什么是算力网络？（文末赠书福利）

春秋战国时期的算筹，如今演变成了覆盖全国的算力网络，这场跨越千年的算力革命正重塑我们的生产和生活方式。

从史前的结绳记事，到古代的算筹算盘，再到现代的超级计算机以及数据中心，人类对算力的追 求从未停歇。

如今，一场更深刻的变革正在发生：我们不再仅仅追求单台计算机的更快速度，而是开始编织一张名为 “算力网络” 的智能巨网，让算力像电力一样流动起来。

算力已成为衡量国家经济活力的新标尺。国际数据公司的报告指出，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3.5‰和1.8‰。而算力网络，正是将这种生产力变为普惠资源的关键。

算力发展脉络：从结绳记事到算力网络

算力，即计算能力，是设备或系统处理数据、执行计算任务的能力度量。

从历史维度看，算力发展经历了从原始工具到现代网络的漫长演进：人类早期通过结绳记事、算筹、算盘等外部工具拓展计算能力；电子计算机的诞生标志着算力进入的全新阶段；而当前，算力网络正推动算力形态向协同化、社会化方向发展。

在现代信息技术中，算力通常以FLOPS（浮点运算次数/秒）为单位，衡量计算机系统在单位时间内完成的浮点运算次数。随着数字经济的发展，算力已与数据、算法共同构成数字时代的三大核心要素。

根 据计算任务特性与硬件架构差异，现代算力主要分为三大类： 基础算力、超算算力和智能算力 。

基础算力主要基于CPU处理器，支撑传统信息化应用和政务、金融等核心业务系统；超算算力则通过高性能计算集群，解决尖端科学领域的复杂计算问题，如气候模拟、天体物理等；智能算力则基于GPU、FPGA、ASIC等AI加速芯片，为机器学习和深度学习提供强大并行计算能力。

值得关注的是，中国信息通信研究院数据显示，2023年我国智能算力规模占比已超过50%，成为算力增长的主要驱动力。

随着摩尔定律遭遇物理极限 ，单点算力增长面临物理瓶颈，以5G为代表的通信基础设施与云计算技术的成熟，为算力与网络的深度融合创造了必要条件。在此背景下，算力网络应运而生，它通过整合网络、云计算、大数据、人工智能等关键技术，构建起新型一体化服务体系。

算力网络的核心价值在于突破单点算力的局限，通过网络化方式实现对全国算力资源的 智能编排与按需调度，从而满足社会各领域对算力日益增长的需求。这种“以网强算”的新型基础设施，正在重塑数字时代的算力供给模式。

算力网络：让计算像用电一样智能便捷

想象一下：你在家中用手机发号施令，数据的处理却在千里之外；企业无需自建昂贵的计算中心，就能随时获得所需的强大算力。这就是算力网络要实现的愿景——让计算能力像电力一样随处可得、按需使用。

算力网络的内涵体现在“以网调算、以网融算、以网强算”三个层面。通过通信网络对算力的感知、触达、编排和调度，在算力网络拓扑的任何接入点，为用户的计算任务灵活、实时、智能匹配最优算力资源。

第一层：“以网调算”让算力活起来。

就像现代物流系统能够实时追踪全国各地的车辆位置和货物状态，算力网络通过智能感知技术，时刻掌握着全国各地计算中心的“忙闲情况”。当东部地区计算需求激增时，系统会自动将部分任务调配到西部的计算中心，实现全国范围的“算力流转”。这不仅能避免某些计算中心“忙得冒烟”而其他中心“闲得发慌”，还能有效节约能源，降低计算成本。

第二层：“以网融算”让使用更简单。

现在的云计算服务，用户需要分别购买计算资源和网络带宽，就像要去超市分别购买面粉和水才能和面。而算力网络实现了“算网一体化”，用户只需提出计算需求，系统就会自动配好所需的计算和网络资源。以后甚至可以实现“算力随选”——你的计算需求直接通过网络发送，系统自动为你匹配最优的计算资源。

第三层：“以网强算”让体验更卓越。

通过网络技术的创新，算力网络还能显著提升计算体验。比如远程手术、自动驾驶等场景需要极高的实时性，算力网络能够像设置“VIP通道”一样，为这些关键任务提供专属保障。又如虚拟现实、在线设计等应用需要大带宽支撑，算力网络可以智能调配资源，确保画面流畅不卡顿。

那么问题来了，在算力网络的背后，有哪些技术支撑呢？

智能无损网络：打造“零拥堵”的信息高速公路。传统网络就像普通道路，车多了会堵车，数据包可能会丢失。而智能无损网络通过创新技术，实现了数据传输的“零丢包”，特别适合AI大脑训练等需要海量数据交换的场景。

算力感知技术：给计算资源装上“状态显示器”。这项技术让网络能够实时“看到”每个计算中心的负载情况、能耗状态等信息，就像为每个计算资源安装了智能手环，随时监测其“健康状况”。

异构计算技术：让不同的计算芯片协同工作。就像一支交响乐团，不同的乐器各司其职却又完美配合。算力网络能够智能调度CPU、GPU等不同类型的计算芯片，让它们发挥各自特长，共同完成复杂任务。

确定性网络技术：打造“准时必达”的快递系统。对于工业控制、远程手术等对时延极其敏感的应用，确定性网络技术能够确保数据传输的极致准时性，就像特快专递一样，保证关键数据在规定时间内准确送达。

在智慧医疗领域，算力网络让偏远地区的医院也能实时调用顶级医疗中心的AI诊断系统，为患者提供专家级的诊疗服务。在科研领域，研究人员可以轻松调用全国各地的超级计算机，加速新药研发、天气预报等复杂计算任务。

这些技术创新正在让“算力如水电网一样便捷”的愿景逐步成为现实。随着5G-A和未来6G技术的发展，算力网络将深入千行百业，为数字化转型提供坚实支撑。

算网融合：从协同到一体的演进 计算和网络的关系，就像两个原本陌生的人如何一步步成为默契十足的黄金搭档。这个过程我们称之为"算网融合"，它正在经历从初步协同到深度融合，最终走向一体共生的三个阶段。 第一阶段：算网协同——如同"合租的室友"。

这一阶段的计算和网络，就像两个合租的室友。他们住在同一个房子里，各自做着自己的事情，但需要互相配合。具体来说，计算和网络有各自独立的管理系统，需要人为设定规则来协调彼此，比如先购买网络带宽，再配置计算资源。配合效率完全取决于事先规划的精细程度。

这个阶段就像你在家办公时需要先办理宽带，然后购买电脑，再手动设置连接。如果网络卡顿了，你得自己检查是宽带问题还是电脑问题。目前的云计算服务大多处于这个阶段，计算和网络可以协同工作，但需要用户自己充当"协调员"。

第二阶段：算网融合——升级为"亲密搭档"。

进入这个阶段，计算和网络的关系升级为亲密的工作搭档。他们共享一个"大脑"，能够实时沟通，自动配合。这个智能系统就是我们所说的"算网大脑"，它如同一位出色的项目经理，能够同时掌握计算资源和网络状态的全面信息。

当你提交一个计算任务时，这个系统会自动为你选择最优组合：根据任务紧急程度决定使用哪个地域的计算中心，根据数据量大小智能分配网络带宽，还会根据成本要求选择最经济的资源组合。这就像使用智能导航系统，你只需输入目的地，系统就会综合考虑实时路况、收费标准、预计时间，为你推荐最佳路线。

第三阶段：算网一体——最终"融为一体"。

这是算网融合的终极形态，计算和网络将不再区分彼此，真正融为一体。最具革命性的特点是"算力路由"，未来的网络报文会自带"计算需求说明书"，网络设备在传输数据的同时，就能理解数据需要什么样的计算处理。

这就好比寄送一个"智能包裹"。现在的数据包裹就像普通快递，只写着收件地址。而未来的数据包裹会自带详细的"加工要求"，明确说明需要什么样的计算资源、时间要求和预算限制。网络会自动寻找满足条件的计算节点，实现真正的"即插即用"。

这场演进的核心目的是打破"算力孤岛"。目前很多计算中心就像孤立的小岛，无法有效共享资源。算网融合将把这些岛屿连接成"算力大陆"，大幅提升资源利用率。同时，自动驾驶、远程手术、元宇宙等新兴应用对计算和网络的协同提出了极高要求，只有算网一体才能为这些应用提供稳定可靠的支撑。

最终目标是让算力使用变得像用电一样简单。你只需"插上插头"接入网络，就能获得所需的计算能力，完全不用关心资源从哪里来、如何调度。

目前，我们走到哪一步了？

答案是，我们正处在从算网协同向算网融合过渡的关键时期。国内运营商已经在一些区域实现了初步的算网融合服务，比如中国电信在长三角地区推出的"算力随选"服务，中国移动构建的全国一体化算力调度体系等。各大云服务商也开始提供算网融合套餐，让用户体验更智能的资源分配方式。

这场从"手拉手"到"心连心"的进化，正在让算力服务变得越来越智能、便捷。就像电力网络从孤立电厂发展到全国电网一样，算力网络正在经历着类似的变革，最终将为每个人带来触手可及的强大算力。

多元应用：从“东数西算”到赋能东盟

算力网络正悄然打通地域界限，让东部数据在西部计算，中国技术为东盟赋能。从中国的“东数西算”工程到中国—东盟人工智能合作，算力网络正在重塑区域乃至全球的数字经济格局。

全国算力标识系统已实现31个省区市全线贯通，相当于给散落各地的算力资源上了统一的“身份证”，真正实现了“一池共享、一网互联”。这解决了长期以来困扰行业的资源标准化难题，让找算力的门槛和成本显著降低。

“东数西算”可以被理解为国家级的“算力调度”工程。东部地区数据产生量大，但土地、能源成本高；西部地区可再生能源丰富，能够提供更经济、绿色的算力支持。

这一工程通过构建全国一体化算力网，实现东西部算力协同调度，提升算力资源使用率。它赋能的新型工业化、农业现代化、旅游产业化乃至低空经济等领域，通过网络运载、算网融合能力，立足本地，服务全国。

中国算力互联网消费级用户规模已近千万，人工智能领域用算量位居首位，工业计算、视频渲染、科学计算等场景用算量均呈持续攀升态势。

今年9月，科技部发布《面向东盟人工智能赋能发展科技能力提升行动三年工作方案（2025-2027）》，提出建设中国—东盟人工智能合作网络，成立中国—东盟人工智能算力联盟，为东盟各国提供普惠便捷的算力服务。这种合作模式创新性地采用了协同研发与集成应用的路径，通过构建“算力支撑—技术输出—生态共建”的良性循环，推动合作从单纯的技术输出，向生态共建、普惠共享的新模式升级。

中国—东盟算力合作只是第一步，未来可能扩展到“一带一路”更多国家，为更广阔区域的数字化发展注入新动能。

未来展望：10万倍算力增长与AGI变革

随着算力与网络技术融合持续走向纵深，算力网络正从愿景走向现实。到2030年，将形成一体化的新型信息基础设施，以网络整合和组织全国算力并按需调用。

算力网络的未来发展空间广阔。到2035年，全球社会整体算力规模有望实现高达10万倍的增长。通用人工智能（AGI）将成为未来十年最具颠覆性的技术引擎，成为具备自主感知、推理和决策能力的“智能协作者”。

数字经济的未来正在被算力网络重新定义。就像电力网络彻底改变了人类社会能源使用方式一样，算力网络正在重塑我们的生产和生活方式，让智能计算能力成为触手可及的社会基础资源。

— End

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目 录

第1章　算力网络的由来 1

1.1　算力发展 2

1.1.1　通用算力 4

1.1.2　高性能算力 8

1.1.3　智能算力 9

1.1.4　量子算力 14

1.1.5　算力云化 16

1.2　网络发展 18

1.2.1　移动网络发展 19

1.2.2　传输网络发展 22

1.2.3　IP网络发展 26

1.2.4　数据中心网络发展 27

1.3　国家或地区政策新要求 29

1.3.1　加快建设新型基础设施 30

1.3.2　数字中国整体布局规划 31

1.3.3　算力基础设施高质量发展行动计划 32

1.3.4　全国一体化算力网 33

1.4　产业环境需求 34

1.5　算力网络应运而生 37

第2章　算力网络的概念 39

2.1　什么是算力网络 40

2.1.1　算力网络的定义和内涵 40

2.1.2　算力网络与云计算、云网融合的关系 42

2.2　算力网络的发展目标 42

2.2.1　算力泛在 42

2.2.2　算网共生 43

2.2.3　智能编排 43

2.2.4　一体服务 43

2.3　算力网络体系架构 44

2.3.1　基础设施层 44

2.3.2　编排管理层 45

2.3.3　运营服务层 45

2.4　算力网络的演进 45

2.4.1　阶段一：泛在协同 45

2.4.2　阶段二：融合统一 47

2.4.3　阶段三：一体内生 48

第3章　分布式云 51

3.1　算力泛在 52

3.1.1　分布式云的概念与特点 52

3.1.2　技术架构 53

3.1.3　服务能力 55

3.1.4　关键技术 57

3.2　算力多样 60

3.2.1　云主机 61

3.2.2　裸金属服务器 68

3.2.3　容器 70

3.2.4　块存储 75

3.2.5　对象存储 78

3.2.6　文件存储 82

第4章　高性能计算 88

4.1　概念与特点 89

4.2　技术架构 90

4.2.1　HPC集群系统 90

4.2.2　HPC软件架构 92

4.3　应用场景 94

4.3.1　气候与环境预测领域 94

4.3.2　核电工程领域 95

4.3.3　工业和工程领域 95

4.4　发展趋势 96

第5章　智算中心 98

5.1　概念、特点及意义 99

5.2　智算中心的核心组成 100

5.2.1　总体框架 100

5.2.2　基础设施 101

5.2.3　智算平台 110

5.2.4　模型服务平台 116

5.2.5　安全与隐私保护 119

5.3　智算中心典型案例 125

5.3.1　中国移动智算中心（呼和浩特） 125

5.3.2　阿里云张北超级智算中心 127

5.3.3　鹏城云脑Ⅱ 128

5.3.4　Meta AI集群 129

5.4　智算中心在各行各业的成功应用 131

5.4.1　AIGC 131

5.4.2　自动驾驶 132

5.4.3　天气预报 133

第6章　量子计算 135

6.1　量子计算概述 136

6.1.1　量子计算概念与特点 136

6.1.2　量子计算机基础架构 137

6.1.3　量子计算政策布局 138

6.2　量子计算发展现状 139

6.2.1　量子计算硬件发展现状 139

6.2.2　量子计算软件发展现状 141

6.2.3　量子计算云平台发展现状 142

6.3　量子计算应用场景 143

第7章　无所不达的网络 145

7.1　6G网络 146

7.1.1　更广泛的覆盖 149

7.1.2　感知融合 150

7.1.3　AI赋能 151

7.1.4　可持续性 152

7.1.5　互操作性 153

7.1.6　高精度定位 153

7.2　400G传输网络 154

7.2.1　单载波 154

7.2.2　双载波 155

7.2.3　四载波 155

7.3　SRv6 IP网络 156

7.3.1　简化控制协议 156

7.3.2　高扩展性 157

7.3.3　良好的网络编程性 157

7.3.4　更高的网络可靠性 158

第8章　从算网协同到算网融合 159

8.1　现阶段：算网协同 160

8.1.1　业务需求 160

8.1.2　发展现状 163

8.1.3　典型应用场景 167

8.2　算网融合 170

8.2.1　演进总体思路 170

8.2.2　算网大脑定位 170

8.2.3　算网大脑功能架构 171

8.3　算网大脑支撑任务式服务创新 175

8.3.1　任务式服务模式 175

8.3.2　任务式服务举例：中训边推 176

8.3.3　任务式服务举例：数据快递 178

第9章　绿色与安全 180

9.1　低碳节能构筑绿色算网 181

9.1.1　绿色算网面临的挑战与达成目标 181

9.1.2　绿色算网的关键技术举措 182

9.2　一体化端到端防护打造安全算网 188

9.2.1　算力网络面临的安全挑战 188

9.2.2　算力网络安全目标 190

9.2.3　算力网络安全技术体系 191

9.2.4　算网安全展望 195

第10章　算力网络赋能千行百业 197

10.1　算力网络支撑“东数西算”国家布局 198

10.1.1　算力网络支撑“东数西存”场景需求 198

10.1.2　算力网络支撑“东数西训”场景需求 199

10.1.3　算力网络支撑“东视西渲”场景需求 200

10.2　算力网络提供数字新体验 201

10.2.1　算力网络深刻改变大众数字生活方式 201

10.2.2　算力网络提供多场景数字体验 203

10.3　算力网络构筑行业数智能力新基石 208

10.3.1　智慧交通，迈上交通强国新征程 208

10.3.2　智慧安防，开启城市治安新风尚 210

10.3.3　智慧天文，构建太空研究新范式 212

第11章　算力网络开创社会算力并网新模式与助力数据要素流通 214

11.1　算力网络开创社会算力并网新模式 215

11.1.1　背景与政策 215

11.1.2　算力并网理念 216

11.1.3　算力并网技术对接模式 217

11.1.4　业界算力并网实践 221

11.2　算力网络助力数据要素流通 225

11.2.1　背景与政策 225

11.2.2　数据要素流通的含义 227

11.2.3　数据要素流通典型案例 229

11.2.4　数据要素流通的难点与业界研究方向 235

11.2.5　算力网络助力数据要素高效、安全流通 238

第12章　算力网络现状及未来 243

12.1　产业现状 244

12.1.1　电信运营商牵头算力网络发展，算网服务转型升级 244

12.1.2　设备提供商延展新业态，设备形态一体融合 247

12.1.3　算力供给侧关注新联接，算力服务弹性高效 247

12.1.4　安全服务商把握新机遇，安全理念全面升级 248

12.2　标准现状 248

12.3　挑战与未来发展 250

12.3.1　挑战 250

12.3.2　未来发展 252

参考文献 253