引言:從“云網融合”到“算網一體”的時代跨越
隨著數字經濟邁向深化階段,數據成為關鍵生產要素,算力則成為核心生產力。傳統的“云網融合”模式已難以滿足超低時延、超高帶寬、智能調度、全局優化的新型業務需求。在此背景下,“算網一體”應運而生,它不僅是技術的演進,更是理念的升維。中國移動作為信息通信領域的國家隊,其智庫——中移智庫,正深入研究和推動算網一體技術的創新與發展,旨在構建以算力為中心、網絡為根基的新型信息基礎設施。
一、 算網一體的核心內涵與技術架構
算網一體并非簡單的“計算”與“網絡”疊加,而是旨在實現算力與網絡在資源、協議、服務、運營等多維度、多層次的一體化融合與協同。其核心目標是通過智能編排與調度,使海量、泛在、多層次的算力資源(如中心云、邊緣云、終端算力)與靈活、智能、確定性的網絡連接無縫結合,為用戶提供像使用水電一樣便捷、可靠、高效的“算力服務”。
從技術架構看,算網一體通常包含以下關鍵層次:
- 資源層: 涵蓋分布式異構算力(CPU、GPU、NPU等)與全光網絡、IP網絡、無線接入網絡等網絡資源。
- 感知與度量層: 通過標準化的算力度量模型(如算力單位、性能指標)和網絡感知技術,實時、精準地刻畫全網算力與網絡狀態。
- 調度與編排層: 這是大腦中樞,基于AI算法、數字孿生等技術,根據業務需求(時延、帶寬、成本、能耗等),實現算力與網絡資源的全局最優聯合調度與智能編排。
- 服務與運營層: 將一體化的算網能力封裝為可交易、可度量的服務產品,并建立相應的運營、運維、安全與商業模式體系。
中移智庫的研究指出,實現這一架構的關鍵在于打破傳統的“計算域”與“網絡域”的壁壘,推動協議融合(如算力路由)、控制面融合和資源抽象標準化。
二、 關鍵技術研究與突破方向
在具體的技術開發層面,算網一體的實現依賴于一系列前沿技術的攻關與集成創新。中移智庫重點關注以下方向:
- 算力網絡(Computing Power Network, CPN)技術: 這是算網一體的基石。研究重點包括:
- 算力路由協議: 借鑒IP路由思想,設計能夠攜帶算力需求、發現并選擇最優算力節點的路由協議,實現“算隨需動”。
- 算力度量與標識: 建立統一、精準、跨平臺的算力性能評估與標識體系,這是實現資源交易與調度的前提。
- 算力交易與調度平臺: 構建支持多方參與、安全可信的算力交易市場與智能調度系統。
- 確定性網絡技術: 為工業控制、遠程手術、車聯網等場景提供超低時延、極低抖動、高可靠的網絡保障,是算力服務“可用”乃至“好用”的關鍵。需結合TSN、DetNet、FlexE等技術,打造端到端的確定性網絡能力。
- 云原生與邊端協同技術: 利用容器、微服務、服務網格等云原生技術,實現應用在算網資源間的無縫遷移與彈性伸縮。深化邊緣計算與中心云的協同,優化算力布局,降低業務時延。
- 人工智能與數字孿生: AI算法用于預測業務需求、優化資源調度策略、實現智能運維。數字孿生技術則為整個算網系統構建一個虛擬映射,支持仿真、預測和閉環優化,提升系統整體效率與可靠性。
- 內生安全與可信計算: 在一體化架構設計之初就融入安全基因,確保算力調度、數據傳輸、服務交付全過程的安全可信,特別是隱私計算、機密計算等技術在跨域算力共享中的應用。
三、 發展路徑與產業生態構建探討
算網一體技術的發展非一日之功,需要清晰的路徑規劃和開放的產業生態。中移智庫建議采取“分步走”策略:
- 近期(1-2年):試點與連接階段。 聚焦于構建跨地域、跨廠商的算力連接與基礎調度能力,在重點區域(如“東數西算”樞紐節點)開展典型應用試點(如云游戲、AI推理),驗證關鍵技術,初步建立標準體系。
- 中期(3-5年):融合與協同階段。 實現算力與網絡在控制層面深度協同,智能調度能力顯著增強,能夠支持更廣泛的行業應用(如智慧城市、自動駕駛仿真),形成成熟的商業模式和產品體系。
- 遠期(5年以上):一體與內生階段。 實現算網資源在芯片、設備、協議層面的原生一體化設計,形成社會級的算力基礎設施,全面支撐元宇宙、全真互聯網等未來數字社會形態。
在生態構建上,需要運營商、云計算廠商、設備商、芯片商、軟件開發商、垂直行業企業及標準組織緊密合作。中移智庫呼吁,應加強頂層設計,推動形成全球或區域統一的算網標準;鼓勵跨行業聯合創新,打造開放的開源社區和測試驗證平臺;探索靈活的“網絡+算力”一體化服務模式與結算機制。
四、 對網絡技術開發的啟示與展望
算網一體對傳統的網絡技術開發范式提出了深刻變革要求:
- 從“連接為中心”到“算力為中心”: 網絡研發的目標不再僅是提供更寬、更快的管道,而是要深入理解上層算力需求,設計能夠感知、承載、調度算力的新型網絡協議與設備。
- 從“靜態配置”到“動態智能”: 網絡需要具備更高的可編程性和自動化能力,能夠根據實時算力需求動態調整路徑、帶寬和策略。
- 從“封閉煙囪”到“開放協同”: 網絡系統需打破孤島,向算力平臺開放標準的北向接口,實現跨域、跨層的協同控制。
算網一體將推動信息通信基礎設施發生根本性重構,成為支撐國家數字競爭力、賦能千行百業數字化轉型的“高速公路”和“動力引擎”。中移智庫將持續深化相關研究,與產業界一道,推動技術創新、標準制定與生態繁榮,助力我國在全球數字革命中搶占先機。