算力網絡研究進展：架構、關鍵技術與未來挑戰

摘要：隨著數字經濟的蓬勃發展，算力已成為推動經濟增長的核心動力。算力網絡通過整合云、邊、端的計算資源，實現資源的高效管理和調度，以支持多樣化的數字應用需求。對算力網絡進行全面綜述，首先介紹了算力網絡的概念和重要性，隨后分析了其架構設計、算力資源度量和算力網絡調度等關鍵技術。同時，探討了算力網絡在實現過程中遇到的挑戰，包括技術融合、安全風險和資源優化等問題。最后，提出了算力網絡未來的研究方向，旨在推動算力網絡的進一步發展，為構建智能世界提供堅實的技術基礎。

關鍵詞：算力網絡；架構設計；算力資源度量；算力網絡調度；安全風險

中圖分類號：TP 391.41 文獻標志碼：A

數字經濟時代，算力已經成為拉動國家經濟增長的核心引擎。2023 年發布的《中國算力發展指數白皮書》[1] 指出，當前，算力的戰略性地位和支撐性作用正成為普遍共識。算力作為數字經濟時代的核心生產力，正在加速數字經濟與實體經濟深度融合。全球算力應用多元化、供需不平衡的挑戰仍在持續，以生成式人工智能（artificialintelligence generated content，AIGC）為代表的人工智能大模型等新應用、新需求的崛起，推動算力規模快速增長、計算技術多元創新、產業格局加速重構。《2021 —2022 全球計算力指數評估報告》[2] 指出，隨著全球數字經濟持續穩定增長，數字經濟占比預計到2025 年有望達到41.5%。同時，國家計算力指數與GDP 的走勢呈現出了顯著的正相關。15 個重點國家的計算力指數平均每提高1 點， 國家的數字經濟和GDP 將分別增長3.5‰和1.8‰，預計該趨勢在2021—2025 年將繼續保持。并且，當一個國家的計算力指數達到40 分以上時，國家的計算力指數每提升1 點，對GDP 增長的推動力將增加1.5 倍。而當計算力指數達到60 分以上時，國家的計算力指數每提升1 點，對GDP 增長的推動力將提高3 倍，對經濟的拉動作用更加顯著。

隨著算力作用愈發凸顯，算力需求也逐漸高漲。據華為發布的《計算2030》[3] 預測，2030 年，人類將進入YB 數據時代， 全球數據每年新增1YB，通用算力將增長10 倍到3.3 ZFLOPS，人工智能算力將增長500 倍， 超過100 ZFLOPS。當前，算力出現云、邊、端三級算力架構的泛在演進趨勢，算力的分布將不再集中在數據中心，而是廣泛地分布在邊緣或者端側的任何位置。如果所有的這些算力節點之間沒有通過網絡互連，則這些算力資源無法被共享、調度、使用和協同。正如《算力網絡白皮書》[4] 中提到的，水力發展離不開水網，電力發展離不開電網，算力發展離不開“算力網絡”（computing force network， CFN）。算力網絡是新型基礎設施，要打造“一點接入、即取即用”的社會級服務，最終實現“網絡無所不達、算力無所不在、智能無所不及”。

如圖1 所示， 算力網絡通過無處不在的網絡，能統一管理和調度來自各方的計算、存儲等資源，以資源池的形式向外提供算力服務，用戶可以靈活地按照業務需求選擇合適的算力資源。實際上，算力網絡就是一種根據業務需求，在云、邊、端之間按需分配和靈活調度計算資源、存儲資源以及網絡資源的新型信息基礎設施。