2024算力发展趋势洞察：算力跃升·铸就发展底座

T趋势·中国算力建设是否进入新阶段?·新型计算技术能否打破算力瓶颈?·算力原生将为算力发展带来什么?·绿色算力发展增加了哪些新内涵?OCID赛迪顾问【算力时代各国持续加大高性能算力领域布局】随着数字场景愈加丰富，人工智能、物联网等技术飞速发展，数据量高速增长，需求拉动下算力规模呈现井喷式发展，近三年来全球算力规模复合增长率超过了45%。算力时代，各国纷纷加大算力，尤其是高性能算力领域布局，以期争夺产业发展制高点。2020年11月美国发布了《引领未来先进计算生态系统战略计划》,将先进计算生态系统列为国家战略性资产，以确保科学和工程领域的领导地位以及经济竞争力；2023年3月英国政府启动了《国家量子战略》计划投资25亿欧元，布局发展量子计算在内的量子技术，增加对英国国家量子计算中心的投资；日本政府持续关注超级计算研发与落地应用，2023年7月提出计划向软银集团提供53亿日元的补贴，用于开发生成式人工智能超级计算机基础设施。【“数字中国”“东数西算”开启算力基础设施建设大时代】“数字中国”战略中将数字基础设施建设作为“两大基础”之一，中国对算力基础设施的重视程度不断提升，叠加“东数西算”工程深入推进影响，算力基础设施建设成果卓著。从数据中心来看，八大枢纽引领建设浪潮，仅2023年八大枢纽签约、在建、交工投产的数据中心项目超过200项，预计到2023年底，中国数据中心在用机架数超过800万架；从智算中心来看，自“东数西算”工程启动以来中—2024年算力发展趋势洞察—国建成和新增在建智算中心数量超过20个，已建成和在建智算中心数量总数超过50个；从超算中心来看，自“东数西算”工程启动以来中国国家超算体系新投运3家，此外深圳超算中心、西安超算中心均在有序推进二期建设。2018-2024年全球和中国数据中心规模及增长率与预测(按标准机架折算)【算力政策奏响“建好”+“用好”主旋律】国家层面政策在鼓励算力基础设施高质量建设的同时也在着力加快推动算力赋能产业。工信部等六部门发布的《算力基础设施高质量发展行动计划》不仅从计算力、运载力、存储力等方面就推动算力基础设施高质量发展提出量化的发展要求，也提出了“打造一批算力新业务、新模式、新业态，工业、金融等领域算力渗透率显著提升，医疗、交通等领域应用实现规模化复制推广，能源、教育等领域应用范围进一步扩大”的目标，引导深化算力赋能行业应用。地方层面政策除提及推动算力基础设施加快建设和提质扩容等要求外，也提出了算力赋能措施，推动企业、科研机构等“用好”算力资源。如北京市经济和信息化局发布的《人工智能算力券实施方案(2023-2025年)》中支持满足具备独立法人资格且在北京市注册的软件信息服务业企业和制造业企业、符合《北京市“十四五”时期高精尖产业发展规划》所支持的人工智能产业发展方向等特定条件的企业申领算力券，降【国产算力产品不断涌现，中国算力强势“亮剑”】近年来在复杂的国际环境叠加“百模大战”带来的算力需求暴增影响下，国产厂商不断挖掘算力产业发展机遇，加快算力产品的自研和产业化步伐，布局先进技术和产品，抢占发展发展先机。以服务器为例，2023年联想发布了问天WA7780G3AI大模型训练服务器，与上一代产品相比，AI大模型训练速度最高可提升9倍，推理速度最高可提升30倍；算能科技发布了RISC-V融合服务器产品，该产品搭载了行业首款服务器级RISC-VCPUSG2042、人工智能加速卡SC7,是一款从CPU到TPU算力核心完全自主研发的高密度融合服务器。趋势一趋势一趋势二发展趋势研判发展趋势研判未来三年中国算力规模复合增长率将达到20%,智能算力和超算算力占比有望超过40%未来三年，随着数字经济战略深入推进，大数据、人工智能等技术与行业深度融合，算力的支撑作用越发明显，中国算力规模将呈现爆发式增长态势。预计到2026年，中国算力规模将超过360EFLOPS,三年复合增长率达到20%。此外，为了满足AI大模型等带来的爆发式算力需求，未来智能算力和超算算力占比将持续提升。预计到2026年，中国智算算力和超算算力占比之和将达到40%,算力尤其是高性能算力作为数字化转型和赋能行业发展的“底座”作用愈发显著。图图32024-2026年中国算力规模及结构预测0■智能算力和超算算力数据来源：赛迪顾问整理，2024.01算力调度中心建设有望持续铺开，算力网开启算力一体化进程“第二乐章”随着“东数西算”工程持续推进，各算力枢纽节点数据中心建设成果逐渐凸显，算力资源不断丰富，如何推动枢纽节点算力资源惠及全国客户需求将逐渐成为各算力枢纽节点发展算力的关键问题。未来，中国算力一体化建设将从“建设”阶段转向“调度”阶段，算力调度中心将以算力枢纽节点为原点，在全国范围内不断铺开，并作为支点形成算力网，推动算力资源按需合理调度，畅通区域间算力调度通道，平衡全国算力资源，降低算力使用成本。趋势三CCID赛迪顾问趋势三类脑计算、量子计算等新型计算技术应用探索持续推进，或将打破算力发展瓶颈近年来，在AI大模型快速发展影响下，算力需求快速提升，传统的计算方式在能耗、成本、效率等层面压力逐渐增大，算力已经成为了制约人工智能发展的瓶颈。随着类脑计算、量子计算、光子计算等新型计算方式技术不断成熟及应用持续探索，未来其对药物研发和医疗领域、材料领域、交通领域、能源领域的赋能作用将逐渐显现。以类脑超算为例，相较于传统超算，其不仅能耗节省3-4个指数级，还具有高度并行等特点，快速学习、信息深度挖掘等能力更为强大。未来新型计算技术有望打破算力发展瓶颈。趋势四算力服务将呈现普惠化发展趋势随着算力部署模式从单一、集中式向分布式、多层级等新模式演进，“端-边-云-网”算力基础架构深入推进，用户能够随时随地享受到泛在算力资源提供的服务，算力服务覆盖范围有望不断扩大。此外，算力消费模式也有望不断更新，算力超市等更多新型营销方式将逐渐出现并推广，助力算力使用像“买电”“买水”一样方便，不断降低算力资源调用门槛，算力服务用户群体与规模有望持续拓宽，算力服务普惠化程度将不断加深。趋势五算力生态开源开放有望助力实现大模型个性化应用定制未来，算力生态开源开放程度有望进一步深入，助力用户通过分层解耦软件架构，利用一致的系统总线接口协议加强各功能模块之间的交互，实现灵活地模块化开发，实现新增部件快速适配兼容、迭代周期大幅缩短，开发效率有效提升。尤其是未来面向特定大规模应用场景，企业与最终用户能够进行联合开发，利用可扩展的软件架构开发创新功能模块，快速满足客户自定义、个性化的产品定制或创新管理需求。趋势六边缘AI有望迎来发展窗口期随着大模型产品不断丰富，AI算力需求快速增长，未来传统的单节点AI算力或将显现出网络延迟、带宽不足等问题，无法应对场景对响应时间和安全性的高趋势七趋势八趋势七趋势八—2024年算力发展趋势洞察—要求。未来，将AI算法部署到边缘设备上，在本地进行数据处理与决策的边缘AI有望快速发展，推动AI算力从云端下沉到边缘端。边缘AI与传统单节点AI算力相比，具有流量占有少、时延低、隐私性强等优点。此外，边缘AI将推动大模型的云-边协同的部署模式快速铺开，并带动芯片、服务器相关硬件产品的技术研发与市场扩张。算力原生将成为未来推动多元异构算力兼容协同的关键助力随着元宇宙、云游戏、机器视觉、工业互联网等新型应用持续落地，对算力的灵活性、智能化提出了越来越高的要求，未来多元异构算力有望快速发展。亟需打破异构算力生态竖井，实现应用的跨架构迁移。算力原生能够通过将原始程序转译成中间元语格式，链接原生程序与各芯片工具链提供的标准库文件，实现多元算力的兼容匹配。未来算力原生平台有望加速建设，构建异构算力资源池，推动多元算力的兼容匹配和协同赋能，推动应用代码跨架构迁移部署。绿色算力评价体系将呈现多元化发展，碳利用效率指标将对比近四年国家绿色数据中心名单推荐工作通知中的《国家绿色数据中心评价指标体系》可以发现，电能利用效率(PUE)指标的权重由2020年及2021年版的60分，下降到2022年及2023年版的40分，可再生能源及储能利用水平指标权2020-2023年中国绿色数据中心评价体系重点参数变化2020、2021年版2023年版22020年版权重由2分提高到10分，水资源利用水平(WUE)指标权重由2分提升到4分，“唯PUE”时代将迎来终结，多元化评价体系将成为绿色算力的主要评价方式。碳利用效率(CUE)指标能够测量数据中心每天的碳排放量，是与“双碳”目标最为契合的量化能耗综合指标，将成为未来评估能耗水平的关键指标。趋势九工业领域算力渗透率有望显著提升未来，新型工业化将成为推动中国工业提质增效的重要手段，而算力则将成为工业经济创新驱动、结构优化、绿色安全发展等方面的重要支撑。在加快推进新型工业化过程中，算力支撑企业智慧决策、优化企业经营方式、实现生产链、供应链和价值链的紧密协同、推动企业原始科技创新等方面作用越来越难以忽视，尤其是面对大量复杂的模拟、建模、仿真、优化和数据分析等工业应用场景，更需要高集成度、高精度、高效率的算力支撑。因此，未来随着新型工业化的深入推进，工业领域算力需求将持续加速释放，算力渗透率有望显著提升。趋势十算力标准体系建设有望提速标准化建设是推动算力网络有序发展、算力资源与应用需求敏捷对接的重要支撑。近几年，中国算力领域新技术、新设备、新设施不断涌现，如算力原生、算网融合、存算一体等，由于标准建设跟进较为缓慢，对技术推广应用产生了一定的影响。此外，算力网络建设过程中，也缺少算力与网络资源进行标识、调度、管理的算力网络标准体系，影响算力资源与网络资源协同调度。2023年10月工业和信息化部等六部门发布的《算力基础设施高质量发展行动计划》中明确提出了“推动算力标准体系建设”的要求。未来，算力产业有望迎来涵盖技术能力、应用场景赋能、算力调度等领域的国家标准、行业标准等，算力标需关注问题及建议需关注问题及建议1、算力安全愈发重要，建议搭建主动式安全防御体系随着未来算力规模不断提升，算力网络数据量也将呈现爆发式增长态势，对数据安全带来了全新挑战和更高的要求。相对于传统的发现、识别风险再控制风险的被动防御路径，主动防御体系能够充分利用AI技术、安全大数据分析等提供主动网络安全防护和故障预警，充分应对未来算力使用、数据运输、算力调配等复杂多样场景下的内部风险和外部攻击。2、算力基础设施要求日趋严格，建议推动“源储荷”全链条绿色化近年来，在“双碳”目标影响下，算力基础设施要求日趋严格。以PUE为例，2019年至今PUE的管控要求已从1.4降低到1.2以下。此外绿电使用率和WUE等指标关注度也在逐年升高。因此，更需要关注算力基础设施全生命周期优化，