全国一体化算力网赋能新质生产力

2024时空火数据与人工智能披术火会黄河流城科学数据开放共享及应用火会院士主旨报告2024.8河南郑州“全国一体化算力网”融合“时空大数据平台”赋能新质生产力时空大数据产业术研究院院长术杰出贡献奖，并获得2021年"出彩河南人",以及2022年感动全国一体化算力网打通数字中国“大动脉”引言展新动能。——2023年9月7日，习近平在东北全面振兴座谈会讲话要深刻认识互联网在国家管理和社会治理中的作用，以推进电子政务、建设新型智慧城市等为抓手，以数据集中和共享为途径，建设全国一体化的国家大数据中心，推进技术融合、业务融合、数据融合，实现跨层级、跨地域、跨系统、跨部门、跨业务等协 为什么要建设全国一体化算力网人工智能技术的突破，带来了算力的急骤增长(如AI大模型训练),算力已成为大22从发展我国新质生产力的视野看为什么要建设全国一体化算力网为什么要建设全国一体化算力网从数据流通的视野看数字经济时代，数据是新型生产要素。全球特别是我国超大规模市场、非常广泛丰富的应用场景，产生大规模海量数据资源。就像食品运输离不开冷链一样，数据资源的流通也需要相应的基础设施，才能融入经济社会生活并发挥其价值。怎样将数据资源优势转化为数字经济时代的竞争优势?全国一体化算力网至关重要。为什么要建设全国一体化算力网5对于推动数字中国建设、实现中国式现代化具有重要战略意义18个国家枢纽节点(算力“蓄水池”)的布局非国家枢纽节点地区算力网的布局全国一体化算力网国家枢纽节点建设国家枢纽节点建设启动批复《关于同意甘肃省启动建设全国一体化算力网络国家枢纽节点的复《关于同意京津冀地区启动建设全国一体化算力网络国家枢纽节点的复函》一—2022.02.23概节点的身函miccman全国一体化算力网国家枢纽节点建设总节点次节点全国一体化算力网国家枢纽节点建设■庆阳国家枢纽节点建设(一期)■庆阳国家枢纽节点建设(一期)占地面积：约150亩建筑面积：约6.5万平方米规划机柜数：16000标准机架全国一体化算力网国家枢纽节点建设■庆阳国家枢纽节点建设(二期)全国一体化算力网国家枢纽节点建设3庆阳国家枢纽节点建设全国一体化算力网国家枢纽节点具体布置和建设■韶关国家枢纽节点建设(一期)■韶关国家枢纽节点建设(一期)建筑面积：约7万平方米全国一体化算力网国家枢纽节点具体布置和建设4韶关国家枢纽节点建设■韶关国家枢纽节点建设(二期)全国一体化算力网国家枢纽节点具体布置和建设■京津冀国家枢纽节点建设(一期)占地面积：约962亩建筑面积：约10万平方米投资规模：计划投资30-35亿元全国一体化算力网国家枢纽节点具体布置和建设55京津冀国家枢纽节点建设■京津冀国家枢纽节点建设(二期)全国一体化算力网非国家枢纽节点建设●国家枢纽节点：●主节点建设(2023-2025):全国一体化算力网非国家枢纽节点建设2次节点建设●次节点建设(2025-2033):运营主体总节点(京津冀)总节点(韶关)总节点(京津冀)总节点(庆阳)总节点(庆阳)主节点(东莞)主节点(东莞)(哈尔滨)主节点(重庆)主节点(郑州)主节点(新建)主节点(重庆)主节点(郑州)主节点(新建)全国一体化算力网非国家枢纽节点建设4玄度工程实验室：行业科学数据工程模型训练及定制服务郑州星地组网融合智算中心流域科学数据工程中心星地组网融合智算中心模型训练及推理智慧交通开发中心行业大模型行业科学数据工程模型行业大模型行业科学数据工程模型深圳主节点应用韶关云中心数据数据贯通产业链贯通产业链助力产业转型助力产业转型实现城市时空大数据行业上下游协同发展2东莞主节点应用产业链连接：交通云与不同产业的数据、场景连接，获得相应服务增长同时，赋能消费互联网及产业互联网各行业。交通部门之间的云生态聚合行业类应用优势全国一体化算力网打通数字中国“大动脉”,为我国数字全国一体化算力网(算力网络),是云计算的升级版、应用版。云计算是通过互联网将网络上的计算存储资源、数据资源、软件(模型、算法)资源等集成为“云”,将解决问题的大数据计算处理任务(程序)分解成若干个子任务(小程序),交由共享的“计算资源池”,采用分布、并行、协同(调度)方式，进 (枢纽节点、主节点、次节点……),实现算力的协作化、集约化、普惠化，使融入“全国一体化算力网”◆关注商业大数据的多(商业利益驱动),而讨论科学大数据的少(科学决策需求不强烈);◆从事地理信息的人，一说到“时空(大)数据”就认为是“测绘地理信息数据”,情报”不就是“基础地理空间数据+情报数据”吗?而“情报”是既有“空间”又有“时间(动态)”的，这就是“情报时空大数据”。22哲学时空观空间与时间一起构成运动着的物质存在的两种基本形式。同运动着的物质不可分国家管理和社会治理的时空观当今社会的一个重要特点，是世界(区域、国家、城市)管理和治理的时间和空间的作战指挥与军事行动的时空观“战略是时间和空间的艺术”(拿破伦);“战略即地图上进行战争的艺术”(约米于作战中对地形的研究与利用，是从测绘与使用地图开始的，古代如此，近代如此，非线性复杂地理世界科学表达的时空观非线性复杂地理世界运动变化，需要用时间维(Ti)、空间维(Si-Xi,Yi,Zi)和属大数据本质的时空观大数据是包括人类活动在内的万事万物的运动变化的产物，而且都是在一定时间和空间进行的，所有大数据都是在一定时间和空间产生的，都有时间参照和空间参照两个基本特征。大数据本质上就是“时空大数据”。关于“时空大数据”的思考3什么是时空大数据?准(空间参照系统、时间参照系统),存在于空间与时间中，与位置直接(空间定位)或间接(时空据=基础时空数据+部门行业的专题4时空大数据的构成0101视频观测数据02搜索引擎数据03网络空间数据04社交网络数据05位置轨迹数据06变化检测数据07与位置相关的空间媒体数据08人文地理数据09政府/企业/高校/研究院所数据10空间飞行器数据11空间环境数据12海洋水文数据03空间大地测量和物理测量数据04海洋测绘和海图数据05摄影测量数据06遥感影像数据07地图数据08地名数据09世界海峡数据10其他星球(如月球)地形数据各部门行业专题数据各部门行业专题数据55位置点、线、面、体的空间位置(S₁-X₁Y;Zi);基于点、线、面、体的空间关系(拓扑、方向、度量)属性每个点、线、面、体上都有自身的数量、质量特征时间位置、属性等随时间变化而变化尺度(比例尺)空间尺度或比例尺是变化的。大比例尺为小尺度，小比例尺为大尺度分辨率(针对影像)空间分辩率、光谱分辨率、时间分辨率(重复周期)*异构性空间基准、时间、尺度、语义等的不一致性和不完整*多样性类型多(图像、文本、音频、视频);结构化、半结构化、非结构化*巨量性多维空间维(S-X₁Y;Zi)、属性维(D₁)、时间维(T₁)构成多维数据*价值隐含性大量不相关信息(需要关联),数据隐含价值(需要深度分析和挖掘)*快速性处理速度快，流数据(实时更新),事前而非事后时空大数据平台从人的智能(人脑)与人工智能(电脑)比较的角度看■人工智能(Al):指研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统，也具有智能感知、存储、记忆、加工、判断和决策信息传输各种应用各类型用户服务与分发从人“智慧大脑”“三要素”的角度分析存储管理系统——资源池算机(计算、存储)构成的“资源池”上，使用操作系统——时空大数据平台资源(软件、模型、算法、知识和专家)。“智慧大脑”怎样会“动脑”,能思考，能判断和决策呢?这就需要有时空大数据平台是把各种分散的(点数据)和分割的(条数据)大数据汇聚到一个特定的平台上(时空数据或地理框架数据平台),并使之示事物的本质规律，对事物做出更加快捷、33内涵与平台无关的或独立于平台和实现的软件架构核心是把网格节点上的所有信息资源都供服务聚合后的协同计算资源和及时的个性化服务是一种新的计算能力的服务模式，它把IT资源、数据资源等通过虚拟化技术管理起来，组成一个庞大的“资源池”,并将其作为服务通过网络传递给用户功能运行环境网络(Web)网格(Grid)云平台服务内容DaaS,SaaS,PaaS,Ila生命周期无H/临时服务不支持，永久服务支持创建临时服务无关键技术存储和管理技术；虚拟技术；云计算平台管理技术标准内部统一标准WSIL,MDS(监控与发现服务)服务组合0GSA(开放网格服务架构)(开放网格服务基础设(网络服务资源框架)技术架构发展服务共享特点地理信息共享与空间数据互操作不同类型层次节点间信息资源共享与协同工作统一服务方为用户提供信息资源共享3“时空大数据平台”采用什么样的技术体制?分析比较结论第二根据前述美第二根据前述美,得出综合分断第三络服务与网格服务的大趋势是兼容或“融合”,但标准是统第三第四网格服务(GridService)是网络服务(WebService)的发展，云服务(CloudService)是网格服务的简化版或商业化实现。第四33“时空大数据平台”采用什么样的技术体制?专业应用定制应用软件应用o资源卫星数据环境卫量数据时空大数据平台由三个角色和四个基本操绑定绑定池调用第二，服务查找(访问/定位)池调用访问服务访问服务(2)一种科学合理的服务分类体系：为实现信息资源的“共享”和“服务”创造条件目前，公开的有代表性的服务分类体系有IS019119地理信息服务分类体系(六种服务类型)和0GC地理信息服务体系(五种类型)。此外，还有一些学者研究了地理信息服务分类体系，其中刘嵘提出了服务分类应遵循的层次性、唯一性、渐进性、归一性原则，将地理信息服务分为时空基准与导航定位服务、地理信息获取服务、地理信息处理服务、地理信息应用服务四大类以下分别按亚类、属或种标志进行各自的第二、三层次划分。但严格地讲，这还不是一种广义的信息资源服务分类体系。河南大学时空大数据平台研究团队，根据时空大数据平台的技术体制，本着提出了一种广义信息资源服务分类体系，将“服务”分为时空基准与导航定位服务时空数据获取服务、时空数据处理服务、时空数据应用服务、时空信息可视化服务搜索引擎和工作流服务链服务、计算存储(算力)资源服务等七类，以下分别按亚(3)一张天地一体的“云服务网络”:为实现信息资源共享和“三融”“五跨”其五：分布异构地理信息系统集成环境(4)一种科学实用“虚-实映射”的组织管理体系：为实现信息资源的汇聚共享和“五采用采用：虚拟技术静静态VO以资源为中心，固定存在，执行信息资源发布功能；动态VO以任务为中心，随建随销，执行信息资源共享和使用。两者配合，构成了资源共享生命周期管理的主体。(5)一种能自适应的工作流服务链：实现基于工作流服务链的高效服务发现和服务目标是实现网络资源的高效调度并支撑服务的智能化。其务链的构建及其自适应和智能化，基于工现(识别和自动匹配)和服务聚合，即按需组合服务以形成面向浏览服务发布服务提交服务申请浏览服务发布服务提交服务申请加载标注信息门户节点门户节点址，本地调用服务节点资源节点功、数据服务能时空大数据平台的应用模式共用时空大数据平台数据指按照“时空大数据平“基础地理时空数据平台”数据数据时空大数据平台的应用模式2“共用时空大数据平台+”应用模式时空大数据平台的应用模式3“共用时空大数据平台+民用”应用模式举例—两者的一致性分析比较是一体化运行的算力算法 —两者的一致性分析比较22“全国一体化算力网”和“时空大数据平台”是实现算力、数据、算法一体化协同运行的信息基础设施资源池)、数据池(数据资源池)和算法(模型)池(算法资源池)的支持算力网(算力网络)是在云网环境下算力、数据、算法一体化协作调度Q“全国一体化算力网”与“时空大数据平台”目标任务的一致性个方面的运行环境；“时空大数据平台”是基于“算力网”的具体应用(广义)信息资源共享与协同工作(解决问题)。4——两者的一致性分析比较4实现；算力网(算力网络)是云计算的升级版、应用版，更加立体、泛在，——两者的一致性分析比较5“全国一体化算力网”与“时空大数据平台”技术特点的一致性两者都是基于面向服务的体系架构(SOA),实现三个角色(服务方、用户方、服务注册中心)的四个操作，即：服务注册(描述/发布)、服务查找储基础设施即服务)、Saas(算法等功能即设与应用“郑州主节点”建设应以融入“全国一体化算力网”的“时空大数据平22目前，全省很多部门、各地市都在建设规模不等的“大数据中心”,购置点”融入“全国一体化算力网”,都可以通过“融入全国一体化算力网”的用于黄河流域科学数据开放共享打造黄河流域行业基础数据底座为实现河南省乃至整个中原地区传统“资源驱动发展”到“创新驱动发展”的转变提供强大的算力、数据、算法支持燃气和有色金属资源加工(深加工)→销售(市场)新型智慧城市的“新”和“智”00“新”在哪?新思维：“互联网+”思维，(时空)大凭(时空)大数据决策。“智”在“智”在哪?快速推进以“时空大数据平台”为支撑的新型智慧城市建设，切实提升城市管理和社会治理的现代化水平标准规标准规范体系网络安全体系管理交通感知交通感知紧紧围绕建设现代化城市的目托(提供算力支持),坚持全市络”全贯通，“一个中心”聚数5借力“全国一体化算力网”和同“甘肃·庆阳国家枢纽节点”“结对子”的5从经济战略角度理解经济形态在农业领域的具体表现，是智慧经济的重要组成部分。借力“全国一体化算力网”和同“甘肃·庆阳国家枢纽节点”“结对子”的“郑州主节点”的算力、数据、算法一体化能力，加快河南智慧农业发展步伐 农业生产(种植、林、牧、渔、副)进行定时智慧农业是农业生产信息化的高级阶段(数字化→网络化→智能化),集新兴信息技术于标准数标准数智慧据联联商务借力“全国一体化算力网”和同“甘肃·庆阳国家枢纽节点”“结对子”的林场长林场长势监控林场病虫害监测子系统灾监测森林食品销售森林砍伐监控木材加工子系统共用时空大数据平台+智慧林业业务数据不新一代通信网络基础设施(互联网、物联网、移动互联网)水土肥服务平台网络 统势(疾病)监统畜殖测系牲繁监子统奶(牛、量监测奶制品加工过程监控牲畜肉食加工过程监控子系统牲畜食品销售子系统共用时空大数据平台+智慧畜牧业业务数据高时间分辨率新一代通信网络基础设施(互联网、物联网、移动互联网)卫星导航定位系统卫星遥感 测绘地理地面感知水土肥借力“全国一体化算力网”和同“甘肃·庆阳国家枢纽节点”“结对子”的智慧种植业(狭义智慧农业)系统统统系统子系统病虫害监测子系统统统子系统子系统共用时空大数据平台+智慧种植业各种业务数据服务共用时空大数据平台+智慧种植业各种业务数据水水土肥地面感知测绘地面感知测绘 数据采集测量通信网络新一代通信网络基础设施(互联网、物联网、移动互联网)借力“全国一体化算力网”和同“甘肃·庆阳国家枢纽节点”“结对子”的“郑州主节点”的算力、数据、算法一体化能力，加快河南智慧农业发展步伐服务通信网络系统业(渔业)共用时空大数据平台(时空框架数据+农业时空变化数据)新一代通信网络基础设施(互联网、物联网、移动互联网)遥感水土肥从系统工程角度理解智慧农业大系统中的每一个系统，又包括许多子系统，例如智慧种植业系统中还可长热监测子系统，病中害监测子系统、估产子系统，收割子系统、仓储子系统、销售子系统、物流子系统……。利用全国一体化算力网带动物资流、资金流、人才流、技术流等大发展红色旅游利用全国一体化算力网带动物资流、资金流、人才流、技术流等大好形势，大力发展河南省文化旅游事业3低空经济发展潜力巨大，河南应加速腾飞据中国民航局预测，2030年产业规模有望达到2万亿元。目前，北京、上海河南省在发展低空经济方面具备一定的基础，如无人机制造、无人机机上