很多人都在预测，数字时代的下一个风口是什么？作为数字经济时代的核心，“算力”绝对称得上继石油、数据之后的又一“基础能源”，未来谁掌握了先进算力，谁便可构建强大的竞争优势。1、
什么是算力？从人类文明诞生的第一天开始，我们就产生了各类沟通需求，而算力的发展促使人类产生了更多的信息和数据。早期的生活方式简单，信息量有限，通过阿拉伯数字、简单的算法公式、算盘等便可驾驭。工业革命之后，以IBM为代表的电子计算机出现，将算力从人脑手工时代带向了自动化时代。有个概念要先理解：结构化数据与非结构化数据。我们每天交流的信息中有很多像文本、音频、视频、图片等，人类可以直接识别，但对于计算机则需要先解构为机器能读懂的数据，数字家冯.诺伊曼开创性的提出了 “0”和“1”的二进制计算模式。所以，结构构数据，便成为一种规整的、符合计算机逻辑的数据，一种计算机能读懂的语言。除了提出这套运算规则的，在冯.诺伊曼设计下，计算机首次被分为5个独立的模块：程序控制、数据计算、存储、输入和输出设备，其中：控制和计算器（即CPU），相当于整个的大脑，决定着整个的计算效率。整个的设计思路是，在执行程序时，指令和数据以流水线的方式传至CPU，并且CPU与存储相互分开，只有在需要时才调用存储，最大限度地减少内部的无效数据传输。这样一来，CPU可以专注于做自己的大脑之事，大大提高了运行效率，直到今天的产业界仍然在应用这套架构。2、冯.诺伊曼架构并不完美冯.诺伊曼架构以CPU为核心，存储器及其他部件角色都是为了CPU计算而服务的，厂家们对CPU的性能关注也远远超过对存储器的关注。由此，导致的结果是，CPU的性能大体遵循着摩尔定律，每年都有超60%以上的增长率，而存储器性能每年的增长率大概只有9%，存储器的处理访问能力越来越跟不上同期CPU的数据处理能力。特别到了大数据时代，数据在存储器和CPU之间频繁迁移所带来的功耗越来越严重，已经吞噬掉CPU本身性能提升的效果，算力提升越来越吃力。3、算力的基础单元作为计算机的核心处理器CPU，承载其功能实现的是一个个封装的芯片。但芯片生产是个高端，且需多长期投入和突破的领域。按工艺顺序来说，芯片可以大致分为：设计、制造和封测领域，最关键的核心技术集中在芯片设计环节，目前几乎被英特尔、AMD公司全部垄断。当然，中国的有识人士很早就意识到半导体芯片卡脖子的情况，但这么多年下来，也仅仅是在制造和封测环节有所突破，在更上游设计环节还是寥寥无几。在芯片领域，另一个可以跟CPU相提并论的是GPU，早年有玩过电脑游戏的便很熟悉，GPU也称为“独立显卡”，由于，无需将显示芯片集成到处理器CPU上，对于额外提升画面处理能力，支持3D图形渲染等效果非常明显。随着智能手机的发展，原有PC时代的处理器架构也有了调整，手机处理器基本都采用的为SOC架构，简单理解，就是在一颗芯片上把CPU、GPU、光电传感及通信等模组全部集成上来。目前市面上的手机高端SOC呈“三分天下”的局面：苹果A系列、高通骁龙、海思麒麟。4、云计算是什么？摩尔定律揭示了近30年来芯片效率提升的规律，硬件设备更新换代的速度也越来越快。但数据总量的增长还是远远超过我们的预期，单纯依靠芯片的堆积无法满足超大型的计算需求。于是，超级计算、集群计算、并行计算、分步式计算、云计算等新名词便应运而生。超级计算就是通过将数千个处理器相连，用业界最高端、最强的计算机来联合处理，显然这种投资只适用于国防军事、航天等领域。集群、并行、分布式等计算原理与上述大同小异，无非将是将某个计算任务拆解为不同的模块，通过多台计算机来协同处理，属于最早期的算力“共享”。近十年，云计算开始成为业界热门领域。云计算的本质是企业针对IT类资源，按需付费的模式，属于共享经济的一种。过去企业的IT资源主要依靠自行购买、维护和管理，属于固定成本。在新的模式下，企业可以租代买，租用云计算服务商的算力，满足日常的经营需求，变固定成本为变动成本，实现整个资源的优化。云计算的架建需要庞大的基础设施投入，包括电力、机房、机架、空调、服务器、网络带宽等投资和建设，因此，云计算的服务提供商，一般需要背靠强大的资本，通过规模来摊薄运营成本，实现盈利。另外，云计算具有很强的互联网头部效应，使用者越多，能提供的计算和场景增值服务也越多，行业内很容易形成寡头。目前，行业类领头的代表是亚马逊、阿里、华为等。5、云计算，云的是什么？从云计算具体提供的服务内容上，可分为IaaS、PaaS、SaaS三类。如果将云计算比作一座大楼，IaaS便是大楼的底层，通过这一层，服务商可将CUP、内存、网络等IT硬件资源映射为某个用户的专属资源池，用户通过网络接入，便可获得自己需要的计算和存储资源，运行自己的业务系统，不用再自建基础设施。云主机、云桌面、容器、GPU虚拟机、文件存储等均属于IaaS类，这是一种相对灵活、交付简单的模式，但也是业界竞争最为同质化的。PaaS属于大楼的中间层，为用户提供业务的开发运行环境，主要是软件层面的，包括应用代码、SDK、操作系统以及API接口在内的IT组件或平台，供个人或者企业直接复用相应模块，以提高开发效率。数据库、中间件、大数据、AI、应用开发协作工具等均属于PaaS类，对企业用户而言，可大大降低搭建平台的难度，加速应用部署和开发，但灵活性会相对欠缺。SaaS位于大楼的顶部，即把日常用到的程序、软件等直接放到云上运行，属于即取即用的，不需用户安装、升级和维护。企业邮箱系统、OA系统等均属于SaaS类，相比前两种服务，用户在使用上显然更方便快捷，但由于SaaS类多是通用软件，对有较多定制化需求的就不太适用。上面主要是从技术上，对现有云计算所做的分类。但按照互联网“一切皆服务”的交付理念，任何一种新技术只要能够很好的服务封装，理论上都可以入驻云计算的大家庭。大数据服务，是一种可以单独或者和云存储打包销售的新场景。数据经济下，带有海量数据规模（Volume）、高速数据处理(Velocity)、多样数据类型（Variety）和高应用价值(Value)的“4V”数据处理技术越来越被重视，用户不仅仅满足于把海量数据存储下来，如何进一步挖掘数据价值，成为更迫切的技术服务需求。用户希望可以不关心数据处理的底层数据架构，只要调用简单封装的接口、SQL或Job任务即可进行高效的数据分析。AI服务，也成为云服务提供商比拼的重要方向。在云平台上，搭载AI平台，通过各类工具组件和算法框架架构自己的机器学习平台，除了智能语音、自然语言理解、机器视觉、智能数据分析等通用算法外，还可以开始面向不同家庭、工业领域的特色能力。技术实现上，数据标注是大多数AI场景的基础，它决定了训练机器学习和深度学习模型的质量，在当今的任何AI项目中，数据的标准问题都是症结所在。从云服务的交付模式上，有公有云、私有云和混合云等多种场景。在公有云服务下，云资源池由云服务商统一构建并负责运营和维护，并面向所有的用户提供非定制化的标准服务，当然，也具有一定逻辑隔离和安全防护，主要面向中小企业和个人用户。私有云模式下，云资源池通常构建在企业自己的数据中心内部或者客户指定第三方数据中心，基础设施归属及运营管理也通常是企业内或指定人来管理。私有云服务主要面向对数据隔离和自主控制要求较高的中大企业，如金融、通信、互联网企业等。6、边缘计算，缘何而来？在传统的云计算模式下，数据处理需要通过网络传给远端的大型数据中心进行集中处理，但在远距离网络传输过程中，可能会有数据丢失和泄漏的风险。另外，自动驾驶、智能工厂、物联网等新业务兴起，低数据传输成本、高数据隐私及处理实时性要求显著提升，集中化的云数据中心也面临挑战。于是，向靠近用户的网络边缘延伸，通过在用户本地提供计算服务的“边缘计算”诞生了。通过“章鱼”可以有个更形像的理解。作为无脊椎动物中智商最高的一种动物，章鱼可称得上自然界边缘计算的“祖师爷”，它拥有巨量的神经元，60%的神经元分布在它的8条腕上，脑部却仅有40%，章鱼的每条腕都可以独立思考，这样一来，大脑的压力就被分担了。当捕猎或者逃跑时，章鱼的8条腕可以分别控制自己向8个不同的方向游动，从而避免绕在一起的现象，这种缓解核心运算压力，将部分数据传导至用户本地计算的方式，便是边缘计算。7、边缘计算，与云计算一脉相承边缘计算本质上为在边缘硬件上构建的云计算平台，同样，也可以提供IaaS、PaaS、SaaS服务。通常承载的场景为云游戏、自动驾驶、工控等时延敏感类业务，因此，在技术特点上，相对云计算会更轻量化、注重软硬件的加速和边缘自治能力。边缘计算与云计算是个互相补充的关系，填补了云计算无法覆盖的业务场景，就理解上，应在云-边-端的整体框架之下，将边缘计算视作云在靠近用户侧下沉的一种边缘云形态。8、算力，成为一种网络在数字化的转型过程中，个人及行业对信息网络的主要需求已经从以网络为核心的信息交换转变为以算力为核心的信息处理，算力将成为IT技术发展的核心。未来社会中，在靠近用户的不同距离将遍布不同规模的算力，呈现云-边-端三级算力架构，通过对网络、存储、算力多纬度的资源统一管理，为全行业提供像“自来水”一样即开即用的算力服务，这个是算力网络提出的初衷。发展算力网络需要重构网络，使其成为继水网、电网之后国家新型基础设施，打造“一点接入、即取即用”的社会级服务，最终实现“网络无所不达、算力不处不在、智能无所不及”。政策层面提出的算网融合、东数西算等都是对这种新型基础设施的提前布局。9、未来发展猜想冯.诺伊曼架构的挑战前面已提到的，冯.诺伊曼架构下的计算和存储分离这一特征，造成了CPU与存储器之间的数据迁移所需要的功耗在整个计算中的占比越来越高，导致整体上看算力提升缓慢。突破性能瓶颈的关键点从对芯片计算的强大需求逐步转移到对访存带宽和能效的提升上，存算一体化技术成为未来打破这种制约的关键所在。虚拟孪生世界5G开启了万物互联的新时代，将实现人与人、人与物、物与物的全面互联，6G则可会支持世界的全面数字化，整个世界将基于物理世界生成一个数字化的虚拟孪生世界，物理世界的人和人、人和物、物和物之间可通过数字化世界来传递信息与智能。虚拟孪生世界是物理世界的模拟和预测，能帮助人类更一步探索世界，提升效率。天地一体化网络地面网络目前只覆盖了陆地面积的20%，天空中的卫星网络能否和地面上的通信网络融为一体，成为一个覆盖地球和空间的天地一体化网络？未来，无论是实现全球广域全覆盖，使无处不在的连接成为现实，还是为了实现天上卫星算力资源和地面通信算力资源的整合与共享，形成无所不在的算力资源池，卫星网络与地面网络的融合都成为重要发展趋势。}