“東數(shù)西算”是我國為促進數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展、建設數(shù)字中國而推動實施的一項國家戰(zhàn)略工程。算力和網(wǎng)絡的發(fā)展日益呈現(xiàn)一體共生趨勢，網(wǎng)絡從連接算力演進為動態(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)濟發(fā)展對算力網(wǎng)絡提出重大挑戰(zhàn)
ChatGPT的出現(xiàn)讓“算力網(wǎng)絡”這一概念受到越來越多的關注，但美國通過限制相關技術和高端芯片的出口不斷對我國進行擠壓，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)絡關鍵核心技術，更要找到適合自身國情的算力網(wǎng)絡發(fā)展路徑。
以ChatGPT-3為例，它有1750億個參數(shù)，其訓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服務器擁有400Gb/s的網(wǎng)絡性能，這樣才能滿足訓練所需約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。國際上做過相關試驗，在算力網(wǎng)絡條件下，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，并結合RDMA（遠程直接數(shù)據(jù)存?。┑葻o損傳輸技術來提升國家整體算力和網(wǎng)絡資源效能。
確定性網(wǎng)絡技術成為推動算力網(wǎng)絡發(fā)展的關鍵
確定性網(wǎng)絡技術得到國際同行的認可，相關研究也有很多。例如，IETF（國際互聯(lián)網(wǎng)工程任務組）在2015年10月成立DetNet（確定性網(wǎng)絡）工作小組，側重研究為網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)傳輸提供確定性延遲、丟包、抖動以及高可靠性的標準和能力；3GPP（第三代合作伙伴計劃）于R16、R17、R18標準先后支持IEEE（電氣與電子工程師協(xié)會）TSN （時間敏感網(wǎng)絡）協(xié)議的5G網(wǎng)絡系統(tǒng)，確立5G系統(tǒng)的確定性機制并進行標準化；美國能源部、國際電工委員會（IEC）等組織也都制定了相關標準。國內(nèi)方面，中國信息通信研究院聯(lián)合國內(nèi)多家網(wǎng)絡相關單位共同組建的網(wǎng)絡5.0產(chǎn)業(yè)和技術創(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（TSN）產(chǎn)業(yè)鏈名錄計劃”。
確定性網(wǎng)絡正成為未來網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心，也是我國在網(wǎng)絡領域?qū)崿F(xiàn)“換道超車”的重要歷史機遇。那么，如何實現(xiàn)網(wǎng)絡的確定性服務能力呢？這就需要一個新的網(wǎng)絡體系架構。基本思路就是把網(wǎng)絡軟硬件設備進行解耦，將網(wǎng)絡資源盡量開放，功能細化，變成可重構、可調(diào)度的模塊，實現(xiàn)網(wǎng)絡資源的靈活調(diào)度控制和按需配置。基于此，我們在全球率先提出“服務定制網(wǎng)絡（SCN）新型網(wǎng)絡體系架構”，在網(wǎng)絡承載、網(wǎng)絡控制、網(wǎng)絡服務三個平面實現(xiàn)多項核心技術突破，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)核心技術的自主可控和發(fā)展主動權。
而這個架構的實現(xiàn)需要有一個大網(wǎng)的操作系統(tǒng)，它就像網(wǎng)絡的“超級大腦”一樣，能對整個網(wǎng)絡資源進行實時數(shù)據(jù)采集和分析，對網(wǎng)絡進行融合控制，從而確保網(wǎng)絡服務能力確定性可控。我國具有自主知識產(chǎn)權的大網(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)絡在滿足數(shù)據(jù)高速、遠距離、無損傳輸需求方面具有明顯的優(yōu)越性。從未來網(wǎng)絡試驗設施（CENI）現(xiàn)網(wǎng)測試數(shù)據(jù)可以看出，基于確定性網(wǎng)絡技術的傳輸效率遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)網(wǎng)絡技術，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)絡將成為支撐大算力應用高速傳輸?shù)膱詫嵉鬃?/p>
確定性網(wǎng)絡正在助力數(shù)字經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展
實際上，目前相關團隊正在規(guī)劃將確定性網(wǎng)絡應用在“東數(shù)西算”工程項目中，依托未來網(wǎng)絡試驗設施建設連接“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、能源等重大應急安全領域提供安全、可靠、高效的網(wǎng)絡支持能力，助力我國數(shù)字經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展和碳達峰、碳中和目標的實現(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)絡能夠提供全域確定性服務能力。目前，我國已基于未來網(wǎng)絡試驗設施構建了覆蓋全國35個城市的廣域確定性網(wǎng)絡，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練提供確定性網(wǎng)絡支撐能力，大大提升了大模型的生成效率。
此外，確定性網(wǎng)絡還可為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)、元宇宙、科學研究等典型場景提供高效的網(wǎng)絡支撐能力。以“中國天眼”——500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）為例，當前，F(xiàn)AST每小時產(chǎn)生超過7TB的巡天數(shù)據(jù)，這對網(wǎng)絡傳輸、數(shù)據(jù)存儲、計算處理能力都帶來嚴峻挑戰(zhàn)。項目團隊依托未來網(wǎng)絡試驗設施，建立算網(wǎng)融合的FAST巡天科研環(huán)境，協(xié)助FAST團隊突破海量科學原始數(shù)據(jù)的快速傳輸、高通量計算難題，極大地提升了技術創(chuàng)新效率。
面對互聯(lián)網(wǎng)下半場發(fā)展，即從消費領域進入實體經(jīng)濟的歷史機遇期，確定性網(wǎng)絡有望解決傳統(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”的技術體系變革。希望我們能抓住這一重大機遇，不斷突破確定性網(wǎng)絡核心技術，不斷發(fā)展完善確定性網(wǎng)絡相關產(chǎn)業(yè)生態(tài)，實現(xiàn)核心標準、芯片、設備的自主可控，引領算力網(wǎng)絡技術和應用的發(fā)展。
