疫情加速中国智慧社会的到来

作者:王恩东(中国工程院院士)

今年新流行的肺炎对人类来说是一场普遍的灾难。新一代信息技术不仅在防疫过程中发挥了巨大的作用，也使我们越来越接近“智能社会”。许多人的生活和工作已经从线下转移到了线上。从早上醒来第一次查看疫情数据，检查同一航班上是否有明确诊断，到网上辅导、网上查询、新鲜送货；从远程打卡、在线招聘、在线会议到文档协作、工作提交，以及从离线到在线，这种流行病加速了社会智慧的进化。

1.疫情加速了中国经济活动的转型

这种流行病加速了在线经济活动的变化。企业选择在线工作，各种在线办公平台的用户数量呈指数级增长，超过1000万企业和2亿人在特定平台上共同工作。腾讯的会议系统仅在两个月前推出，当天就有超过1000万活跃用户。学校选择在线教学，有超过14万所学校和1.2亿学生在线上课。腾讯每天有超过140万名教师和2000万名中小学生在腾讯教室学习。工业和信息化部的数据显示，春节期间，移动互联网流量达到271.6万TB，同比增长36.4%。经济活动的在线变化使每个人都能在这个过程中体验到信息技术的价值和效率。

智能机器人帮助员工“寻求医疗建议”。新华社

第二个明显的变化是，社会服务和社会治理更加高效和智能。在疫情期间，运营商推出了“通信大数据旅行卡”，可以证明手机用户在14天内访问的地区。到目前为止，累计查询数量已经超过4.5亿。中铁为确诊病例提供保密查询服务。这些服务为社会防疫和控制提供了强有力的支持。腾讯、阿里和浪潮提供的健康代码已经在山东、北京、广东等省市相继推出，覆盖了几乎所有的旅游人群。可以预期，卫生法规将成为今后预防和控制传染病的必要手段。

就工业生产而言，去年中国的工业机器人占全球装机容量的36%。它们被用来建造数字车间和智能工厂，成为世界上最大的智能制造市场。预计今年中国智能制造市场将超过2200亿元，智能制造升级将进一步加快。

一个典型的例子是潮汐智能工厂。整个生产制造过程灵活、透明、可追溯。智能技术贯穿整个生产和制造周期，以实现相同的生产能力。员工数量减少50%，生产效率提高3倍，订单交付周期从18天缩短到5-7天。

通过使用智能工厂，浪潮确保了疫情期间工作和生产的快速恢复。2月1日，浪潮接到紧急防疫命令。2月2日，浪潮智能工厂复工，根据客户要求，迅速投产，并及时交付至防疫一线。如果是传统工厂，几乎不可能在一天内恢复生产，因为很难在短时间内带回数百名工人，而且整个国家在疫情期间处于控制之中。

2.智能计算中心是一个重要的基础设施

可见的是各种智能服务，不可见的是新的基础设施。支持社会智能转型的是我们一直在谈论的，云计算、大数据和人工智能是智能计算的核心。

在流行期间，腾讯和阿里每天都在扩展云计算资源，以支持视频会议、在线办公和其他业务。百度地图利用每天响应数千亿定位服务请求所产生的大数据，通过数据定位和分析来协助流行病学调查。浪潮智能工厂的各种智能设备，以及路径规划和图像识别等算法，也是高效恢复工作和生产的必要条件。

智能能源有助于建设一个美丽的中国。新华社

我们已经见证了智能计算在这场战争中扮演的重要角色。3月4日，中国决定加快人工智能和大数据中心等新基础设施的发展，这也加速了智能计算的发展。计算能力就是生产力。智能计算提升了生产力的三个要素，并最终推动人类社会的转型和升级。智能计算已经把工人从人类变成了人类和人工智能。工人可以显示出指数级的增长，并将数据转化为一种新的生产方式。从有形到无形，它一直在增长，使用得越多，越多的计算驱动的信息设备变成了生产工具。它也是指数增长，生产率得到了前所未有的解放。

随着生产力的提高，社会基础设施也在发生变化。农业时代的基础设施相对简单，即水利、交通等。在工业时代，我们熟悉铁路公共机器和电网。那么智慧时代肯定需要新的基础设施。

我们可以用电力基础设施做个类比。电力基础设施提供电力服务，其核心是发电场所，即发电厂，如三峡电站和大亚湾核电站。智能时代的新基础设施应该能够提供各种计算服务、数据服务和人工智能服务。那么它的核心就是计算能力的生产中心。

计算正在发展，从最初的数值计算逐渐演变为科学计算、关键计算和智能计算。每个计算都由相应的计算力中心支持。科学计算的力量中心是超级计算中心。承载当前企业应用、政府应用和个人应用的计算中心是众多不同类型的数据中心。目前，对人工智能计算的需求呈指数级增长，未来将占计算需求的80%以上。人工智能计算能力中心或智能计算中心将满足这一需求。

智能计算中心是智能时代最重要的计算能力生产中心和供应中心。它使用融合架构计算系统作为平台，数据作为资源。它能以强大的计算能力驱动人工智能模型对数据进行深度处理，不断生成各种智能计算服务，并以云服务的形式通过网络提供给组织和个人。它正成为经济和社会运行的重要基础设施。

3.开放标准、密集、高效和普遍包容

为了成为新基础设施的驱动力，智能计算中心必须满足以下三个基本要求:开放标准、集约高效、通用包容。开放标准要求智能计算中心从硬件到软件、从芯片到架构、从构建模式到应用服务都应该是开放和标准的。集约高效，要求智能计算中心的建设要超大规模，采用领先技术，确保自身的先进性。另一方面，普及型普惠公司要求智能计算中心充分发挥基础设施的社会价值，为公众服务。

首先是开放标准。开放的边界越来越宽，从最初的操作系统、数据库和中间件的开源，到云、大数据和算法框架等基础软件的开源，再到以Risc-V为代表的芯片和以OCP、ODCC为代表的计算硬件的开放。从软件到硬件，从芯片到数据中心，开放改变了信息产业的生产模式和应用服务模式，不断推动信息技术的发展，促进整个信息产业的生态繁荣。开源和开放信息技术是健康的信息技术。开源和开放的软硬件是智能计算中心建设的要求。

目前，几乎所有顶级互联网数据中心都大规模开放了计算服务器。通信、金融和能源等关键领域的顶尖企业也加入了这些开源组织，并将其应用于数据中心的建设。面向云计算、大数据、人工智能等场景的开源基础软件，如OpenStack、K8S、Hadoop、TensorFlow，已经成为智能计算中心软件平台的事实标准。超过80%的企业在其数据中心应用了开源软件技术。

开放计算的好处显而易见。以浪潮的一个大型数据中心客户为例，使用开放式计算架构可以节省30%的功耗，降低90%的系统故障率，增加33%的投资收益。此外，运行和维护效率提高了3倍以上，交付速度可达每天10，000台。

基础设施必须通过规模效应实现成本降低和效率提高，并且必须能够快速构建。这就要求智能计算中心的建设就像现在盖房子一样，使用预制的、标准化的、模块化的硬件来实现“装配式”建设。从标准化的节点单元到标准化的完整机柜，到标准化的微模块数据中心，再到整个智能计算中心，就像乐高积木一样，它们一层一层地组装起来，并快速构建。

作为一种基础设施，不同的智能计算中心需要相互连接。包括互操作性管理、统一调度分配、监控操作和维护；业务互联，包括网络连接、业务迁移等。；数据的相互流通、容灾、数据共享等。

超大规模的基础设施要求智能计算中心应该是密集和高效的。首先，智能计算中心应该被设计成一个具有先进概念的整体。从技术上讲，融合架构代表了数据中心架构的未来发展方向。融合架构的范围从1.0到2.0，实现了存储资源和异构计算资源的灵活组合。当前的融合架构正处于3.0阶段，即通过连接、汇聚和重构技术，实现不同计算资源的协同能力，通过软件定义实现自动服务感知和资源重构，从而大大提高计算的性能和效率。

在硬件层面，资源池是通过硬件重新配置实现的。中央处理器将与各种加速器如图形处理器、可编程门阵列、图形处理器等更紧密地结合在一起。并且异构计算芯片的集成将通过使用新的超高速内部和外部互连技术来实现，例如全互连的NVSwitch、CXL、开放CAPI等。中央处理器可以通过池化和融合实现灵活组合，并可以根据业务场景动态形成单向到多向的多个计算单元。异构存储介质，如NVMe、固态硬盘、硬盘等。，通过高速互连形成存储资源池。

在计算和存储资源池中，除了传统的中央处理器和图形处理器之外，可以应用更多新的计算芯片、存储介质和互连技术来进一步提高数据中心的处理能力。

例如，谷歌专门为人工智能设计的TPU芯片。与GPU相比，TPU使用低精度(8位)计算来减少每次操作中使用的晶体管数量，其速度是同一代CPU或GPU的15~30倍。同时，TPU也可以集中起来，实现TPU之间的高速互联，即TPUPOD，并对外提供TPU计算服务。

在存储方面，非易失性存储器DCPMM可以用作高速硬盘或标准存储器。当用作内存时，其单个内存容量最多可达512GB，推理操作的密度翻倍，单位操作的成本降低了近50%。

在互连方面，CXL、开放CAPI等异构芯片的高速互连技术，实现了中央处理器与设备、设备与设备的内存共享，实现了从理想到现实的高效共享智能计算中心建设。

在软件层面，通过软件定义，在可重构硬件资源池的基础上，通过灵活的组织，将不同的资源池组织成专业的服务器、存储和网络系统，实现资源的高效管理和调度，以及资源池中数据的灵活流动。当人工智能与软件定义相结合时，它赋予了软件定义更高的含义。在业务方面，实现了基于业务特性感知的智能资源调度，允许正确的资源在正确的地方执行正确的任务，就像我们所说的让正确的人做正确的事情。从管理的角度来看，实现了智能操作和维护，即智能计算中心的无人巡检和故障自愈。

智能能源平台助力农村智能电气化。新华社

软件定义的一个典型趋势是软硬件协同设计，专用芯片和现场可编程门阵列处理更多的业务负载，软件管理和调度更加智能。例如，基于FPGA和NVMe的资源池以硬件辅助虚拟化的方式为虚拟机实例提供接近硬件性能的计算、存储和网络功能。性能损失从传统软件模拟方式的50%降低到1%左右。在相同的条件下，人工智能的运行效率可以提高100倍。

绿色节能是一个永恒的话题。从传统的节点风冷到柜级冷板液冷，再到数据中心液冷的整体设计，结合余热回收、相变储能等循环节能技术，PUE可以实现1的目标，建设一个高效、清洁的绿色智能计算中心。

作为基础设施，智能计算中心应服务于公众，提供计算服务、数据服务和智能服务，并支持智能城市、智能制造、智能家庭和智能医疗等行业的智能转型。

然而，在行业用户的知识转化方面仍然存在巨大的技术差距。在这一差距中，存在着许多问题，如如何选择最合适的算法模型，如何从软件和硬件两个方面优化算法性能，如何高效快捷地开发和部署特定领域的智能算法等。为了弥合这些差距，智能计算中心有必要提供一个集成且易于使用的开放式服务平台。

基于智能计算中心先进的人工智能计算力基础平台、人工智能计算力调度平台和人工智能算法模型，构建人工智能开放服务平台，聚集和授权行业内人工智能应用开发者，加速行业内各种智能应用的发展，加速行业人工智能，加速行业人工智能。

因此，无论你能不能看到，智能计算中心就在那里，不断产生智慧时代的力量:计算能力。智能计算中心是我们这个时代的动力源。

新的基础设施给企业带来了巨大的发展机遇。抓住机遇会带来发展和增长。失去机会将导致淘汰。作为未来的能源，智能计算中心是赢得未来的关键。让我们携起手来，共同应对疫情带来的全球性挑战，尽快恢复经济快速发展。

光明日报(2020年4月30日，第16版)

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