(jù)持續(xù)涌現(xiàn),且數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)從單一模式變?yōu)槎嗄Ｊ?非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)日益增加,新計(jì)算要滿足對(duì)海量復(fù)雜數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理。比如,人工智能行業(yè)需要在短時(shí)間內(nèi)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更大規(guī)模的清洗、標(biāo)注、訓(xùn)練,其本質(zhì)就是暴力計(jì)算。

其二,新計(jì)算是泛在計(jì)算。數(shù)據(jù)在哪里,計(jì)算就在哪里。隨著數(shù)字化應(yīng)用場(chǎng)景不斷豐富,大數(shù)據(jù)泛在分布于端、邊、云。從本地計(jì)算的集群到超大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心,從邊緣計(jì)算到端云協(xié)同,計(jì)算無(wú)處不在。

其三,新計(jì)算是協(xié)同計(jì)算。應(yīng)用場(chǎng)景的復(fù)雜多樣帶來數(shù)據(jù)的復(fù)雜多樣,要求多個(gè)計(jì)算技術(shù)、計(jì)算維度協(xié)同處理。

其四,新計(jì)算是綠色計(jì)算。通過大量采用云計(jì)算、人工智能和系統(tǒng)作業(yè)等方式,新計(jì)算能以低功耗、高性能的并發(fā)處理能力,達(dá)到每比特成本最佳,芯片、硬件架構(gòu)和應(yīng)用能效比最優(yōu)的目標(biāo)。

總體來看,新計(jì)算面向的是萬(wàn)物互聯(lián)、智能未來的發(fā)展需求。在傳統(tǒng)計(jì)算要求基礎(chǔ)上,新計(jì)算既要保障數(shù)據(jù)獲取、存儲(chǔ)、傳輸、計(jì)算、應(yīng)用的自主創(chuàng)新,更要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全及治理的有力可靠,為數(shù)字經(jīng)濟(jì)提供可持續(xù)的支撐。

“算力時(shí)代”到來

算力并非新鮮事物,它指代了人類對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力,也集中代表了人類智慧的發(fā)展水平。算力的大小代表著對(duì)數(shù)字化信息處理能力的強(qiáng)弱。

數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代的“算力”,由大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、區(qū)塊鏈等數(shù)字化技術(shù)綜合體形成,主要包含五個(gè)方面:一是計(jì)算速度,芯片、服務(wù)器、計(jì)算機(jī)、超算系統(tǒng)都反映這方面的能力;二是算法;三是大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量;四是通訊能力,包括5G基站多少、通訊的速度、延滯、帶寬、可靠性、能耗;五是云計(jì)算服務(wù)能力,包括數(shù)據(jù)處理中心服務(wù)器的數(shù)量。

從產(chǎn)業(yè)需求來看,數(shù)據(jù)量與算力需求處于循環(huán)增強(qiáng)狀態(tài),數(shù)據(jù)量的不斷增加要求更強(qiáng)的算力處理數(shù)據(jù),同時(shí)哺育人工智能等新技術(shù)不斷訓(xùn)練、應(yīng)用,這些技術(shù)的落地應(yīng)用產(chǎn)生又催生更多數(shù)據(jù)、反過對(duì)算力提出巨大需求。

1992年,全人類每天只產(chǎn)生100GB數(shù)據(jù);今天全球70億人,每人每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)高達(dá)1.5GB,僅一輛自動(dòng)駕駛汽車,一天就能產(chǎn)生64TB數(shù)據(jù),足以填滿32塊硬盤。據(jù)IDC和EMC統(tǒng)計(jì),近10年來全球算力的增長(zhǎng)明顯滯后于數(shù)據(jù)的增長(zhǎng)。

以人工智能為例,據(jù)OpenAI測(cè)算,從2012年開始,全球人工智能訓(xùn)練所用的計(jì)算量呈現(xiàn)指數(shù)增長(zhǎng),平均每3.43個(gè)月便會(huì)翻一倍,計(jì)算量擴(kuò)大了30萬(wàn)倍,遠(yuǎn)超過算力的增長(zhǎng)速度。

一方面,摩爾定律放緩成為不爭(zhēng)的事實(shí);另一方面,數(shù)據(jù)量卻在持續(xù)增加。圖靈獎(jiǎng)獲得者JimGray提出“新摩爾定律”:即每18個(gè)月全球新增信息量是計(jì)算機(jī)有史以來全部信息量的總和。

超大規(guī)模的數(shù)據(jù)量對(duì)處理效率不斷提出更高要求——沒有強(qiáng)大的算力,數(shù)字經(jīng)濟(jì)將失去核心支撐。

從產(chǎn)業(yè)變革來看,科技革命驅(qū)動(dòng)算力引發(fā)產(chǎn)業(yè)變革、突破發(fā)展天花板,推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)向更高階智能發(fā)展。

20世紀(jì)90年代起,美國(guó)迅速抓住計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展起步的機(jī)遇,掀起數(shù)字革命,締造出強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)帝國(guó),日本、歐洲等國(guó)家與地區(qū)緊隨其后,同樣成效巨大;過去20年里,互聯(lián)網(wǎng)加速全球信息化改造,各產(chǎn)業(yè)企業(yè)深挖流量紅利,通過迅速拓展用戶數(shù)量帶動(dòng)市場(chǎng)效應(yīng)高增長(zhǎng),為全球的數(shù)字化發(fā)展積累了深厚的基礎(chǔ)。

但隨著互聯(lián)網(wǎng)滲透率不斷提高,依靠規(guī)模擴(kuò)張的發(fā)展方式陷入瓶頸;在大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算和區(qū)塊鏈等新技術(shù)的推動(dòng)下,數(shù)字經(jīng)濟(jì)浪潮席卷全球,深入經(jīng)濟(jì)發(fā)展各個(gè)環(huán)節(jié),從電商到社交、從VR/AR到自動(dòng)駕駛、從人工智能到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)……無(wú)論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)優(yōu)化還是新興產(chǎn)業(yè)的孕育誕生,都需要依靠強(qiáng)勁的算力來適應(yīng)新的行業(yè)變化與需求,完成從量變向質(zhì)變的跨越發(fā)展。

換言之,此前數(shù)字化技術(shù)與算力的創(chuàng)新已為數(shù)字經(jīng)濟(jì)打下了一定的基礎(chǔ),但當(dāng)前仍只是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的幼苗階段,相較于數(shù)字經(jīng)濟(jì)的森林生態(tài)而言,還是非常小的一部分。

未來,算力與數(shù)字經(jīng)濟(jì)共促共進(jìn)的關(guān)系將進(jìn)一步強(qiáng)化:即算力不斷發(fā)展推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)持續(xù)向前,數(shù)字經(jīng)濟(jì)持續(xù)向前加重對(duì)算力的支撐依賴,“算力時(shí)代”正在到來。

新計(jì)算產(chǎn)業(yè)正在成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)核心驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)

區(qū)別于傳統(tǒng)計(jì)算產(chǎn)業(yè),算力時(shí)代的計(jì)算產(chǎn)業(yè)是在萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代背景下,構(gòu)建起來的多架構(gòu)共存、多技術(shù)融合、多領(lǐng)域協(xié)同和多行業(yè)滲透的軟硬件產(chǎn)業(yè)體系。

具體來說,“多架構(gòu)共存”是指計(jì)算架構(gòu)從單一x86架構(gòu)擴(kuò)展到異構(gòu)處理器、人工智能處理器架構(gòu),不同計(jì)算單元的協(xié)作增強(qiáng);基于不同行業(yè)不同特點(diǎn),ARM、MIPS、Power、RISC-V等各種非x86架構(gòu)百花齊放;

“多技術(shù)融合”表示,與人工智能、量子計(jì)算等技術(shù)統(tǒng)合,形成多種形式的運(yùn)算能力;

“多領(lǐng)域協(xié)同”是指,計(jì)算從云端向物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算普及;計(jì)算無(wú)處不在,不同計(jì)算領(lǐng)域相互協(xié)同;

“多行業(yè)滲透”是指,超越IT產(chǎn)業(yè)本身,成為數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施,支持多個(gè)行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

適應(yīng)算力時(shí)代對(duì)于算力的多元化需求,對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品和服務(wù)也進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整,在產(chǎn)業(yè)上呈現(xiàn)出新的發(fā)展特點(diǎn):

一是異構(gòu)、極致。針對(duì)數(shù)據(jù)“體量巨大、結(jié)構(gòu)豐富、分布廣泛”的特點(diǎn),以多樣性的處理器架構(gòu)滿足對(duì)海量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理能力;

二是綠色、節(jié)能。以節(jié)能、環(huán)保為準(zhǔn)繩的新技術(shù),應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)中心能源消耗問題,推動(dòng)計(jì)算產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展;

三是泛在、協(xié)同。云計(jì)算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)多技術(shù)協(xié)同計(jì)算;需要政府、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、研發(fā)機(jī)構(gòu)、開發(fā)社區(qū)等不同主體和組織相互聯(lián)動(dòng)、共同發(fā)展。

四是普惠、高效。提高每比特算力的應(yīng)用能效比,降低使用成本,推動(dòng)與各行業(yè)應(yīng)用深度融合發(fā)展,讓算力如電力一樣觸手可及。

具體到產(chǎn)業(yè)劃分上,圍繞算力,計(jì)算行業(yè)可分為兩大部分,一是核心產(chǎn)業(yè),一是外圍產(chǎn)業(yè):

核心產(chǎn)業(yè)是新計(jì)算產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ),屬于IT產(chǎn)業(yè),以軟硬件的方式對(duì)外提供計(jì)算與服務(wù)能力。既包括傳統(tǒng)IT產(chǎn)業(yè)中的處理器、服務(wù)器、操作系統(tǒng)、中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)和基礎(chǔ)軟件等應(yīng)用及相關(guān)服務(wù),也包括人工智能芯片、異構(gòu)處理器、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算等新興的軟硬件。核心產(chǎn)業(yè)中基于物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算的機(jī)構(gòu)將是未來算力時(shí)代的重要增長(zhǎng)點(diǎn)。

外圍產(chǎn)業(yè)是新計(jì)算產(chǎn)業(yè)中核心產(chǎn)業(yè)與行業(yè)應(yīng)用相結(jié)合所催生出來的、滿足業(yè)個(gè)性化需求的應(yīng)用與服務(wù),以服務(wù)和解決方案為主要內(nèi)容:一方面提供滿足行業(yè)需求的通用平臺(tái)與服務(wù),比如公有云服務(wù)、人工智能平臺(tái)、大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)等;另一方面又推動(dòng)實(shí)現(xiàn)新計(jì)算核心產(chǎn)業(yè)與行業(yè)應(yīng)用的深度融合,打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能交通、智慧醫(yī)療、智慧城市等與實(shí)體產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域深度融合的解決方案。

作為算力的重要承載,新計(jì)算產(chǎn)業(yè)正在成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的核心驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)。一方面,新計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈龐大,包括芯片、元器件、操作系統(tǒng)、基礎(chǔ)軟件、應(yīng)用軟件、系統(tǒng)集成等多個(gè)部分,是數(shù)字經(jīng)濟(jì)下具有高附加值的高科技產(chǎn)業(yè);另一方面,新計(jì)算產(chǎn)業(yè)是一切數(shù)字化應(yīng)用建設(shè)及發(fā)展的源頭驅(qū)動(dòng),有助于推動(dòng)處于需求端的制造、交通、能源、醫(yī)療等多個(gè)行業(yè)突破瓶頸,提升生產(chǎn)效率,創(chuàng)新商業(yè)模式,優(yōu)化用戶體驗(yàn),拉動(dòng)產(chǎn)業(yè)增值,創(chuàng)造新的市場(chǎng)增長(zhǎng)。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,新計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景極其廣闊,新計(jì)算形成的產(chǎn)業(yè)群體和生態(tài)體系,會(huì)在持續(xù)賦能各產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的同時(shí),促使整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,進(jìn)而加快新型現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系的構(gòu)建。