李红五：后摩尔时代“算网一体”发展展望与思考

摘要受工艺、材料等客观因素影响，摩尔定律面临失效，算网产业正进入后摩尔时代，算网融合成为全面数字化发展的关键破局之路。中国电信运营商作为数字信息基础设施建设的国家队和主力军，肩负着建设现代化中国的重要使命，尤其需要前瞻性考虑如何加速算网一体产业发展。通过文献研究、案例研究等方式，文章进一步明确了算网产业发展的新特点，分析了国际、国内算网产业差异化的发展路线。最后，结合国内发展特点，强调指出中国运营商应抓住发展机遇，在算网核心技术攻关、产业生态构建、商业模式创新三方面深化探索的发展思考，持续引导算网一体产业融合发展。

关键词算力网络；算网一体；产业分析；云计算

(资料图片仅供参考)

前言

过去几十年，计算和连接一直是推动ICT技术发展的核心驱动力，而摩尔定律作为半导体产业的黄金定律，则是计算和连接产业发展的底层原动力。在计算领域，摩尔定律持续推进单芯片、整机、数据中心等算力的不断升级；在连接领域，更加先进的通信设备叠加持续演进的移动通信、光通信、IP通信技术，带来更强的连接能力；计算+连接的结合正加速人类进入万物感知、万物互联和万物智能的新时代。但随着芯片工艺制程不断逼近物理极限以及制程微缩带来的成本不经济性，摩尔定律逐渐失效，冯式架构出现存储墙、功耗墙问题[1]，针对网络和计算的单方面性能优化已无法满足应用需求，网络和计算资源隔离成为限制服务效率和资源利用率提升的关键。后摩尔时代，相关技术进入多要素融合创新的趋势明显，网络和计算一体化将助力突破单领域发展瓶颈，实现算网跨越式发展。

1 后摩尔时代算网产业发展呈现新特点

1.1 计算需求日趋多样化

随着经济社会的深度数字化转型，各类数据计算场景也在不断涌现，传统以X86为代表的通用算力已不再能满足用户需求，催生了ASIC、FPGA等多样化算力的涌现。数据中心成为算力主要载体，科学计算、人工智能计算、互联网应用等的差异化需求，推动超算中心、智算中心和普通的云计算中心发展。特别是随着ChatGPT等AI商业模式的创新及应用领域的拓宽，AI算力需求正快速释放，融合多种算力的智算中心正成为各方逐力热点。同时，应用类型持续多样化，用户对算力响应速度、计算能力以及成本、功耗等都提出了更高的要求。跨越云、边、端不同层级、不同体系的算力正融合协同，以DPU、IPU出现为标志的“软硬一体化”成为了计算产业关注重点和创新点。

1.2 连接要素日趋多元化

数字化、智能化发展也带动了连接需求增长。一方面，家庭终端、网联汽车、机器人、工业控制设备等新型联网需求持续扩大，连接主体愈发多元化；另一方面，连接从用户到用户逐渐转变为用户到服务方、平台方，为实现海量计算资源的有效联接和调度，多云互联、数据中心互联、云边协同的需求快速增加。未来，网络将实现用户、算力、终端、数据等多要素互连，“云—边—端—网”的广域算力网络正在成为发展方向，下一代互联网IPv6向“IPv6+”可编程网络演进，网络定制化服务能力不断增强，网络连接的形态进一步向空天地海协同演变[2]。连接规模持续扩大，连接范围逐步延伸，连接能力持续增强。

1.3 用户需求日益融合化

从用户角度看，单纯计算服务或者连接服务并不足以满足需求，用户既需要计算资源和连接资源，也需要匹配业务需求，兼顾性能、便捷、成本等的一体化服务能力。随着算力从集中到分布再到立体泛在，信息处理逐渐从网络外围向网络中心演进；网络从单纯的通信网络向集通信、计算、存储为一体的信息通信网络转变，从连接算力，演变为感知、调度、编排算力，对内实现算力内生，对外提供一体服务，算网技术发展从“单领域自演进”到“跨领域多融合”转变。解决这些问题需要科学突破，要以网络为平台和纽带，进行跨域多融合创新。算网一体演进需要充分发挥网络领先优势，融合贯通网、云、数、智、安、边、端、链多要素。

2 全球算网产业发展现状

从总体来看，国内外差异化的发展环境使得国际和国内在算网产业发展上呈现了不同的发展走势，全球的云计算和连接产业发展步入关键拐点。

2.1 国际形成以算为主、以算带网的发展格局

全球市场来看，欧美国家IT架构完善、软件技术生态成熟，因此在算力领域创新相对领先。美国在上世纪九十年代就对IT基础设施进行了大规模投入。1993年左右，美国较大型的公司均实现办公自动化。在云时代来临前，美国已经完成IT基础设施及自动化铺垫。此后，亚马逊、谷歌、微软等一众云厂商快速崛起，传统IT基础设施迅速平滑迁移至云端，公有云规模快速扩张、成本也持续降低，而繁荣的SaaS产业也进一步带动用云量增长，云厂商发展高歌猛进。同时海外云厂商积极以算带网，加大网络建设投资，一方面，通过自主铺设光纤骨干传输网络、增设POP点、自研网络芯片等方式提升云网能力；另一方面纷纷发布电信行业解决方案，通过云基础设施提供移动核心网服务、5G专网等服务，全面延伸云的边界，实现快速触达客户。

在连接侧，国际运营商在云计算起步阶段选择开拓新蓝海，但由于缺乏IT基因，很快在竞争中败退。以美国市场为例，2006年AT&T斥资3亿美元收购IDC服务商Usi，构建IDC云服务网络，并在2009年推出Synaptic Compute等云服务，Verizon在2009年面向大型企业和政府客户推出云业务。但2017年前后，AT&T和Verizon纷纷将云计算业务出售给IBM、Orical，并进一步退出数据中心市场。目前，在全球市场，多数电信运营商已放弃自营云业务，选择回归基础连接，加强与公有云厂商合作[3]。

2.2 国内市场算力、网络逐步走向协同共生

整体上，中国企业目前尚处于信息基础设施投入期，IT生态、规模、数字化程度距离欧美尚有较大差距，且中国牌照经营等客观环境也使得国内算网发展呈现截然不同的局面。在计算领域，过往几年中国云计算市场保持较高速增长，互联网、金融等数字化程度较高的企业已经基本完成云化转变，政府、工业等行业成为云计算厂商竞逐焦点。但国内企业更多偏好私有云部署或者仅使用公有云IaaS服务，传统IT时期客户项目制、集成制的需求特征仍然明显，云厂商被动承担集成商开发角色。同时，国内云厂商并不能自主建网，难以构建端到端的安全云连接，运营商专线仍是云连接主流，云厂商自主开发的SD-WAN等轻量级连接服务仍处于初级阶段。相对严苛的产业环境以及在网络领域的劣势使得国内众多云厂商出现运营效率低下等现实问题，纷纷收缩战线，选择被集成等发展方向。

对比之下，中国的电信运营商则积极顺应国家数字经济发展趋势，以5G建设为契机，加快从电信网络供应商转向新型信息基础设施服务商。国内三大运营商均积极发力云计算、边缘计算等算力服务，并将其作为战略核心位置。依托于丰富的网络资源、数据中心资源，运营商可以快速建立端到端的安全云网服务，进一步以网促云、以云带网，业务价值明显提升。2022年前三季度，运营商的云业务都实现了100%以上的增长，直接影响市场对企业价值的评估。在大的网信安背景下，运营商在国内科技体系中的地位也将愈发凸显，业务发展态势将会继续保持强劲势头

2.3 算网融合已成为产业发展共识

数字经济时代，生产力发展正从动力时代向算力时代加速演进，算网基础设施正成为决定国家经济社会发展的关键动能。随着数字化、智能化的深入发展，用户对于算力的需求必然极速增长，对应的连接需求也快速增加，算力与网络彼此依存、相互支持的态势是长期确定的，并逐步趋于一体化，使得算力成为如水电一般即取即用的社会级服务。国内外的客观发展环境使得算网产业主导者截然不同，在发展路线上也有差异，但其中的共性点亦是算与网要相互融合。在未来的大智能、大算力时代，用户对于算力和连接的需求将会更加复杂多变，持续推进算网产业的变革。

3 中国电信运营商加速算网一体产业发展的思考

作为数字信息基础设施建设的国家队和主力军，中国电信运营商肩负着建设现代化中国的重要使命，特别是在加速数字经济发展、落实双碳工作要求、实施“东数西算”等国家级战略工程中担当作为。而作为服务型企业，“云”和“网”的结合已成为电信运营商转型的最佳方案，建设更多计算资源池、能力池，具备良好云网融合能力和边缘计算服务能力，推进算网融合发展亦是企业高质量发展的必然选择。在数字经济未来发展演进过程中，中国电信运营商必将在技术引领、产业生态塑造、商业模式创新方面发挥更加重要的作用[4]。

3.1 加强算网核心技术攻关，做算网一体技术的底层驱动者

从整体来看，算网一体必然向多要素融合、多层次服务形式方向发展，从设备一体化向服务一体化演进。在技术发展路径上，算网一体目前正呈现出以计算为主和以网络为主的两种发展路径，前者演进目标是超级计算，提供强大的算力；后者演进目标是信息处理网络，通过网络实现算力原生和算力泛在。存算一体与在网计算被认为是实现算网融合的两项具有代表性与潜力的革命性技术。存算一体作为一种新型算力，将存储与计算完全融合，有效克服冯·诺依曼架构瓶颈，并结合后摩尔时代先进封装、新型存储器件等技术，实现计算能效的数量级提升。在网计算则是算网一体中按需的“转发即计算”服务的关键技术，通过将计算融入网络，使网络根据业务需求和资源状态按需参与计算，实现高效的数据处理，从而提升系统整体计算效率，降低网络延迟，减少总体能耗。但目前来看，在网计算面临网络设备资源受限，异构硬件统一抽象难的问题。因此对于电信运营商而言，当前需要着重提升网络能力，以全光网、SD-WAN、IPv6/IPv6+等网络技术为抓手[5]，着力打造覆盖更广、速度更快、体验更优、效能更好的精品网络，提升跨城域和广域的计算调度能力、面向特定场景的边缘计算能力以及算力统筹编排能力，提供“联接+感知+计算+智能”的算网一体化服务。同时，不断优化泛在协同计算体系建设，提升云侧调网的一体化能力，加强算力路由、在网计算、存算一体、量子计算等设备级算网一体关键技术研究与突破，在渐进式路径演进中实现信息转发和处理的深度技术融合。

3.2 夯实供给侧发展基础，做算网产业链发展的领导者

在“新基建”背景下，未来将有大量社会资本投入到国内算力网络基础设施建设中。未来的算网服务产业将在上游基础设施、中游算网服务提供商与下游终端厂商的共同推动下繁荣发展：上游主要提供底层硬件，由计算、存储、网络、服务器、通信设备等设备商，以及数据中心企业等构成；中游主要提供算网一体的技术和服务，各类软件定义服务商、云厂商及垂直功能服务商汇聚中游，构成算网服务产业链核心；下游终端应用广泛，包含各类渠道生态伙伴以及泛互联网、政务、金融、制造等行业用户。

在产业链日趋复杂的同时，电信运营商也需要进一步审视产业链定位，立足网络运营，增强算网一体技术能力，持续延伸放大优势。在产业链上游，电信运营商主要提供边缘计算能力、供给网络资源；在产业链中游，运营商需要加快向综合性算网一体服务供应商转变，聚力打造大数据、云安全等垂直功能服务；在产业链下游，运营商需要打造行业中台支持各类应用，提升一体化赋能水平。特别是，运营商应把握机遇，抓住算网发展的核心技术领域，引导标准制定，打造算网融合科学重大装置，规划推进一批重大创新型项目，以场景需求带动创新发展，鼓励需求迸发，鼓励先行先试，实现市场需求与科技创新双轮驱动，引导计算和网络的产业链上中游企业参与算网一体化的产业发展进程中。

3.3 加强商业探索，做算网一体商业模式的创新者

不同客户不同业务场景对算网资源的要求也不一致，如多云之间、云和数据中心、云和网之间的资源调度以及跨行业、跨地区、跨层级的算力资源调度均存在明显差异。算力网络底层技术成熟后的核心问题便是自主识别用户需求、自动化匹配调度算网资源，并最终需要形成商业闭环，实现计算加连接“1+1远大于2”的商业价值提升。近年来，业界初步提出“算力平台+算力交易”的服务模式，但是这种模式实际面临巨大的商业挑战：一是要颠覆云商现在的网络流量调度模式，二是多元异构算力的度量标准化和交易规则难度巨大。更为现实的是结合IPv6+新技术，结合网络可编程特性和云原生轻量化计算特性，通过“弱平台+强网络”的模式，在平台的集中控制之外，尝试通过网络的分布式协同实现对网内各种服务的合理调度和资源的有效配置，在此基础上产业还需找到量纲清晰、计量方便、交易简单的商业模式，积极探索算网交易直营、代销与联邦模式等新的商业模式。

4 结束语

后摩尔时代算力一体化发展带来巨大变局，我国算网产业迎来前所未有的历史机遇。算网一体作为算网融合发展的目标阶段，是实现算力“公共产品级”服务愿景的重要途径，推动我国算力产业创新发展。电信运营商应抓住机遇，利用国内庞大的算力市场优势，为产业数字化转型提供算网一体的数字信息基础设施，实现产业跨越式发展。

参考文献

[1] 韦柳融.后摩尔时代的算力产业发展[J].信息通信技术与政策,2021,47(6):80-84

[2] 中国移动.算网一体网络架构及技术体系展望白皮书[R].2022

[3] 钱凯,车姝韵.电信运营商产业互联网系列:再谈电信运营商云计算业务[R].2023

[4] 中国联通.面向东数西算的算力网络关键技术白皮书[R].2022

[5] 中国联通.算网时代的全光底座白皮书[R].2022

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