发展中国的“算力高铁”
刘韵洁
设想一下，在你看不见摸不着的周围，正运行着一趟趟“高速列车”，它们运载着特殊的“乘客”——不是人，不是货物，而是算力和数据。这些“列车”高速运行，把特殊的“乘客”安全、准时、高效地送达每一个目的地。这就是“算力高铁”。当前，由人工智能引发的新一轮科技革命和产业变革加速演进，在此背景下算力如同农业时代的水利、工业时代的电力一样，成为赋能千行百业的坚实底座。中国高铁，作为一张享誉全球的“国家名片”，以其高速、可靠、准时、网络覆盖广泛而著称，成为大国工程与中国智慧的代表。在算力成为数字经济发展核心要素、人工智能重塑全球竞争格局的今天，我们需要建设覆盖全国、高效可靠的“算力高铁”，让它像中国高铁一样，成为支撑中国人工智能高质量发展、抢占未来国际竞争制高点的国家利器。
“算力高铁”是对高性能算力网的形象比喻。如果把分散在全国各地的算力中心比作“车站”，“算力高铁”就是连接全国所有算力站点、数据站点以及应用算力的单位和个人的“数字高速铁路网”。它通过高可靠、高质量、高速度的网络，把算力、数据的供给方和需求方连接起来，实现算力资源的跨区域高速调度、高效协同与按需取用，让算力像高铁乘客一样，安全、准时、高效地抵达每一个需求终点。
2022年2月，我国启动实施“东数西算”工程。截至目前，已构建起覆盖东部和西部14个省（区、市）的8大国家算力枢纽和10个国家算力集群，算力总规模位居全球第二。然而，算力规模之大并不等于算力效能领先，关键在于能否让这些算力“跑起来”、“用得好”。打个比方，算力好比“货物”，网络好比“公路”，公路不畅，货物再好也运不出去。实验表明，在传统网络中，丢包率（在特定时间段内未成功传输数据包占总发送量的百分比）超过0.5%时，数据传输效率下降50%；超过1%时，传输效率几乎归零。这意味着，算力的竞争，本质上也是网络基础设施的竞争。更为关键的是，算力关乎国家安全，一旦算力资源不能高效供给，人工智能产业、智能制造甚至国防安全都会受到制约。发展自主可控的“算力高铁”，是保障国家数字主权的战略需要，也是抓住人工智能发展机遇实现高质量发展的必然要求。
当前，我国算力发展面临着一些现实困难。在高端芯片方面，我国尚处于爬坡阶段，又面临外部技术封锁，这决定了我们不能简单复制西方“芯片主导”的算力发展模式，需要寻找新的发展模式。在资源布局方面，东西部之间算力中心跨区域网络传输效能亟待进一步增强，西部绿色算力利用率和赋能成效仍需持续提升。在网络支撑方面，传统互联网“尽力而为”的传输机制，好比普通马路经常拥堵不堪，难以满足人工智能时代对精准、高效的要求。
破解这一困局，可采取“以网强算”、“以多胜少”策略。也就是说，当单点算力发展受到制约时，可以通过高性能网络将分散的算力资源连起来、“池化”起来，相当于把分散在全国各地的算力资源聚到一个“池子”里，从而实现高效协同、聚合调度。利用这种“算力不足网络补”的思路，全国的算力资源被整合成一台无比巨大的超级计算机（算力中心）。经测试，我国跨2000公里的大模型异地训练效率可达单点集群训练的98%，这意味着通过高性能网络的协同调度，分散在千里之外的算力资源几乎可以像在同一个机房内一样高效工作，算力损耗被控制在极低水平。随着技术持续进步，全国算力资源“池化”的目标完全可以实现。
从全球范围看，世界主要经济体正以前所未有的力度，加速布局算力网基础设施。欧盟于2025年2月启动筹集2000亿欧元计划用于人工智能投资，打造统一算力网基础设施，直接服务于构建“AI大陆”的战略目标。日本预计2030年实现骨干网容量4倍扩容，支撑算网融合与边缘人工智能普及，使靠近数据源的终端设备可以直接运行AI算法和模型，这是工业互联网、自动驾驶、智慧城市等场景实现规模化落地的核心支撑。在美国，由能源部主导的能源科学网—ESnet6在2022年建设了覆盖全美的网络基础设施，目前已连接能源部50多个研究站点，包括国家实验室系统和科学仪器、超级计算及其他用户设施，并连接5个国家的270多个研究和商业网络，主要服务算力和人工智能应用。2023年，美国又启动了能源科学网—ESnet7规划，增加了端到端确定性、全网资源可编程可管控等12个功能，成为人工智能发展的重要基础设施。
相比其他国家，我国在发展“算力高铁”上，有自己的优势。在体制机制方面，具备集中力量办大事的制度优势，能够实现算力、网络和能源系统基础设施的顶层设计、统一规划和跨区域协同。在网络设施和应用场景方面，我国已建成全球规模最大、技术领先的网络基础设施，拥有41个工业大类的完整产业链。“AI+制造”、“AI+能源”等丰富场景，为算力提供了其他国家难以比拟的生态系统。在技术储备方面，我国在确定性网络、光电融合等新一代网络技术上已实现全球领先，2026年3月国际互联网工程任务组（IETF）接纳中国团队提交的确定性网络相关技术标准草案，6G也将确定性网络技术列为重要的国际标准。可以说，确定性网络技术已成为发展中国“算力高铁”不可或缺的技术基础。
确定性网络是一种为数据流提供确定传输保障的新型网络技术，它能确保数据在规定时间内到达目的地，如同高铁严格按照时刻表运行一样可靠。在我国，光电融合确定性网络是经过实践验证、实现网络确定性服务的一种高效路径，它实现了网络大带宽（单波400G）、高效率（网络利用率超90%）、低时延抖动（小于50微秒）、低丢包（小于百万分之一）、低成本（建网成本下降60%）的核心指标，为提升算网融合水平提供了关键技术支撑。
我国信息通信领域首个国家重大科技基础设施——未来网络试验设施（CENI），已构建起覆盖全国40个城市核心节点、133个边缘节点的安全新网络，建设了东西部协同算网调度中心，成为中国“算力高铁”建设的有力支撑。图为未来网络试验设施（CENI）网管系统，展示出该设施的广域确定性网络覆盖能力。 江苏省未来网络创新研究院供图
那么，在技术条件具备的基础上，我们该怎样建设中国的“算力高铁”呢？总的来说，应遵循“高速互联、高效调度、开放普惠、安全可靠”总体原则，在实现全国大中型城市基本覆盖的基础上，逐步将越来越多的地区纳入覆盖范围，让“算力高铁”像中国高铁一样成为普惠型基础设施。一是落实顶层规划。贯彻落实国家关于算力并网工作部署的重要举措，推动各地算力中心实现并网，加快建设全国一体化算力网。二是用好科技设施。目前，我国信息通信领域首个国家重大科技基础设施——未来网络试验设施（CENI），已构建起覆盖全国40个城市核心节点、133个边缘节点的安全新网络，建设了东西部协同算网调度中心。在全国算力“池化”的背景下，应用好这类设施，使其更好服务中国人工智能高质量发展。三是激发“两商”活力。三大运营商是中国“算力高铁”建设的国家队和主力军，广大网络设备商是我国确定性网络技术、光电融合技术取得成功的依靠力量，应大力支持这方面企业在人工智能领域加大研发和创新力度，在“算力高铁”建设中发挥更大作用。四是强化资金支持。“算力高铁”是一个发展前景十分广阔的新赛道，是中国智能经济、智能社会的新底座，在国家提出建设“六张网”（水网、新型电网、算力网、新一代通信网、城市地下管网、物流网）的背景下，应进一步强化金融系统的支持力度，为“算力高铁”健康快速发展提供坚强保障。
中国高铁的成功，源于超前布局、顶层设计、自主创新和规模化应用。建设中国的“算力高铁”，同样需要这样的战略定力和系统思维，使之朝着更开放、更智能、更安全的方向持续演进。在技术形态上，“算力高铁”本身将成为具备群体智能架构的网络智能体，实现无感操控、无感运维，在故障发生后秒级定位并恢复。在空间维度上，“算力高铁”并不局限在地面，相关技术已运用于卫星互联网，下一步将利用6G发展机遇，延伸至空天地海各个维度。在国际布局上，可推动“算力高铁”出海，支持共建“一带一路”国家和全球南方国家算力发展，向世界分享我们的算力资源和技术成果。
中国“算力高铁”的建设，既是一项宏大的基础设施工程，更是一场决定国家未来竞争力的战略布局。让我们像建设高铁那样加快建设全国一体化算力网，为中国人工智能高质量发展铺就坚实的“数字轨道”。
作者：中国工程院院士、紫金山实验室首席科学家
