數字經濟進入“算力時代”

2021年1月21日,瞭望智庫聯合莫干山研究院在京舉辦發佈會,正式推出《賦能數字經濟 擁抱算力時代》課題研究報告(下稱“報告”)。該《報告》由瞭望智庫和莫干山研究院共同發起,在多個國家部委相關領導的指導下,在數字資產研究院、中國民生銀行研究院、北京大學、華為技術有限公司的大力支持下,旨在梳理數字經濟發展新趨勢,探究相關產業鏈各環節呈現的新特徵,總結算力為經濟社會帶來的新變革,尋找政產學研用各界協作新模式。

以下為《報告》節選:

伴隨着新一輪科技革命和產業變革的多年持續深入發展,數字經濟已經有了全新的內涵和發展範式,各行各業開啓全面數字化,深刻影響社會生產生活,促進全球經濟格局重塑。

目前,數字經濟的增長速度是普通經濟的 3.5 倍,數字經濟投資回報率更是非數字經濟的 6.7 倍。數字經濟正在經歷高速增長、快速創新,越來越廣泛地影響其他經濟領域。一個以計算能力為基礎,萬物感知、萬物互聯、萬物智能的智能化數字經濟世界,正在加速到來。

新計算:從“工具”到“能力”的蜕變

從茹毛飲血的原始社會到萬物互聯的數字智能社會,伴隨人類智慧進步的需求,計算工具經歷了從簡單到複雜、從低級到高級、從手動到自動、從自動到電子的發展過程。

萬物互聯時代下,全球信息數據總量爆炸式增長,算力成為影響數字經濟發展的核心要素;傳統摩爾定律失效,單一IT架構無法滿足激增的算力需求,對算力的合理利用和不同計算單元的協作變得日益重要;多元化的場景應用和不斷迭代的新計算技術,推動計算和算力不再侷限於數據中心,開始擴展到雲、網、邊、端全場景,計算開始超脱工具屬性和物理屬性,演進為一種泛在能力,實現新蜕變,我們稱之為“新計算”。

數字經濟進入“算力時代”

從技術層面上看,計算科學領域正在從傳統的計算模擬與數字仿真,走向基於高性能計算與科學大數據、深度學習深度融合的第四範式;未來,內存技術、圖計算、神經元計算、量子計算、擬態計算等新型計算技術將相繼登上人類歷史舞台。

從作用層面上看,伴隨人類對計算需求的不斷升級,計算在單一的物理工具屬性之上,逐漸形成了感知能力、自然語言處理能力、思考和判斷能力,藉助大數據、人工智能、衞星網、光纖網、物聯網、雲平台、近地通信等一系列數字化軟硬件基礎設施,以技術、產品的形態,加速滲透進社會生產生活的各個方面。

小到智能電腦、智能手機、平板等電子產品,大到天氣預報、邊界出行、醫療保障、清潔能源等民用領域拓展應用,都離不開計算的賦能支撐。計算已經實現從“舊”到“新”的徹底蜕變,成為人類能力的延伸,賦能數字經濟各行各業的數字化轉型升級。

與傳統計算相比,新計算具備四個特徵 :

其一,新計算是暴力計算。5G 的到來進一步加速萬物互聯,海量數據持續湧現,且數 據結構從單一模式變為多模式,非結構化數據日益增加,新計算要滿足對海量複雜數據的實時處理。比如,人工智能行業需要在短時間內對數據進行更大規模的清洗、標註、訓練,其本質就是暴力計算。

其二,新計算是泛在計算。數據在哪裏,計算就在哪裏。隨着數字化應用場景不斷豐富,大數據泛在分佈於端、邊、雲。從本地計算的集羣到超大規模的數據中心,從邊緣計算到端雲協同,計算無處不在。

其三,新計算是協同計算。應用場景的複雜多樣帶來數據的複雜多樣,要求多個計算技術、計算維度協同處理。

其四,新計算是綠色計算。通過大量採用雲計算、人工智能和系統作業等方式,新計算能以低功耗、高性能的併發處理能力,達到每比特成本最佳,芯片、硬件架構和應用能效比最優的目標。

總體來看,新計算面向的是萬物互聯、智能未來的發展需求。在傳統計算要求基礎上,新計算既要保障數據獲取、存儲、傳輸、計算、應用的自主創新,更要實現數據安全及治理的有力可靠,為數字經濟提供可持續的支撐。

“算力時代”到來

算力並非新鮮事物,它指代了人類對數據的處理能力,也集中代表了人類智慧的發展水平。算力的大小代表着對數字化信息處理能力的強弱。

數字經濟時代的“算力”,由大數據、雲計算、人工智能、區塊鏈等數字化技術綜合體形成,主要包含五個方面:一是計算速度,芯片、服務器、計算機、超算系統都反映這方面的能力;二是算法;三是大數據存儲量;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;五是雲計算服務能力,包括數據處理中心服務器的數量。

從產業需求來看,數據量與算力需求處於循環增強狀態,數據量的不斷增加要求更強的算力處理數據,同時哺育人工智能等新技術不斷訓練、應用,這些技術的落地應用產生又催生更多數據、反過對算力提出巨大需求。

1992年,全人類每天只產生100GB數據;今天全球70億人,每人每天產生的數據高達1.5GB,僅一輛自動駕駛汽車,一天就能產生64TB數據,足以填滿32塊硬盤。據IDC和EMC統計,近10年來全球算力的增長明顯滯後於數據的增長。

數字經濟進入“算力時代”

以人工智能為例,據OpenAI測算,從2012年開始,全球人工智能訓練所用的計算量呈現指數增長,平均每3.43個月便會翻一倍,計算量擴大了30萬倍,遠超過算力的增長速度。

一方面,摩爾定律放緩成為不爭的事實;另一方面,數據量卻在持續增加。圖靈獎獲得者JimGray提出“新摩爾定律”:即每18個月全球新增信息量是計算機有史以來全部信息量的總和。

超大規模的數據量對處理效率不斷提出更高要求——沒有強大的算力,數字經濟將失去核心支撐。

從產業變革來看,科技革命驅動算力引發產業變革、突破發展天花板,推動數字經濟向更高階智能發展。

20世紀90年代起,美國迅速抓住計算機產業發展起步的機遇,掀起數字革命,締造出強大的經濟帝國,日本、歐洲等國家與地區緊隨其後,同樣成效巨大;過去20年裏,互聯網加速全球信息化改造,各產業企業深挖流量紅利,通過迅速拓展用户數量帶動市場效應高增長,為全球的數字化發展積累了深厚的基礎。

但隨着互聯網滲透率不斷提高,依靠規模擴張的發展方式陷入瓶頸;在大數據、人工智能、雲計算和區塊鏈等新技術的推動下,數字經濟浪潮席捲全球,深入經濟發展各個環節,從電商到社交、從VR/AR到自動駕駛、從人工智能到工業互聯網……無論是傳統產業的升級優化還是新興產業的孕育誕生,都需要依靠強勁的算力來適應新的行業變化與需求,完成從量變向質變的跨越發展。

換言之,此前數字化技術與算力的創新已為數字經濟打下了一定的基礎,但當前仍只是數字經濟的幼苗階段,相較於數字經濟的森林生態而言,還是非常小的一部分。

未來,算力與數字經濟共促共進的關係將進一步強化:即算力不斷髮展推動數字經濟持續向前,數字經濟持續向前加重對算力的支撐依賴,“算力時代”正在到來。

新計算產業正在成為數字經濟核心驅動產業

區別於傳統計算產業,算力時代的計算產業是在萬物互聯的時代背景下,構建起來的多架構共存、多技術融合、多領域協同和多行業滲透的軟硬件產業體系。

具體來説,“多架構共存”是指計算架構從單一x86架構擴展到異構處理器、人工智能處理器架構,不同計算單元的協作增強;基於不同行業不同特點,ARM、MIPS、Power、RISC-V等各種非x86架構百花齊放;

“多技術融合”表示,與人工智能、量子計算等技術統合,形成多種形式的運算能力;

“多領域協同”是指,計算從雲端向物聯網、邊緣計算普及;計算無處不在,不同計算領域相互協同;

“多行業滲透”是指,超越IT產業本身,成為數字化基礎設施,支持多個行業的數字化轉型。

適應算力時代對於算力的多元化需求,對應的產品和服務也進行了相應調整,在產業上呈現出新的發展特點:

一是異構、極致。針對數據“體量巨大、結構豐富、分佈廣泛”的特點,以多樣性的處理器架構滿足對海量數據的實時處理能力;

二是綠色、節能。以節能、環保為準繩的新技術,應對數據中心能源消耗問題,推動計算產業可持續發展;

三是泛在、協同。雲計算、人工智能、物聯網多技術協同計算;需要政府、產業聯盟、研發機構、開發社區等不同主體和組織相互聯動、共同發展。

四是普惠、高效。提高每比特算力的應用能效比,降低使用成本,推動與各行業應用深度融合發展,讓算力如電力一樣觸手可及。

具體到產業劃分上,圍繞算力,計算行業可分為兩大部分,一是核心產業,一是外圍產業:

數字經濟進入“算力時代”

核心產業是新計算產業的基礎,屬於IT產業,以軟硬件的方式對外提供計算與服務能力。既包括傳統IT產業中的處理器、服務器、操作系統、中間件、數據庫和基礎軟件等應用及相關服務,也包括人工智能芯片、異構處理器、物聯網、邊緣計算等新興的軟硬件。核心產業中基於物聯網、邊緣計算的機構將是未來算力時代的重要增長點。

外圍產業是新計算產業中核心產業與行業應用相結合所催生出來的、滿足業個性化需求的應用與服務,以服務和解決方案為主要內容:一方面提供滿足行業需求的通用平台與服務,比如公有云服務、人工智能平台、大數據分析平台等;另一方面又推動實現新計算核心產業與行業應用的深度融合,打造工業互聯網、智能交通、智慧醫療、智慧城市等與實體產業領域深度融合的解決方案。

作為算力的重要承載,新計算產業正在成為數字經濟的核心驅動產業。一方面,新計算產業鏈龐大,包括芯片、元器件、操作系統、基礎軟件、應用軟件、系統集成等多個部分,是數字經濟下具有高附加值的高科技產業;另一方面,新計算產業是一切數字化應用建設及發展的源頭驅動,有助於推動處於需求端的製造、交通、能源、醫療等多個行業突破瓶頸,提升生產效率,創新商業模式,優化用户體驗,拉動產業增值,創造新的市場增長。

從長遠來看,新計算產業發展前景極其廣闊,新計算形成的產業羣體和生態體系,會在持續賦能各產業數字化的同時,促使整個國民經濟產業結構發生變化,進而加快新型現代化產業體系的構建。

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