中國(guó)算力發(fā)展指數(shù)白皮書(shū)（2021年）

工中國(guó)信通院2021年9月版權(quán)聲明本白皮書(shū)版權(quán)屬于中國(guó)信息通信研究院，并受法律保護(hù)。轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用本白皮書(shū)文字或者觀明者，本院將追究其相關(guān)法律責(zé)任。算力環(huán)境日益優(yōu)化，應(yīng)用需求不斷提升。一是，持續(xù)加快發(fā)展算力，是我國(guó)打造數(shù)字經(jīng)濟(jì)新優(yōu)勢(shì)、構(gòu)建“雙循環(huán)” 1 1 2 3 3 5 8 10 12 14 17 20 23 24 25 27 29 34 36 38 41 3 4 9 13 13 18 19 21 22 24 30 31 32 33 34 35 281一、算力內(nèi)涵和發(fā)展框架23二、全球算力發(fā)展進(jìn)入新階段(一)算力多樣化態(tài)勢(shì)日益凸顯全球算力規(guī)模不斷增大。2020年全球算力總規(guī)模達(dá)到429423或者邊緣的計(jì)算能力進(jìn)行處理。預(yù)估未來(lái)五年全球算力規(guī)模將以超003基礎(chǔ)算力規(guī)模按照全球存量服務(wù)器算力總量估算。根據(jù)資4智能算力規(guī)模按照全球存量AI加速器芯片算力總量估算。存量加5下，云原生技術(shù)持續(xù)落地，帶動(dòng)技術(shù)架構(gòu)、應(yīng)用效能、云化效益的全方位提升，深化云數(shù)融合、云智融合、高性能計(jì)算的發(fā)展，推動(dòng)云數(shù)智高質(zhì)量融合發(fā)展。智能算力方面，從主動(dòng)學(xué)習(xí)到遷移學(xué)習(xí)再到強(qiáng)化學(xué)習(xí)，需要的能力也由“人機(jī)交互能力、數(shù)據(jù)整合能力”到“大算力預(yù)訓(xùn)練、數(shù)據(jù)處理能力”再到“信息采集能力、概率計(jì)算能力”不斷演化。人工智能的模型訓(xùn)練和推理部署對(duì)算力的需求也存在顯著差異，訓(xùn)練階段的計(jì)算精度直接影響最終模型的準(zhǔn)確度，(二)算力創(chuàng)新步伐進(jìn)一步加快6從計(jì)算芯片看，摩爾定律仍在延續(xù)。依賴(lài)鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FinFET）尺寸微縮、設(shè)計(jì)與工藝協(xié)同優(yōu)化技術(shù)以及圍柵納米片、從計(jì)算架構(gòu)看，多級(jí)異構(gòu)計(jì)算逐步普及。異構(gòu)計(jì)算算單元混合協(xié)作模式提升計(jì)算并行度和效率，在移動(dòng)智能、云計(jì)算等各類(lèi)典型應(yīng)用中占比顯著提高，并主如人工智能多選用的CPU+GPU芯片異構(gòu)、云計(jì)算多采用的7從計(jì)算系統(tǒng)看，算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷提速。超析處理任務(wù)，行業(yè)內(nèi)已有諸多產(chǎn)業(yè)化探索。二是，量子計(jì)算在高斯玻色取樣等特殊問(wèn)題求解中實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)超經(jīng)典計(jì)算機(jī)的算力，算力接近8(三)算力成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)新引擎算力直接帶動(dòng)數(shù)字產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。電子信息制造業(yè)快超級(jí)計(jì)算機(jī)日本“富岳”求解要用6億年，算力接近超算算力百億倍。9(四)算力成為戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)新焦點(diǎn)全球主要國(guó)家和地區(qū)紛紛加快算力布局。算力現(xiàn)心競(jìng)爭(zhēng)力體現(xiàn)，全球主要國(guó)家和地區(qū)紛紛加快戰(zhàn)略布局力度。美國(guó)計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)作為國(guó)家戰(zhàn)略性資產(chǎn)，以確保美國(guó)在科學(xué)和工程算和量子計(jì)算為主的新一代超級(jí)計(jì)算技術(shù)和系統(tǒng)的研究和創(chuàng)新美國(guó)36%其他美國(guó)36%6%歐洲11%中國(guó)歐洲11%三、中國(guó)算力總體發(fā)展態(tài)勢(shì)(一)我國(guó)算力規(guī)模不斷擴(kuò)大數(shù)量、超級(jí)計(jì)算機(jī)數(shù)量均保持快速增長(zhǎng)，在技術(shù)加速創(chuàng)新迭代下，算力結(jié)構(gòu)持續(xù)演化。與全球發(fā)展情況相似，近年來(lái)構(gòu)隨著應(yīng)用需求的變化不斷演化，其中基礎(chǔ)算力占算力的比重由7基礎(chǔ)算力規(guī)模按照我國(guó)存量服務(wù)器算力總量測(cè)算。根據(jù)資產(chǎn)8智能算力規(guī)模按照我國(guó)存量AI加速器芯片算力總我國(guó)超算算力在整體算力中的占比較為穩(wěn)定，約為2%，0基礎(chǔ)算力智能算力超算算力算力增速(二)算力創(chuàng)新水平大幅提升1.基礎(chǔ)通用算力穩(wěn)步發(fā)展基礎(chǔ)算力支撐能力大幅增強(qiáng)。以數(shù)據(jù)中心為代表施隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)信息化得到巨大發(fā)展，與通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施一道構(gòu)成新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施，為推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)、數(shù)字中國(guó)建設(shè)貢獻(xiàn)情防控中發(fā)揮了重要支撐作用，通過(guò)開(kāi)發(fā)數(shù)字平臺(tái)和應(yīng)用、開(kāi)放基礎(chǔ)算力設(shè)施和算法等多種方式，保障了疫情溯源、病毒研究、診療、疫苗研發(fā)、藥物篩選等工作的穩(wěn)步開(kāi)展，衍生出大數(shù)據(jù)行程卡等多項(xiàng)新型應(yīng)用，助力我國(guó)社會(huì)生產(chǎn)各項(xiàng)工作的全面恢復(fù)?；A(chǔ)算力產(chǎn)業(yè)生態(tài)日趨完善。整機(jī)方面，在全球服務(wù)器市場(chǎng)規(guī)2.智能計(jì)算快速興起3.高性能計(jì)算加快發(fā)展研究所、國(guó)防科大和中科曙光分別主導(dǎo)研制的神威、天河、曙光三式；天河系統(tǒng)集成飛騰ARM架構(gòu)FT-2000芯片和128(三)算力發(fā)展環(huán)境日益優(yōu)化持續(xù)優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為算力發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)支撐。算力水單位：萬(wàn)個(gè)單位：萬(wàn)個(gè)2G/3G基站數(shù)4G基站數(shù)不斷增長(zhǎng)的算力投資對(duì)算力發(fā)展發(fā)揮重要拉動(dòng)駛、智慧城市等新興應(yīng)用對(duì)算力發(fā)展的促進(jìn)作用進(jìn)一步提升。IDC單位：萬(wàn)億元單位：萬(wàn)億元(四)算力應(yīng)用需求不斷釋放1.算力賦能千行百業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型算力發(fā)展推動(dòng)我國(guó)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化走向深入。我國(guó)在算2.信息消費(fèi)持續(xù)釋放算力需求進(jìn)而更加促進(jìn)了智能終端消費(fèi)的增長(zhǎng)。當(dāng)前我國(guó)移動(dòng)電話普及端側(cè)的擴(kuò)散，邊端計(jì)算能力持續(xù)增長(zhǎng)，算力泛甚至家庭網(wǎng)關(guān)都將可能作為算力的節(jié)點(diǎn)，手端的普及形成了數(shù)據(jù)就近處理和泛在計(jì)算處理進(jìn)用戶(hù)周邊信息化空間內(nèi)，不同距離、不同規(guī)(五)算力發(fā)展助推經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)算力成為支撐我國(guó)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。伴隨算力產(chǎn)業(yè)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)和產(chǎn)業(yè)能級(jí)的帶動(dòng)作用日益四、中國(guó)算力發(fā)展指數(shù)評(píng)估IDC10、羅蘭貝格11、華為、浪潮等國(guó)內(nèi)外機(jī)構(gòu)和企業(yè)對(duì)相關(guān)指標(biāo)體系的研究，在充分征求專(zhuān)家的意見(jiàn)的基礎(chǔ)上，白算力規(guī)模、算力環(huán)境和算力應(yīng)用三個(gè)維度選取相關(guān)指標(biāo)建立力發(fā)展指數(shù)，全面客觀評(píng)價(jià)我國(guó)算力發(fā)展?fàn)顩r，分析各省份現(xiàn)階段的算力發(fā)展水平。中國(guó)算力發(fā)展指數(shù)指標(biāo)選擇時(shí)遵循科學(xué)性性、獨(dú)立性的原則，結(jié)合算力發(fā)展特點(diǎn)和重點(diǎn)影響因素，并綜維度一：算力規(guī)模。主要基于基礎(chǔ)算力、智能算力、超12用單精度浮點(diǎn)數(shù)（FP32）計(jì)算能力評(píng)估服務(wù)器的通用力主要是基于國(guó)際知名排行榜TOP500、中國(guó)高性能計(jì)算機(jī)性能模測(cè)算時(shí)統(tǒng)一折算為單精度浮點(diǎn)數(shù)（FP3維度二：算力環(huán)境。主要基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和算力投入來(lái)衡維度三：算力應(yīng)用。主要基于消費(fèi)應(yīng)用水平和行業(yè)應(yīng)用水移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)接入流量與算力規(guī)模具有顯著相關(guān)性13，算力是海量移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的承載實(shí)體，數(shù)據(jù)流量增長(zhǎng)是算心驅(qū)動(dòng)因素，智能手機(jī)、遠(yuǎn)程辦公、在線會(huì)議發(fā)展。行業(yè)應(yīng)用水平主要聚焦產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，1.形成指數(shù)體系：根據(jù)上述建立指標(biāo)體系的依據(jù)，征求專(zhuān)家的%實(shí)際情況14，得到每個(gè)指標(biāo)的實(shí)際數(shù)值，并且對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處在該指標(biāo)的得分為當(dāng)年數(shù)值與5年后1.算力發(fā)展指數(shù)2.算力規(guī)模分指數(shù)北上廣及周邊省份地區(qū)算力規(guī)模指數(shù)較高。川、山東、遼寧、內(nèi)蒙古等省份排名前十。從增速來(lái)看，浙江、廣東、重慶、上海等省份算力增速超過(guò)50%，其余省份算力增速在40%-50%之間。從算力不同維度來(lái)看，北京、廣東、上海排名我國(guó)基礎(chǔ)算力和智能算力規(guī)模前三位，算力規(guī)模領(lǐng)跑全國(guó)，全國(guó)總占比前三位，其中江蘇省大力支持無(wú)錫、昆山國(guó)家級(jí)超算中心建設(shè)，北京已在全國(guó)率先實(shí)現(xiàn)了超算云服務(wù)化，四川省成都超算中心是西部3.算力環(huán)境分指數(shù)算力環(huán)境指數(shù)較高。整體來(lái)看，各省份算力發(fā)展環(huán)境力網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不斷完善，算力投入力度持續(xù)加大，其中廣蓋率方面居全國(guó)前列，達(dá)到28%以上。算力投力度領(lǐng)先于其他省份地區(qū)。此外貴州、內(nèi)蒙古、甘肅、4.算力應(yīng)用分指數(shù)江蘇、山東、浙江、福建、河北等東部省份地區(qū)較高，其中廣東、江蘇、山東、浙江排名前四，60。河南、湖北、湖南為代表的中部省份以及四蘇、山東、浙江、四川排名前五，在智能終端消方面，算力為各省份產(chǎn)業(yè)數(shù)字化持續(xù)健康發(fā)展輸出業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的拉動(dòng)作用較為明顯，廣東、江蘇、(四)算力發(fā)展指數(shù)與經(jīng)濟(jì)的關(guān)系展水平較高的省份，算力發(fā)展水平也較高。算發(fā)展型三類(lèi)。一是以北京、上海等省份為代表的五、加快算力高質(zhì)量發(fā)展，支撐構(gòu)建新發(fā)展格局附件一：算力指數(shù)測(cè)算框架(一)算力規(guī)模分指數(shù)測(cè)算方法服務(wù)器算力規(guī)模=