新一轮国企改革深化提升解读系列:算力产业

一、基本概念

从广义上看,算力是指数字经济时代新生产力,是支撑数字经济发展的坚实基础。数字经济时代的关键资源是数据、算力和算法,其中数据是新生产资料,算力是新生产力,算法是新生产关系,因此算力构成了数字经济时代最基本的生产基石,也被称作人类社会继热力、电力之后最新的生产力。

从狭义上看,算力是指设备通过对信息数据进行处理,实现目标结果输出的计算能力,最常用的计量单位是每秒执行的浮点运算次数(FLOPS,1EFlops=10^18Flops)。浮点运算是计算机二级制计算规则模拟包括小数在内的所有运算。该数值越大则代表综合计算能力越强。

算力的分类主要包括通用算力、智能算力、超算算力三部分。通用算力以CPU芯片输出的计算能力为主,主要用于云计算、移动计算、边缘计算、物联网等;智能算力以GPU、FPGA、AI芯片等输出的人工智能计算能力为主,主要用于人工智能的训练和推理计算,比如语音、图像和视频的处理;超算算力主要以超级计算机输出的计算能力为主,主要用于尖端科学领域的计算,比如行星模拟、药物分子设计、基因分析等。


二、中国算力产业总体情况

在算力规模方面,截止2021年底,全球算力总规模达到615EFLOPS,其中,中国算力总规模为202EFLOPS,为全球排名第二,占比达到了33%,仅比占比第一的美国少1%。在算力供给端分布方面,基础算力规模为95EFLOPS,占我国总算力的47%;智能算力规模为104EFLOPS,占我国总算力的51%;超算算力规模为3EFLOPS,占我国总算力的2%。

算力需求端分布方面,主要为互联网、政企、金融、其他,分别占比47%、26%、7%、20%左右。其中互联网主要可细分为公有云、网站、视频、AI、电商、游戏等领域,分别占比18%、4%、6%、2%、6%、2%。

新一轮国企改革深化提升解读系列:算力产业

图 1 2021年我国算力行业应用分布情况


目前,我国加速推进算力产业发展,国家发改委、工信部等部委发布一系列政策,引导产业发展,根据《“十四五”信息通信行业发展规划》设定的目标,到2025年我国算力将突破300EFLOPS,预计未来3年将存在5000亿元左右的投资增量空间,增长潜在空间巨大。

而在大力推进数据中心建设的同时,高能耗、高碳排放等问题也日益凸显,据统计,2022年全国数据中心耗电量约2700亿千瓦时,超过2座三峡电站年发电量。为有效降低能耗,我国针对能源消耗情况同样设定了目标,2025年PUE将从2020年的1.4下降至1.3。PUE为数据中心消耗的所有能源与IT负载消耗的能源的比值,PUE越低能源使用更加有效。


三、算力产业链情况

算力产业链上游主要为软硬件及设备,其中硬件包括CPU、GPU和存储设备,软件包括数据库、操作系统和其他中间件,IT设备主要为服务器、交换机、路由器以及光模块等。中游主要为算力集成系统,包括AI计算、边缘计算、IDC服务、网络设备、网络平台、算力安全等。下游主要为应用领域,目前在互联网、政府、金融业、服务业、电信业、制造业均有大量应用。

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图 2 算力产业链


四、算力应用赋能

目前算力产业在绿色电力、车联网、智慧医疗、物联网等领域获得了较好的应用。


1.绿色电力

绿色电力是借助生物能、太阳能、风能等可再生能源进行发电,但源荷错配现象较为明显,可通过云计算数据中心,建立电链路和整流模块拓扑对系统进行优化,减少配电环节,从而实现了更高运行效率。


2.车联网

车联网是以车内网、车标网和车载移动互联网为基础,按照约定的通信协议和数据交互标准,在车与人、路及互联网之间,进行无线通讯和信息交换的大系统网络。通过智能算力,实现路况的智能管理,系统统一提供调度处理信息,提高公路运行效率,减少风险事故。


3.智慧医疗

智慧医疗的建设是基于现有医疗信息平台,利用先进的的互联网技术,整合所有卫生信息资源,形成信息高度集成的医疗系统,实现患者和医生、医疗机构之间的互动,逐步达到医疗产业信息化。


4.物联网

万物互联作为未来社会发展的方向,其技术进步和应用进展始终是社会关注的重点。目前信息社会的发展已经开始从“互联网+”向“万物+”进行转变,同时“万物+”技术条件已基本具备。未来,“万物+”将在大数据、云计算等技术的支撑下,挖掘万事万物的数据价值,衍生出更多新的应用场景和商业模式。


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