“東數(shù)西算”是我國(guó)為促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展、建設(shè)數(shù)字中國(guó)而推動(dòng)實(shí)施的一項(xiàng)國(guó)家戰(zhàn)略工程。算力和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展日益呈現(xiàn)一體共生趨勢(shì)，網(wǎng)絡(luò)從連接算力演進(jìn)為動(dòng)態(tài)感知算力、可定制承載算力，實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)計(jì)算隨需隨算，算力無(wú)處不在。
數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)算力網(wǎng)絡(luò)提出重大挑戰(zhàn)
ChatGPT的出現(xiàn)讓“算力網(wǎng)絡(luò)”這一概念受到越來(lái)越多的關(guān)注，但美國(guó)通過(guò)限制相關(guān)技術(shù)和高端芯片的出口不斷對(duì)我國(guó)進(jìn)行擠壓，企圖通過(guò)5納米、7納米等高端GPU（圖形器處理）芯片對(duì)中國(guó)禁運(yùn)，讓中國(guó)的算力尤其在智能算力方面永遠(yuǎn)落后于美國(guó)。面對(duì)這種情況，我們不僅要盡快突破算力網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵核心技術(shù)，更要找到適合自身國(guó)情的算力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展路徑。
以ChatGPT-3為例，它有1750億個(gè)參數(shù)，其訓(xùn)練使用了微軟的人工智能計(jì)算系統(tǒng)，該系統(tǒng)由1萬(wàn)個(gè)V100GPU和28.5萬(wàn)個(gè)CPU組成，每個(gè)GPU服務(wù)器擁有400Gb/s的網(wǎng)絡(luò)性能，這樣才能滿足訓(xùn)練所需約3640PF-days（即假如每秒計(jì)算一千萬(wàn)億次，需要計(jì)算3640天）的算力。由于美國(guó)高端人工智能芯片禁售，我國(guó)若要滿足如此龐大的算力需求，除阿里、騰訊等大算力中心有這樣的能力外，對(duì)于普遍需要大模型訓(xùn)練的單位而言，比較現(xiàn)實(shí)的路徑就是把多個(gè)分散的數(shù)據(jù)中心通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，形成算力集群，開(kāi)展協(xié)同計(jì)算、并行計(jì)算等來(lái)彌補(bǔ)單個(gè)數(shù)據(jù)中心算力不足的劣勢(shì)。
然而，數(shù)據(jù)中心之間的連接和海量數(shù)據(jù)的傳輸又對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出更高的要求，即要能實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)距離無(wú)損數(shù)據(jù)傳輸。國(guó)際上做過(guò)相關(guān)試驗(yàn)，在算力網(wǎng)絡(luò)條件下，如果丟包率大于1%，傳輸效率將下降50%；如果丟包率大于2%，傳輸效率則將接近于0。這對(duì)我們實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離無(wú)損傳輸提出很大挑戰(zhàn)，因此，我們建議利用確定性網(wǎng)絡(luò)，并結(jié)合RDMA（遠(yuǎn)程直接數(shù)據(jù)存?。┑葻o(wú)損傳輸技術(shù)來(lái)提升國(guó)家整體算力和網(wǎng)絡(luò)資源效能。
確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成為推動(dòng)算力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的關(guān)鍵
確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到國(guó)際同行的認(rèn)可，相關(guān)研究也有很多。例如，IETF（國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組）在2015年10月成立DetNet（確定性網(wǎng)絡(luò)）工作小組，側(cè)重研究為網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)傳輸提供確定性延遲、丟包、抖動(dòng)以及高可靠性的標(biāo)準(zhǔn)和能力；3GPP（第三代合作伙伴計(jì)劃）于R16、R17、R18標(biāo)準(zhǔn)先后支持IEEE（電氣與電子工程師協(xié)會(huì)）TSN （時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)）協(xié)議的5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，確立5G系統(tǒng)的確定性機(jī)制并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化；美國(guó)能源部、國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）等組織也都制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)方面，中國(guó)信息通信研究院聯(lián)合國(guó)內(nèi)多家網(wǎng)絡(luò)相關(guān)單位共同組建的網(wǎng)絡(luò)5.0產(chǎn)業(yè)和技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟，開(kāi)展DIP（確定性IP）研究；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟啟動(dòng)“時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）產(chǎn)業(yè)鏈名錄計(jì)劃”。
確定性網(wǎng)絡(luò)正成為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心，也是我國(guó)在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“換道超車”的重要?dú)v史機(jī)遇。那么，如何實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的確定性服務(wù)能力呢？這就需要一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)?；舅悸肪褪前丫W(wǎng)絡(luò)軟硬件設(shè)備進(jìn)行解耦，將網(wǎng)絡(luò)資源盡量開(kāi)放，功能細(xì)化，變成可重構(gòu)、可調(diào)度的模塊，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的靈活調(diào)度控制和按需配置?；诖?，我們?cè)谌蚵氏忍岢?ldquo;服務(wù)定制網(wǎng)絡(luò)（SCN）新型網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)”，在網(wǎng)絡(luò)承載、網(wǎng)絡(luò)控制、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)三個(gè)平面實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)核心技術(shù)突破，改變傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP協(xié)議僵化和不可控問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)的自主可控和發(fā)展主動(dòng)權(quán)。
而這個(gè)架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)需要有一個(gè)大網(wǎng)的操作系統(tǒng)，它就像網(wǎng)絡(luò)的“超級(jí)大腦”一樣，能對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和分析，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合控制，從而確保網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力確定性可控。我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大網(wǎng)操作系統(tǒng)目前已在400多個(gè)城市、1100多個(gè)節(jié)點(diǎn)的骨干網(wǎng)上穩(wěn)定運(yùn)行了5年。
在大算力場(chǎng)景下，確定性網(wǎng)絡(luò)在滿足數(shù)據(jù)高速、遠(yuǎn)距離、無(wú)損傳輸需求方面具有明顯的優(yōu)越性。從未來(lái)網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)設(shè)施（CENI）現(xiàn)網(wǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，基于確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的傳輸效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如相較于FTP（文件傳輸協(xié)議）效率可提升36倍，相較于QUIC（快速UDP網(wǎng)絡(luò)連接）效率可提升15倍，且對(duì)于線路延時(shí)、丟包的魯棒性更好。因此，確定性網(wǎng)絡(luò)將成為支撐大算力應(yīng)用高速傳輸?shù)膱?jiān)實(shí)底座。
確定性網(wǎng)絡(luò)正在助力數(shù)字經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展
實(shí)際上，目前相關(guān)團(tuán)隊(duì)正在規(guī)劃將確定性網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在“東數(shù)西算”工程項(xiàng)目中，依托未來(lái)網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)設(shè)施建設(shè)連接“東數(shù)西算”八大樞紐節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)中心的“確定性新總線”，項(xiàng)目完成后將極大地提升我國(guó)算力資源使用效率，為電力、氣象、能源等重大應(yīng)急安全領(lǐng)域提供安全、可靠、高效的網(wǎng)絡(luò)支持能力，助力我國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展和碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
ChatGPT的出現(xiàn)加速了人工智能大模型時(shí)代的到來(lái)，未來(lái)每個(gè)行業(yè)，甚至每個(gè)企業(yè)都可以擁有自己的大模型，這要求網(wǎng)絡(luò)能夠提供全域確定性服務(wù)能力。目前，我國(guó)已基于未來(lái)網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)設(shè)施構(gòu)建了覆蓋全國(guó)35個(gè)城市的廣域確定性網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)跨一萬(wàn)公里數(shù)據(jù)傳輸，端到端的時(shí)延抖動(dòng)小于50微秒，做到零丟包、不亂序，可為將來(lái)不同行業(yè)、不同場(chǎng)景下的大模型訓(xùn)練提供確定性網(wǎng)絡(luò)支撐能力，大大提升了大模型的生成效率。
此外，確定性網(wǎng)絡(luò)還可為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)、元宇宙、科學(xué)研究等典型場(chǎng)景提供高效的網(wǎng)絡(luò)支撐能力。以“中國(guó)天眼”——500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）為例，當(dāng)前，F(xiàn)AST每小時(shí)產(chǎn)生超過(guò)7TB的巡天數(shù)據(jù)，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算處理能力都帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)依托未來(lái)網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)設(shè)施，建立算網(wǎng)融合的FAST巡天科研環(huán)境，協(xié)助FAST團(tuán)隊(duì)突破海量科學(xué)原始數(shù)據(jù)的快速傳輸、高通量計(jì)算難題，極大地提升了技術(shù)創(chuàng)新效率。
面對(duì)互聯(lián)網(wǎng)下半場(chǎng)發(fā)展，即從消費(fèi)領(lǐng)域進(jìn)入實(shí)體經(jīng)濟(jì)的歷史機(jī)遇期，確定性網(wǎng)絡(luò)有望解決傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)擁塞無(wú)序的問(wèn)題，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)從“盡力而為”到“確保所需”的技術(shù)體系變革。希望我們能抓住這一重大機(jī)遇，不斷突破確定性網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)，不斷發(fā)展完善確定性網(wǎng)絡(luò)相關(guān)產(chǎn)業(yè)生態(tài)，實(shí)現(xiàn)核心標(biāo)準(zhǔn)、芯片、設(shè)備的自主可控，引領(lǐng)算力網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展。
