“東數(shù)西算”是我國為促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展、建設(shè)數(shù)字中國而推動實施的一項國家戰(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，網(wǎng)絡(luò)從連接算力演進(jìn)為動態(tài)感知算力、可定制承載算力，實現(xiàn)在網(wǎng)計算隨需隨算，算力無處不在。
數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展對算力網(wǎng)絡(luò)提出重大挑戰(zhàn)
ChatGPT的出現(xiàn)讓“算力網(wǎng)絡(luò)”這一概念受到越來越多的關(guān)注，但美國通過限制相關(guān)技術(shù)和高端芯片的出口不斷對我國進(jìn)行擠壓，企圖通過5納米、7納米等高端GPU（圖形器處理）芯片對中國禁運，讓中國的算力尤其在智能算力方面永遠(yuǎn)落后于美國。面對這種情況，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情的算力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展路徑。
以ChatGPT-3為例，它有1750億個參數(shù)，其訓(xùn)練使用了微軟的人工智能計算系統(tǒng)，該系統(tǒng)由1萬個V100GPU和28.5萬個CPU組成，每個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（即假如每秒計算一千萬億次，需要計算3640天）的算力。由于美國高端人工智能芯片禁售，我國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，對于普遍需要大模型訓(xùn)練的單位而言，比較現(xiàn)實的路徑就是把多個分散的數(shù)據(jù)中心通過網(wǎng)絡(luò)連接起來，形成算力集群，開展協(xié)同計算、并行計算等來彌補單個數(shù)據(jù)中心算力不足的劣勢。
然而，數(shù)據(jù)中心之間的連接和海量數(shù)據(jù)的傳輸又對網(wǎng)絡(luò)提出更高的要求，即要能實現(xiàn)超長距離無損數(shù)據(jù)傳輸。國際上做過相關(guān)試驗，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。這對我們實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離無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損傳輸技術(shù)來提升國家整體算力和網(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)得到國際同行的認(rèn)可，相關(guān)研究也有很多。例如，IETF（國際互聯(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、抖動以及高可靠性的標(biāo)準(zhǔn)和能力；3GPP（第三代合作伙伴計劃）于R16、R17、R18標(biāo)準(zhǔn)先后支持IEEE（電氣與電子工程師協(xié)會）TSN （時間敏感網(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；美國能源部、國際電工委員會（IEC）等組織也都制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)方面，中國信息通信研究院聯(lián)合國內(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“時間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）產(chǎn)業(yè)鏈名錄計劃”。
確定性網(wǎng)絡(luò)正成為未來網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心，也是我國在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“換道超車”的重要歷史機(jī)遇。那么，如何實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的確定性服務(wù)能力呢？這就需要一個新的網(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)資源盡量開放，功能細(xì)化，變成可重構(gòu)、可調(diào)度的模塊，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的靈活調(diào)度控制和按需配置?；诖耍覀冊谌蚵氏忍岢?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)三個平面實現(xiàn)多項核心技術(shù)突破，改變傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP協(xié)議僵化和不可控問題，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)的自主可控和發(fā)展主動權(quán)。
而這個架構(gòu)的實現(xiàn)需要有一個大網(wǎng)的操作系統(tǒng)，它就像網(wǎng)絡(luò)的“超級大腦”一樣，能對整個網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采集和分析，對網(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。我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的大網(wǎng)操作系統(tǒng)目前已在400多個城市、1100多個節(jié)點的骨干網(wǎng)上穩(wěn)定運行了5年。
在大算力場景下，確定性網(wǎng)絡(luò)在滿足數(shù)據(jù)高速、遠(yuǎn)距離、無損傳輸需求方面具有明顯的優(yōu)越性。從未來網(wǎng)絡(luò)試驗設(shè)施（CENI）現(xiàn)網(wǎng)測試數(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，且對于線路延時、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)膱詫嵉鬃?/p>
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
實際上，目前相關(guān)團(tuán)隊正在規(guī)劃將確定性網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在“東數(shù)西算”工程項目中，依托未來網(wǎng)絡(luò)試驗設(shè)施建設(shè)連接“東數(shù)西算”八大樞紐節(jié)點數(shù)據(jù)中心的“確定性新總線”，項目完成后將極大地提升我國算力資源使用效率，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)的實現(xiàn)。
ChatGPT的出現(xiàn)加速了人工智能大模型時代的到來，未來每個行業(yè)，甚至每個企業(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，我國已基于未來網(wǎng)絡(luò)試驗設(shè)施構(gòu)建了覆蓋全國35個城市的廣域確定性網(wǎng)絡(luò)，可實現(xiàn)跨一萬公里數(shù)據(jù)傳輸，端到端的時延抖動小于50微秒，做到零丟包、不亂序，可為將來不同行業(yè)、不同場景下的大模型訓(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)研究等典型場景提供高效的網(wǎng)絡(luò)支撐能力。以“中國天眼”——500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）為例，當(dāng)前，F(xiàn)AST每小時產(chǎn)生超過7TB的巡天數(shù)據(jù)，這對網(wǎng)絡(luò)傳輸、數(shù)據(jù)存儲、計算處理能力都帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。項目團(tuán)隊依托未來網(wǎng)絡(luò)試驗設(shè)施，建立算網(wǎng)融合的FAST巡天科研環(huán)境，協(xié)助FAST團(tuán)隊突破海量科學(xué)原始數(shù)據(jù)的快速傳輸、高通量計算難題，極大地提升了技術(shù)創(chuàng)新效率。
面對互聯(lián)網(wǎng)下半場發(fā)展，即從消費領(lǐng)域進(jìn)入實體經(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)擁塞無序的問題，推動互聯(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。
