算力戰(zhàn)爭：從“CPU”進化到“CIPU”
本文系基于公開資料撰寫，僅作為信息交流之用，不構成任何投資建議。
凱文·凱利在2015年刊行的《必然》一書中曾論證：“科技在本質上有所偏好，使得它朝往某種特定方向�！痹谌蚪洕芷谕萜莸漠斚�，這個特定方向指向哪里，已成為整個商業(yè)科技領域最大的命題。
如果從現(xiàn)代商業(yè)史上尋找蛛絲馬跡，格林斯潘與伍爾德里奇合著的《繁榮與衰退》似乎能夠給出一些指引。這部著作作為對美國經濟史的考察與分析，在兩位作者看來，將衰退時鐘擰向繁榮，為為關鍵的方法論就是約瑟夫·熊彼特提出的“創(chuàng)造性破壞”（creativedestruction）：通過大規(guī)模的技術與組織創(chuàng)新淘汰舊的技術和生產體系，并建立起新的生產體系。
如果更為具體的考察“大規(guī)模的技術與組織創(chuàng)新”如何實現(xiàn)，羅伯特·戈登所著的《美國經濟增長的起落》一書是個值得參考的文本。作者通過對過去150年經濟數(shù)據(jù)的擬合分析，給出的相應結論大致在于有形之手與無形之手的共同主導——在蕭條周期背景下，前者會策動最廣泛的社會資源資助以先進制造業(yè)為核心的基礎設施建設，后者通過企業(yè)家精神的釋放與此形成共振，最終實現(xiàn)新的生產體系的建立，以開啟新周期。
這既是美國持續(xù)繁榮的秘密，也是中國經濟起飛的注腳，更是經濟發(fā)展國別競爭的核心指標。
當周期時鐘擺動到21世紀20年代，歷史又押著相同的韻腳輪回來過。這一次，從宏觀視角細致觀察，我們得以發(fā)現(xiàn)，這個“某種特定方向”正漸漸明朗：
人類社會正從電力、互聯(lián)網流量時代，拐入算力時代之中。
01 算力即綜合國力
開篇之處，仍要代入一個在我們此前研究中曾多次出現(xiàn)的案例場景：
作為一名司機，你是否設想過這樣一個問題——在非極端路況下，為何人們摩肩擦踵在一條小巷里，卻不至于交通阻塞，而可以有秩序的通過；但在寬闊的馬路上，人駕駛車輛，卻往往會因一個小事故而擁堵成災？
這其中會有物理體積和行為機制的原因，但更重要的一個原因在于，人個體的算力遠大于傳統(tǒng)汽車駕駛狀態(tài)下的計算能力。
換言之，擁有更高算力的智能車輛，將會通過智能云計算、邊緣計算、仿真溝通等類人手段，通過最優(yōu)路徑解決擁堵問題。而這樣的實質，也就是智能汽車與傳統(tǒng)汽車最本質的區(qū)別：所謂交通擁堵，實質上是算力擁堵。
智能汽車只是以算力為底座的智能經濟的一個分部�？梢灶A期的是，在其之外，農業(yè)、工業(yè)與服務業(yè)所轄的種種商業(yè)形態(tài)，在將基于算力重構之后，新的經濟周期便將水落石出。
理解了這一點，也就理解了算力時代的本質價值：處理信息能力具有指數(shù)級強勢的智能算力，對絕對弱勢傳統(tǒng)能源經濟的平權賦能。
今年3月，由IDC、浪潮信息、清華大學全球產業(yè)研究院聯(lián)合編制的《2021－2022全球計算力指數(shù)評估報告》，初步量化揭示了“算力與國力”的基本關系：報告顯示，計算力指數(shù)平均每提高1點，數(shù)字經濟和GDP將分別增長3．5‰和1．8‰。
該報告同時指出，全球各國算力規(guī)模與經濟發(fā)展水平呈現(xiàn)出顯著的正相關關系，算力規(guī)模越大，經濟發(fā)展水平越高；美國和中國的計算力指數(shù)分別為77分和70分，同屬國別計算力的領跑者，明顯領先其他國家的計算力指數(shù)。
由此我們可以得出一個重要結論，數(shù)字經濟時代，算力正在成為衡量一個國家綜合國力的重要指標。
當時當下，算力時代邏輯的逐步呈現(xiàn)，很大程度上是歸結于全球在互聯(lián)網經濟時代的基礎設施建設——即基于云計算與AI等先進生產力的進一步縱深發(fā)展，所自然衍生呈現(xiàn)的結果。這層啟示，已經完全還原到數(shù)字經濟的核心價值之中：
據(jù)《云網融合：算力時代的數(shù)字信息基礎設施》一書統(tǒng)計分析顯示，云計算與互聯(lián)網不斷融合之下，算力支撐數(shù)字經濟向縱深發(fā)展，使得我國數(shù)字經濟占GDP比重由2015年的14．2％提升至2020年的38．6％。
摸著傳統(tǒng)數(shù)字經濟過河，駛向智能算力經濟新周期，正在成為全球主要經濟體共同的歷史抉擇。新一輪國別競爭與產業(yè)競爭，已經啟動：
中國啟動“東數(shù)西算”戰(zhàn)略；
美國“核高基”十四五計劃；
日本出臺《第2期戰(zhàn)略性創(chuàng)新推進計劃（SIP）》；
法國出臺“人工智能國家戰(zhàn)略”新計劃；
韓國發(fā)布“人工智能半導體產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略”……
在產業(yè)競爭維度，“算力＋”商業(yè)模式，正在成為以互聯(lián)網經濟與高端制造業(yè)為代表的先進生產力經濟的下一站：“日益優(yōu)化的高性能計算使得數(shù)據(jù)價值被充分挖掘并使用，從而推動大規(guī)模制造升級為大規(guī)模定制、農作物生產開始出現(xiàn)智能預測以及服務領域千人千面的個性化需求日益凸顯……”
02 中國的新比較優(yōu)勢
從互聯(lián)網經濟拐入智能算力經濟，可以預期的是，新一輪大級別創(chuàng)新周期正在開啟�；谝韵�3大比較優(yōu)勢，我們可以篤定，中國產業(yè)經濟將在這場“算力戰(zhàn)爭”中大有可為。
1）有效需求和有效供給
產業(yè)競爭，需要知己知彼。
2021年，美國的云計算產業(yè)規(guī)模占據(jù)全球總量超44％，增速超過34％；而中國云計算產業(yè)規(guī)模大概2300億元，約占全球總量的13％，增速超過30％，位列全球第二大云計算市場。
從這組比較數(shù)據(jù)上看，我們的產業(yè)基礎仍距美國存在客觀差距。但不必過于悲觀的是，我國在傳統(tǒng)云計算的迭代模式——智能云產業(yè)的發(fā)展勢頭已經超越美國：2021年中國AI服務器支出規(guī)模同比大幅增長44．5％，貢獻了上述15個國家AI算力支出增長的近60％。
更重要的是，透過智能云產業(yè)的迅猛發(fā)展，我們得以看到這樣一重事實：中國具備智能算力持續(xù)爆發(fā)的事實基礎——我們有著全球范圍內最具質量的有效需求與有效供給。
相關數(shù)據(jù)顯示，全世界在2018年創(chuàng)建、捕獲、復制和消耗的數(shù)據(jù)總量為33ZB（1ZB約相當于1萬億GB），2020年這一數(shù)字增長到59 ZB，預計到2025年將達到令人難以想象的175 ZB。其中，中國數(shù)據(jù)生成速度以超過全球平均3％的速度增長，預計到2025年當年將產生約48ZB，超過美國的約30ZB，成為第一大數(shù)據(jù)國。
事實上，在疫情的影響作用下遠程辦公、在線教育、網絡會議等新的協(xié)作模式開始興起，這使云計算的市場規(guī)�？焖偬嵘�，基礎需求也在不斷擴容。更為難得的是，我國在智能汽車、智慧交通、智能電網、智慧城市的智能化推動下，AI算力正成為數(shù)智化改造升級的新抓手，成為確保中國算力進入高質量發(fā)展黃金時代的客觀條件。
而據(jù)賽迪研究院觀點，2020年我國通用算力規(guī)模為77 EFLOPS（百億億元次），AI算力為56．23 EFLOPS，到2025年我國基礎算力和AI算力總量將分別超過300 EFLOPS和1800 EFLOPS。
而在供給側，通過在消費互聯(lián)網時代的長期實踐，以阿里云為代表的中國云計算產業(yè)鏈，正從基礎算力供應商向智能算力更為有效的供給轉變。從近年AI企業(yè)核心技術分布看，超過41％的技術集中在大數(shù)據(jù)和云計算為代表的算力上，這將在各垂直領域加速滲透，使得“中國算力”方案能夠成為有效供給。
此外，為了響應“碳達峰碳中和”目標，新型算力中心正成為IT行業(yè)綠色供給新方案的代表。我國數(shù)據(jù)中心年用電量已占全社會用電的2％左右，針對綠色低碳的發(fā)展需要，新規(guī)劃的數(shù)據(jù)中心PUE（能源效率的重要指標）普遍將不得高于1．3。
目前，云計算廠商已具備提供更低能耗供給的能力，例如阿里云利用全浸沒液冷技術，使其仁和液冷數(shù)據(jù)中心整體PUE下降至1．09，達到行業(yè)領先水平。
2）基礎設施與核心技術能力
同時，目前世界上大約有600個超大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心，每個都擁有超過5000臺服務器，其中約39％在美國，是中國的4倍，而中國、日本、英國、德國和澳大利亞的服務器數(shù)量總和約占總數(shù)的30％。
一邊是急劇增長的數(shù)據(jù)需求，一邊是相對滯后的存儲運算供給，表明數(shù)據(jù)中心的建設發(fā)展仍要提速。為此，2022年初國務院發(fā)文開始正式全面啟動“東數(shù)西算”戰(zhàn)略工程，將在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內蒙古、貴州、甘肅、寧夏等8地啟動建設國家算力樞紐節(jié)點，并規(guī)劃了10個國家數(shù)據(jù)中心集群。
根據(jù)CDCC數(shù)據(jù)，現(xiàn)階段西部地區(qū)部分數(shù)據(jù)中心上架率僅為30％—40％，未能滿足65％的標準，“東數(shù)西算”將有效推動西部現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心上架率提升，并就近消納西部綠色能源。預計我國數(shù)據(jù)中心（IDC）市場規(guī)模年復合增速在2021－2030年或將達到17．2％，預計到2025年，我國IDC市場規(guī)模將達到近6000億元。
當然，數(shù)據(jù)中心只是算力的基礎設施，而光靠基礎設施數(shù)量的變化并不足以實現(xiàn)“中國算力”方案。在需求和供給之間、在硬件與應用之間，我們還需要一個高效管控的算力架構來實現(xiàn)兩端的聯(lián)動，保障算力系統(tǒng)的動態(tài)均衡，而這卻是云計算的傳統(tǒng)架構面臨的一大挑戰(zhàn)。
隨著硬件數(shù)據(jù)維度的快速發(fā)展，超大規(guī)模的數(shù)據(jù)擴充將挑戰(zhàn)整個行業(yè)對數(shù)據(jù)處理、延時、冗錯管理等方面的極限能力，這將令傳統(tǒng)云計算架構面臨壓力考驗。
如果把過去十多年云計算分為兩個發(fā)展階段，第一階段就是分布式和虛擬化技術，滿足企業(yè)上云后的算力彈性需求；第二個階段是資源的池化，將每個端機的計算和存儲分離開，再進行規(guī)�；希瑥亩峁└笠�(guī)模的計算和存儲能力。但這都是基于CPU為中心的體系構架去做優(yōu)化，已經觸及瓶頸。
所以，行業(yè)需要考慮在現(xiàn)有的云計算軟硬架構的基礎之上作重修或迭代。而在這一時間節(jié)點上，“中國算力力量”正在展現(xiàn)出自身的核心技術能力。
以阿里云為例，其于日前提供了它的解題思路，發(fā)布了新一代云計算體系架構——CIPU（Cloud Infrastructure Processing Units，云基礎設施處理器）。
CIPU是基于阿里云的內部體系創(chuàng)新，將以往以CPU為中心的體系架構變?yōu)橐訡IPU為中央調度的系統(tǒng)架構，CIPU向下接入物理的計算、存儲、網絡資源，快速云化并進行硬件加速；向上接入飛天云操作系統(tǒng)，管控阿里云全球上百萬臺服務器，讓算力虛擬化損耗降到0，并通過規(guī)�；瘧肦DMA網絡技術，讓訪問云端比訪問本地硬盤更快。
實際上，這是云計算系統(tǒng)架構在設計思路上的邏輯轉變。
以往的云系統(tǒng)是建立在硬件基礎之上，是硬件向上定義軟件或系統(tǒng)，是供給決定需求的過程，例如云上的圖像運算需求多了，這個時候為了減少CPU的運算壓力，會嵌入GPU做相關的運算，但GPU的運作仍需要CPU參與管理，整體的邏輯仍是圍繞CPU在擴充，DPU和IPU都是類似的邏輯。隨著數(shù)據(jù)種類和數(shù)量的增長，CPU系統(tǒng)管理的復雜度隨之增加，新需求并不能得到完美的（無損耗的）供給。
而CIPU的邏輯是從需求端（即飛天云操作系統(tǒng)）向下尋求硬件適配軟件的智能解決模塊，這一模塊無需再通過CPU的控制單元來調配與軟件所適配的硬件供給，模塊直聯(lián)各類硬件終端構成一套新的智能云系統(tǒng)管理架構，直接響應飛天系統(tǒng)內的多元化應用需求，實現(xiàn)更智能的軟硬一體化。
這套有CIPU加入的新計算架構體系在通用計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等場景中展現(xiàn)了更好的性能。在通用分布式計算領域，Redis性能提升了68％、MySQL提升了60％，Nginx提升了30％。而應用在高吞吐量的互聯(lián)網業(yè)務上，則在相較自建物理機提升了30％的吞吐量的同時高峰期延遲下降了90％。對云端而言，這種提升無疑是巨大的。
事實上，整個產業(yè)從最初的分布式到中央調度式，阿里云都是各個時期的話語者。再到如今掀起的智能管控式，以阿里云CIPU架構為代表的國內云計算產業(yè)，在強化自身軟硬一體化同時，進一步提升行業(yè)整體的智能化表達，并融入各行各業(yè)的云效率語境中。
3）全面的場景反饋鏈路
在消費互聯(lián)網時代，中國挖掘互聯(lián)網應用場景的步伐大幅領先于世界，越來越多的場景實現(xiàn)了供需兩端的數(shù)字化聯(lián)動、個性化呈現(xiàn)，使得“中國算力”能夠依附在場景和鏈路反饋的循環(huán)上，實現(xiàn)“消費、算力、商業(yè)”正反饋的飛輪效益。
還是以阿里云為例，作為國內甚至亞洲最大的基礎云供應商，阿里云涉足的行業(yè)早已從電商拓展至互聯(lián)網、新零售、物流交通、金融、制造、醫(yī)療健康、政府等多個大領域，匯集成百上千的細分場景，已成為“中國算力”最具代表性的公司。
如今，阿里云的角色正從IaaS供應商轉向更為開放式的IaaS＋PaaS的云計算供應平臺，將為更多場景提供云生態(tài)服務，例如這次的CIPU架構，從飛天云操作系統(tǒng)向下定義硬件；此前的“云釘一體”，將釘釘系統(tǒng)深入整合至阿里云平臺，這均是為多元化應用服務生態(tài)奠定基礎。
我們看到，在金融領域，阿里云為華瑞銀行提供金融一朵云服務，幫助后者的線上金融安全成本下降80％，云中控臺使人效提升3～5倍不斷釋放云下管理成本；
在工業(yè)制造領域，阿里云和攀鋼合作，從冷軋板的表面檢測的視覺AI服務開始，然后進入煉鋼核心的工藝優(yōu)化，利用智能化的參數(shù)調優(yōu)模型，為企業(yè)帶來一年1700萬的直接效益，大大增加了企業(yè)擁抱數(shù)字化轉型的信心；
在生命科學領域，阿里云為華大基因可伸縮性云平臺架構，每天處理測序數(shù)據(jù)幾十TB，幫助后者實現(xiàn)22小時內完成千人基因組分析的生產提升。
所有這些案例都會像毛細血管一樣，通過算力的推動最終匯聚在中國數(shù)字經濟的主脈中，成為我們跨入經濟新周期的生產資料。同時，它們也是國別算力戰(zhàn)爭的各個對壘點，是影響總戰(zhàn)局的關鍵因素。
03 結語：一場穿越周期宿命的挑戰(zhàn)
一言以蔽，以智能云計算為重要內核的算力戰(zhàn)爭，本質上是全球經濟穿越衰退周期的必由之路。和歷史上每個長波經濟周期一樣，這是必然要穿越過的宿命挑戰(zhàn)。
從第一次科技革命至今，時間跨度將近250年。約60年康波周期嵌入，人類社會經歷了4輪完整的經濟產業(yè)周期，分別對應著人類社會的機械化、電氣化、信息化、網絡化進程。
從1998年至今，各類經濟危機在亞太、歐美相繼爆發(fā)，全球經濟已進入第4輪長周期的下行周期。歷史告訴我們，每一輪周期都有上行期和下行期，后者往往會孕育新一代產業(yè)變革。
一如凱文·凱利所言：“科技在本質上有所偏好，使得它朝往某種特定方向”。移動互聯(lián)網經濟之后，智能算力經濟已經呈現(xiàn)出解鎖當前經濟周期的應然與必然性，它將成為新一輪科技和產業(yè)革命的核心生產力。
這場面向未來至少30年的“算力戰(zhàn)爭”，雖然中國產業(yè)經濟已經具備了先發(fā)競爭優(yōu)勢，但不可否認的是，我們面臨的競爭劣勢與優(yōu)勢一樣清晰可見——主要集中在芯片半導體所處的硬件基礎層領域。就像每一次智能硬件的革命性變化離不開產業(yè)環(huán)境的真實需求一樣，可以預期，作為算力之母的中國半導體產業(yè)，也需要完成新的協(xié)同式進化。
從“CPU”進化到“CIPU”，“中國算力力量”正跨出重要的一步。
原文標題 : 算力戰(zhàn)爭
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