對算力網絡研究與發展的思考

在國家數字經濟發展戰略與“十四五”發展規劃的推動下，加快信息網絡基礎的協同化、服務化、智能化進程，深化國家新型基礎設施建設(“新基建”)，已成為我國進行大國博弈的重要基礎。在此過程中，云計算、大數據、5G及人工智能等相關技術與應用對新一代信息網絡提出了新的大算力、大模型處理等算力需求，而支撐經濟社會發展的信息通信基礎設施面臨幾何級數增長的連接終端、應用數據和安全壓力。

在此背景下，算力網絡應運而生。算力網絡旨在通過泛在算力與網絡的融合，突破數據中心、超算中心、云計算、邊緣計算等“孤島”狀態下的計算能力限制，構建算網一體的新型智能、高效、按需的算力服務體系，是信息通信領域的一種新趨勢和新業態。2019年起，中國電信、中國移動、中國聯通先后提出“算力網絡”的發展理念。算力網絡作為中國提出且主導的科研技術方向，已得到業界的廣泛認可。

1 算力網絡研究備受關注，取得重要進展

算力網絡以泛在算力資源為基礎，網絡通信為紐帶，智能化調度為核心，實現網、云、邊、端、業務的高效協同與適配，滿足行業高差異化算力服務需求。算力網絡的愿景為電信運營商帶來新的運營和服務模式，有可能改變“管道化”的現狀，因此也受到了我國電信運營商的青睞和高度重視，三大運營商紛紛啟動算力網絡研究計劃，在算力網絡架構、技術體系等方面發布了一系列白皮書，有力地推動了算力網絡的研究。三大運營商在算力網絡方面的研究成果也分別入選中國通信學會2021年網絡5.0領先創新科技成果。2022年，鵬城實驗室發布了“中國算力網—智算網絡”計劃，該計劃提出了“像建設電網一樣建設國家算力網”的發展愿景。

圍繞算力網絡標準化，我國電信運營商和設備制造商在國際標準組織也取得了一些重要進展。國際電信聯盟(ITU)從2019年到2021年已經立項/發布算力感知網絡和算力網絡標準6項，內容涉及了頂層架構、應用場景、功能模塊等方面。2019年，我國科研人員在國際互聯網工程任務組(IETF)推動成立在網計算研究組(COINRG)，牽頭發起算力感知網絡(CAN)BoF。2023年3月在日本橫濱召開的IETF第116次會議中，由中國移動牽頭推動成立首個算力網絡標準工作組CATS(Computing-Aware Traffic Steering)，在算力網絡需求、場景等方面形成初步共識。

國內行業組織和產業聯盟如CCSA、中國通信學會、網絡5.0聯盟、IMT-2030(6G)推進組紛紛啟動算力網絡相關標準的制定。如CCSA從2021年開始進行算力網絡標準制定工作，目前已經立項/發布多項標準，內容涉及算力網絡路由技術、標識解析技術等。

2 算力網絡內涵與邊界的理解

雖然算力網絡在業內外引起極大關注，也取得了重要進展，但是其發展也面臨一些值得深入思考和關注的問題。特別是算力網絡的定義、內涵不統一，邊界不清晰，尚未形成明確且統一的共識。通常，業界對算力網絡有不同的視角：“網中有算”和“算中有網”。

1)“網中有算”是指以網絡為中心，算為網用，算力作為基礎資源嵌入網中，網絡利用算力來提升網絡感知、資源調度以及服務功能的編排能力，實現智能高效的網絡算力服務。

2)“算中有網”是指以云為中心，網為算用，網絡作為連接紐帶將離散的數據中心、超算中心等泛在算力進行融合，實現以云為中心的算力資源運營。

上面兩種視角重點不同，前者側重從網絡層面出發，通過優化網絡部分的計算存儲、資源協同能力等方式來提高網絡功能性；后者則聚焦應用側面，借助現有網絡，通過計算來提高網絡的服務能力和新業務的支撐能力。我們認為，為了實現算網融合和資源協同，為用戶提供靈活統一的資源調度，應該將兩種視角進行互補，避免各自視角的局限性，形成第三種視角“融算網絡”，即從應用與網絡深度融合協同角度出發，更好地完成算網一體融合。

3 算力網絡技術路線的思考

“網中有算”的技術路線從網絡角度出發，將業務的算力需求與網絡資源進行融合，以達到算力與網絡協同、提升業務質量和用戶體驗的目標。但傳統網絡IP標識存在相對靜態僵化、語義承載單一的局限，而算力服務的業務類型、算力類型和服務質量需求多樣，這些特點難以在IP標識中綜合體現，也為算網深度融合帶來障礙，大規模算網高效融合需求下的算力服務表征與標識、如何與現網共存成為重要挑戰和難題。

“算中有網”的技術路線多從應用角度入手，采用高速專網(多位于數據中心或超算中心內部)實現算力基礎設施網絡互聯，以支持跨節點的算力協同和超大算力提供。值得注意的是，“網中有算”技術需要專用的硬件和網絡設備支持，而該領域的主流技術由國外廠商提出和把控，存在“卡脖子”風險。此外，“網中有算”技術對網絡傳輸與連接進行了理想化無損假設，而這一點在廣域網絡難以保證，因而也難以實現真正意義上的算網融合。

從算力網絡的建設目標與技術發展理念來看，算力網絡是通信、計算、存儲以及智能化調度的高度融合，其愿景是讓用戶像用電、用水一樣使用算力服務，實現算力用戶(算力資源)的“即插即用” 。從電網、水網的發展歷史和現狀來看，實現資源高效隨取隨用的重要基礎是深度融合、資源統一調配的網絡。由此得到的啟示是，算力網絡研究不僅要考慮算力，更要關注新型網絡，算力與網絡不能只是“算中有網”或“網中有算”的分離式協同，而是要實現“算力+網絡”的融合突破，需解決好以下幾個問題。

1)在網絡層面，需要攻克多種異構網絡(包括有線、無線網絡)的深度融合難題，實現“一張大網”的統一資源調度。

2)在用戶層面，需要從標識體系出發研究用戶與網絡“解耦分離”技術，研究多維統一標識技術，解決算力用戶(算力資源)“即插即用” 問題。

3)在管理層面，需要研究用戶、網絡、應用等異構資源統一管控和協同技術，解決現有網絡和算力基礎設施資源的“煙囪式”獨立管理問題。

通過思考上述問題，對兩種視角優化互補，互相促進，構建“網算”“算網”一體深度融合，通過算力提升網絡性能、功能，通過網絡對算力智能調度，突破多維統一標識和智慧協同映射技術，實現算網、網算一體的深度融合。

現有網絡體系設計于五十年前，難以滿足算力網絡的新需求。從目前來看，算力網絡對新型網絡體系創新具有重要推動作用，其研究剛好與新型網絡建設相輔相成：一方面新型網絡融合體系架構可以更好地實現異質異構、分布不均的泛在算力資源的互聯；另一方面，算力可以滿足大數據、大模型、AI任務等高性能計算需求，實現應用服務、網絡以及基礎算力之間更高效、更智能的適配調度。

4 算力網絡發展的建議

4.1 算力網絡發展亟需求同存異，形成合力

目前我國算力網絡研究已取得重要進展，但運營商、設備商、學術團體由于各自站位視角、研究背景、合作競爭等原因，算力網絡領域呈現出“百家爭鳴”“各持己見”的局面，在一些重要概念、體系、架構等方面缺少共識。算力網絡作為一個新生概念，有不同技術路線屬于正常。但從國家和產業角度，需要相關利益攸關方求同存異，形成合力，共同推動算力網絡健康發展，共同在國際競爭中發聲，為國家搶占未來信息領域的高地共同努力。

4.2 算力網絡研究應重視頂層設計與總體布局

算力網絡是多學科交叉融合的系統性工程，作為我國提出的技術方向，有望成為繼5G之后我國保持全球技術領先的新賽道。為了保障我國在該領域的優勢，需要從國家層面重視頂層設計，從國家科研計劃進行總體布局，開展算力網絡基礎理論、體系架構、關鍵技術、典型應用等，深化算力網絡關鍵技術攻關，破解算力網絡關鍵領域技術“卡脖子”難題，形成算力網絡領域自主可控的制造鏈、產業鏈、效益鏈，降低國外對我國“脫鉤斷鏈”帶來的產業風險，推動我國從算力大國、網絡大國向算力強國、網絡強國邁進。