錢德沛院士：算網(wǎng)融合與算智融合雙輪驅動，破局未來算力建設

通信世界網(wǎng)消息（CWW）9月25日，智創(chuàng)“新”北京暨2025（第二十二屆）北京互聯(lián)網(wǎng)大會在京舉辦。中國科學院院士錢德沛受邀出席并發(fā)表了題為《抓兩個融合，促算力建設》的演講。他表示，算網(wǎng)融合塑造了今日的算力基礎設施格局，而算智融合將定義未來計算。行業(yè)應建設一個具有高度內在智能、提供強大算力、滲透全社會、承載各領域應用的算力網(wǎng)絡，支撐國家的創(chuàng)新發(fā)展。

中國科學院院士錢德沛

歷史回望：算網(wǎng)融合奠定數(shù)字化社會根基

錢德沛首先回顧了算網(wǎng)融合四十余年的發(fā)展歷程。這一融合最初的驅動力源于對計算資源與軟件共享的迫切需求，上世紀80年代，美國NSFNET通過廣域網(wǎng)連接美國各地的超算中心，實現(xiàn)了算力在學術界的初步共享。隨著局域網(wǎng)的普及，計算機普遍聯(lián)網(wǎng)，機構內部、機構之間數(shù)據(jù)傳輸與共享的需求更加凸顯，成為推動融合深入的關鍵因素。進入上世紀末至本世紀初，搜索引擎、電子商務、物聯(lián)網(wǎng)、社交網(wǎng)絡等互聯(lián)網(wǎng)應用與服務的興起與普及，極大地深化了算網(wǎng)融合的程度。時至今日，算網(wǎng)融合已成功將計算機從昔日的孤立設備，轉變?yōu)槿缤娨话惆葱枋褂?、無處不在的社會基礎設施。

這一歷程的背后，是網(wǎng)絡、計算機及微電子等領域一系列關鍵技術突破的共同驅動。從ARPANET奠定分組交換基礎，到英特爾開啟微處理器和微計算機時代，再到高錕博士提出光纖理論及康寧公司制成低損耗光纖為高速通信鋪平道路，技術的協(xié)同進步構筑了算網(wǎng)融合的堅實底座。

我國積極抓住了算網(wǎng)融合的歷史機遇。錢德沛表示，自上世紀90年代中后期起，國家863計劃便前瞻性地支持了國家高性能計算環(huán)境和中國高速信息網(wǎng)（Cainonet）等重大課題。本世紀初連續(xù)實施四個高性能計算方向的重大項目，使我國超算能力躍居世界前列的同時，構建了基于互聯(lián)網(wǎng)的國家高性能計算環(huán)境“中國國家網(wǎng)格（CNGrid）”。CNGrid不僅創(chuàng)新了網(wǎng)絡計算應用模式，還研發(fā)了大規(guī)模應用軟件，推動了超算應用的普及。當前，“東數(shù)西算”工程將算網(wǎng)融合推向新高度，它不僅是實現(xiàn)“雙碳”目標、促進區(qū)域協(xié)調發(fā)展的關鍵舉措，更是構建創(chuàng)新型國家基礎設施的核心一環(huán)，通過八大樞紐、十大集群的布局，形成了覆蓋全國的先進算力網(wǎng)絡。

當下洞察：算智融合引領計算范式變革

錢德沛緊接著剖析了當前算智融合的需求與趨勢。過去，國家超算中心的核心應用集中于數(shù)值模擬，通過求解復雜數(shù)學模型模擬物理世界。而如今，人工智能已成為主流負載，大模型訓練、內容生成、具身智能等應用如火如荼?？茖W智能也日益彰顯其價值，在天氣預報、新材料發(fā)現(xiàn)等領域深刻變革傳統(tǒng)科研范式。

人工智能帶來了計算范式的根本性遷移：從基于數(shù)學模型的方程求解轉向數(shù)據(jù)驅動與AI賦能。后者雖在模型訓練階段耗費巨量算力，但推理速度非?？臁Ｖ档藐P注的是，人工智能應用對算力的需求極大，GPT-4參數(shù)達1.8萬億，算力需求相比GPT-3增長68倍。同時，人工智能需要特殊硬件支持，異構加速系統(tǒng)成為主流，當前全球前10的超級計算機中9臺采用此架構。

為適應不同應用需求，智能計算與超級計算正逐步分離，算力基礎設施形態(tài)也從單一的超算中心，發(fā)展為超算中心（支持數(shù)值模擬）、智算中心（支持人工智能）與云算中心（支持數(shù)據(jù)處理與互聯(lián)網(wǎng)服務）并存?！俺愫椭撬丬浖５牟煌觿×硕叩姆蛛x，這種分化雖能高效服務特定應用，但單一類型計算中心難以兼顧不同負荷的需求，給業(yè)界帶來了挑戰(zhàn)。”錢德沛講道。

錢德沛還強調，盡管中國在E級計算機上已取得領先，但向后E級時代邁進時，仍面臨性能提升放緩、能耗約束、大規(guī)模系統(tǒng)的可靠性約束、異構并行系統(tǒng)的可編程性約束等嚴峻挑戰(zhàn)，加之自2015年以來美國在高端處理器、高帶寬內存、先進制程、EDA工具等方面的持續(xù)封鎖，嚴重制約了中國高性能計算與人工智能產業(yè)的自主發(fā)展。

未來路徑：以“兩個融合”驅動算力建設破局

面對機遇與挑戰(zhàn)，錢德沛提出了以“兩個融合”促進算力發(fā)展的系統(tǒng)性思路：智算融合雙向賦能、面向領域通專結合、關鍵技術另辟蹊徑、實行敏捷自動設計驗證、軟硬協(xié)同優(yōu)化系統(tǒng)、通過模式創(chuàng)新普及應用。

一是智算融合雙向賦能。智能和計算不是替代的關系，而是相互補充，相互支撐的關系，目前AI僅可替代約30%的超算應用，無法完全解決精確計算問題。錢德沛介紹了智算融合雙向賦能的三種形式，其一是計算支持智能，發(fā)展GPU、AI加速器等高效支持AI的硬件，優(yōu)化大模型訓練與推理，實現(xiàn)軟硬件多層次協(xié)同創(chuàng)新。其二是智能改造計算，用AI優(yōu)化算力的調度、運維管理與能效，支持硬件與軟件的設計，提升計算機性能、能耗與可靠性。其三是算智融合，智能成為計算機的內在屬性和基本特征，提供智能化引擎與服務。

二是面向領域通專結合。通用系統(tǒng)成本低但性能與能效不足，專用系統(tǒng)性能高但批量小、價格高。未來超算應采用面向領域的深度異構體系結構，在處理器、節(jié)點與系統(tǒng)層面實現(xiàn)多層次異構。

三是關鍵技術另辟蹊徑。突破制造工藝封鎖，要發(fā)展Chiplet、晶圓級集成與3D封裝技術，以相對落后工藝制造高性能、低功耗芯片；攻克高速、低延遲互聯(lián)技術，探索硅光子與稠密波分復用光網(wǎng)絡，降低互聯(lián)能耗。

四是敏捷自動設計驗證。敏捷的系統(tǒng)設計驗證能力，是面向領域通專結合的基礎，不能快速設計、驗證處理器，不能高效研發(fā)系統(tǒng)軟件，柔性異構的體系結構無從談起，應充分利用大模型和AIGC的最新研究成果，推動處理器芯片和系統(tǒng)軟件的設計自動化。

五是通過模式創(chuàng)新普及應用。錢德沛提出“超算互聯(lián)網(wǎng)”理念，借鑒互聯(lián)網(wǎng)的成功經(jīng)驗來運營算力基礎設施。在國家超算基礎設施之上構建運營服務平臺，類似電商模式，使用戶能夠直接獲取應用軟件、計算流程乃至整體解決方案，并按實際使用量付費，改變傳統(tǒng)軟件許可模式。底層通過高速網(wǎng)絡連接國家超算中心，中層由多運營商提供多樣化算力服務，頂層通過標準、評測與監(jiān)控體系協(xié)調運行，最終實現(xiàn)算力服務的多樣化與應用的繁榮。

最后，錢德沛總結道，算網(wǎng)融合塑造了今日的算力基礎設施格局，而算智融合則將定義計算的未來，引領計算技術進入一個更具智能、更普惠、更高效的新紀元。長遠來看，超算與智算的界限應逐步淡化，最終實現(xiàn)計算的無界融合。業(yè)界應致力于建設一個具有高度內在智能、提供強大算力、滲透全社會、承載各領域應用的算力網(wǎng)絡，支撐國家的創(chuàng)新發(fā)展。