摘要
数字经济时代，算力逐渐成为新的生产力，将助力智能革命、赋能数实融合，全面促进经济社会发展。当前阶段，大国和大企业参与为主的全球算力竞争不断加剧，我国面临单点性能不足、供需衔接不当等瓶颈以及关键技术受制于人等挑战。下一步，建议系统加强技术研发、基础设施、产业应用、人才培养，以确保在全球算力竞争中取得领先。
01算力的经济特性和战略价值
算力即计算能力。从技术角度来看，算力是一门综合交叉学科，主要包括基于计算技术的“算力”、基于数据存储技术的“存力”和基于网络通信技术的“运力”。从产业角度来看，算力是信息产业的重要组成部分，主要包括计算、数据存储和网络通信行业。从基础设施角度来看，算力是“新基建”的重要内容，主要包括数据中心、智算中心、超算中心等算力、存力基础设施，以及数据通信网络等运力基础设施。数字经济时代，算力的重要性已被提升到新的高度。
（一）经济特性
算力具有高垄断性、规模效应、高风险性等经济特性，共同决定了算力的国际竞争是大国和大企业参与为主的竞争，而更强的资金和技术实力、更丰富的应用场景则是构筑算力竞争优势的前提。
一是算力具有高垄断性。算力技术的发展与摩尔定律相呼应，随着晶体管尺寸逐渐缩小，制造过程变得更加复杂和昂贵。此外，现代算力竞争涉及新材料、3D集成、光学计算和量子计算等前沿领域。这意味着算力资源将被少数拥有尖端技术和足够资本的企业垄断。
二是算力具有规模效应。集中化部署和标准化管理可有效降低单位算力成本。同时，随着用户规模的扩大、应用场景的丰富，将提升算力资源利用效率，进一步放大规模效应，进而巩固行业领导者的地位。以AMAZON为例，依托规模和技术优势，通过提供更为优质、低价、多元化的算力服务，目前已占据全球近一半的云计算基础设施市场份额。
三是算力具有高风险性。一方面，算力相关的技术进步快，技术路线充满变数。一旦出现颠覆性的技术，前期的技术研发和基础设施投入可能全部作废。另一方面，虽然算力系统或算力网络的构建需要大规模的投资和长期建设，但仅从数据中心看，其建设并没有太高的规模门槛，而大量私有性、区域性的数据中心建设会造成产能过剩和竞争过度问题。
（二）战略价值
随着新一轮科技革命加速演进，算力将助力智能革命、赋能数实融合，全面促进经济社会发展。根据权威机构测算，算力指数平均每提高1点，国家的数字经济和GDP将分别增长3.6‰和1.7‰。未来，算力将逐步取代电力，成为数字世界的核心能源。正如工业经济模式下，人均用电量和人民生活质量直接相关，人均算力将成为衡量未来国家或地区、企业综合竞争力的重要指标。
一是算力助力智能革命。算力向下扎根于数据，向上支撑着算法，是驱动通用人工智能发展的核心动力，有助于提高科研效率、降低科研不确定性。根据《经济学人》相关研究显示，2023年99%以上的研究领域都出现了与AI相关的成果。而这些成果取得的本质原因就是在算力和数据基础之上算法对高维函数处理能力的大幅提升。同时，通用人工智能的发展，也反向驱动了算力的进步。根据人工智能研究组织Open AI测算，2012年开始，全球AI大模型训练算力呈现指数增长，平均每3.43个月便会翻一倍，目前已扩大30万倍。
二是算力赋能数实融合。当前阶段，传统产业和传统产业发展方式接近天花板，随着算力的不断提升和应用场景的不断丰富，将助力破解传统产业增速缓慢的困境，提高实体经济的生产效率和创新能力。根据工信部预测，2023年我国算力产业规模将超过3万亿元，年均增速超30%，算力正加速向政务、工业、交通、医疗等各行业各领域渗透。
02全球算力竞争态势分析
当前阶段，人工智能、数字孪生、元宇宙等新兴领域的强势崛起，推动全球算力进入新一轮快速发展期。根据信通院测算，2022年全球算力总规模达到906EFLOPS，增速达到47%；预计未来五年全球算力规模将以超过50%的速度增长。与此同时，大国和大企业参与为主的全球算力竞争不断加剧。
（一）智算等领域竞争加剧
全球算力竞争日趋激烈，算力优势逐渐向大国和大企业汇聚，我国算力发展面临新的挑战。
从国家层面来看，美国、中国、日本和欧盟在全球算力竞争中占有优势。算力已成为各国抢占发展主导权的重要手段，美西方发达国家均发布相关国家战略和政策，加大对本土产业链供应链培育和保护力度，限制关键材料、计算芯片、设计App、制造设备等出口，以维持算力竞争优势。特别是近期，全球芯片战争不断加剧，美国对我国的AI芯片禁令持续升级，设立了针对算力性能密度的出口门槛。
从产业层面来看，生成式AI带动全球智能算力需求爆发式增长，市场投资焦点正迅速向AI、新型数据中心架构等领域转移。与此同时，美国科技巨头在全球算力、特别是智能算力的竞争中已居于领导地位，并呈现进一步集中化趋势。以英伟达为例，凭借其产品性能和生态优势，该企业在全球GPU市场已取得了垄断地位。据统计，英伟达2023年二季度的营收增幅超过60%，在全球市场份额已突破80%。
（二）我国算力发展存在问题
得益于相关政策支撑和超大规模市场优势，我国在算力技术研发、基础设施建设和产业生态培育等方面拥有独特的优势，是全球算力竞争的重要参与者。根据信通院测算，截至2023年8月，我国算力总规模达197EFLOPS（每秒1.97万亿亿次浮点运算），已位居全球第二，但人均算力尚低。从算力长远发展来看，我国建设算力强国还面临“三个问题”。
一是单点性能发展面临制约，是未来算力发展的直接制约。随着中心级数据中心规模持续增大，土地、能源等面临制约，如京沪粤城市核心区新建数据中心政策收紧，部分地区拉闸限电。同时，受到摩尔定律发展限制，单芯片处理能力提升放缓，单节点性能将触碰“天花板”。
二是算力供需衔接存在困难，是未来算力发展的主要瓶颈。受我国经济、社会发展格局影响，全国范围内分散部署的算力资源与东部地区较为集约的算力需求不能完全匹配。同时，受算力节点通过网络灵活高效调配资源能力的制约，导致供需衔接不当，进而出现“资源闲置”和“算力难求”现象并存。
三是算力关键技术受制于人，是未来算力发展的最大挑战。一直以来，国家高度重视算力技术、产业发展，国内企业持续加大研发投入，材料、微电子、集成电路设计、分布式系统等已取得较大突破，自主化能力不断提升，但我国在处理器、存储器、模拟芯片等关键技术方面以及智能算力等领域发展方面与国际先进水平相比差距显著。
03我国算力创新发展建议
近年来，国家发挥新型举国体制优势，持续加强对算力技术研发和基础设施建设的资源投入。下一步，应当从技术研发、基础设施、产业应用、人才培养等多个维度着手，构筑算力竞争优势。
一是加强算力关键技术研发与创新。要坚持自主可控发展，聚焦高端芯片等关键领域和薄弱环节，集中力量研发具有自主常识产权的算力技术，突破算力性能瓶颈。同时，要注重算力标准体系建设，统筹不同技术路线、不同规模、不同应用的算力发展布局，确保算力系统性突破。
二是统筹算力网络建设与布局。要发挥我国网络时延优势，积极促进算网协同互促，实现算力资源区域联动、高速智能，加快数据流通、价值传递，全面支撑科研创新、数实融合等场景应用。
三是推动算力产业集群化发展与应用。发挥运营商、云计算服务商等优势企业力量，引领算力产业链上下游合作，促进算力跨领域、跨行业应用，培育构建完整的算力产业生态，以用促研带动算力创新发展。同时，要积极推动算力标准化、通用化发展，开展多元算力测试验证促进产业链成熟。
四是培养算力相关复合型人才。算力竞争优势的构建，离不开人才优势的形成。要做好相关学科建设，深化学科理论、物理建模、数值算法、并行App实现、硬件支撑等多学科合作，培养基础研究型算力人才；推进校企合作，培养创新应用型算力人才；鼓励国际交流与合作，集聚全球算力领域顶尖人才。
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审稿：战略与产业研究所 | 宋镇亮
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卢晓慧 战略与产业研究所 就职于中国移动研究院，主要从事企业战略等领域研究工作。
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发表于 2023-10-31 17:55:11
