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算力调度:算力时代的国家电网

 独角戏jlahw6jw 2023-12-05 发布于山东

(报告作者:东吴证券分析师王紫敬、王世杰)

算力调度是指在一定区域或者系统中合理分配和利用计算机资源的过程。其主要目的是提高计算机资源的利用率,减少资源浪费,保证任务的高效执行。也就是基于算网大脑,进行全网算力资源的智能编排、弹性调度。

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算力调度的定义和意义

算力调度类似于电力调度。电力系统调度是由许多发电厂提供电能,通过输电、变电、配电、供电网络向广大用户供电,是一个复杂的系统。其产、供、销过程在一瞬间同时完成和平衡。算力中心可以类比发电厂,通信网络类比电力网络,算力的用户是大模型、应用等厂商,算力调度就是通过对算力的调度,使得算力的需求和供给达到平衡。

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国产算力单芯片能力较弱,需要整合集群力量。在美国制裁不断加大背景下,国产算力芯片是我们未来的唯一选择。但国产芯片单芯片能力与海外仍有较大差距,我们需要利用算力调度将多张算力卡一起整合使用,用“群体力量”弥补“个体差异”。

匹配不同算法对算力的不同要求。算力主要分为通用算力、智算算力和超算算力三大类型。不同算法对算力硬件有不同要求,算力网络建设完成后,算法使用者可自动调用匹配于算法的算力。

算力网络和调度可解决供需缺口、优化算力使用率。人工智能的兴起,为各行业带来海量AI算力需求,但AI算力在不同区域、行业分布不平均,造成多行业存在巨大AI算力缺口。而超算互联网平台的建设目标之一,就是为解决算力设施分布不均衡的问题,实现超算资源的互联互通、资源共享。

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算力调度产业链的组成

从顶层设计的角度,国家算力网的建设应由三部分组成:

第一部分是以国家或地方财政建立的公共算力基础设施;

第二部分是电信运营商和龙头云服务商建设的骨干企业级算力基础设施;

第三部分是由大量中小型信息服务企业协作建立的算力网。

从技术架构角度,算力调度分为基础设施建设、算力调度平台建设(管理编排层)、服务运营和算力应用层。

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算力调度平台是技术壁垒最高的环节。算力调度平台集实时感知、供需匹配、智能调度、服务运营、监测管理等多种功能于一体,是实现算力资源灵活流通的重要“关口”

算力调度运营是商业模式最好、空间最大的环节。算力调度运营能够坐拥平台流量,帮助客户解决闲置算力,有望实现“抽成”商业模式。

从算力调度的范围来看,可以分为全国算力调度、区域内算力调度、企业级算力调度。全国算力调度实现全国不同地区算力协同,打通东西部数据中心资源。区域内的算力协同主要解决一个地区或城市内部算力资源的盘活和调度。企业级算力调度主要解决企业级不同提供者、不同云架构的算力资源逻辑统一管理和协同调度,对外可以呈现统一服务能力。

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算力调度产业的核心竞争要素

技术:算力调度产业链具有诸多核心技术。

例如:1)算力感知是实现算力调度的基础,通过感知全网的算力资源信息,保证按需、实时调度不同位置的算力资源。

2)算力度量是实现灵活调度多元异构算力资源的前提,但算力与水力、电力等能源不同,算力资源的复杂性决定了难以通过单一维度来量化算力。

3)算力路由将算力节点收集的算力资源信息进行整合,进行算力任务动态匹配和连接调度,实现最优解。

4)算网编排是算网大脑的核心控制部分,算网编排技术基于算、网、数的原子能力按需灵活组合,完成复杂多元的算力业务的路径编排。

5)算力交易平台作为算力买方与卖方的中间角色,基于“身份、协议、订单、账单、佣金”等方面的可信交易体系,根据用户的差异化需求,实现智能、公平、泛在、可溯、可信的算力交易。

背景:央国企有望在算力调度中大有作为。“这将是一个公益性很强的平台,需要一支一心为公的团队来运营,必须得到国家有关部门的大力支持,通过平台联合全国各地的力量,真正得到同行信任。”中国工程院院士李国杰说。算力网络运营和调度犹如运营国家电网和石油运输网络,央国企有望承担起算力网络和调度的重任,其他中小或民企会发力于算力网络和调度的各个环节。

渠道:拥有渠道优势的厂商有望在算力调度市场取得先发优势。算力调度本质上需要对接闲置算力拥有方和算力使用方,实现算力整体的优化。拥有较强的渠道能力能够更加快捷的实现商业模式的跑通,快速积累更多客户,实现“飞轮效应”。

中国算力网络和调度建设现状

政策上:我国高度重视算力网络和调度的建设,已发布多项有关算力调度的政策文件。

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进度上:各地算力平台纷纷出现,落地速度越来越快。

2月24日上午,国内首个东数西算一体化算力服务平台在宁夏银川发布,正式上线运营。

作为国内首个算力交易平台,该平台通过资源整合,已将曙光、华为、中兴、阿里云、天翼云等国内大算力领先的企业,国家信息中心、北京大数据研究院等国内主要的大数据机构,以及商汤、百度等大模型头部企业共计27家纳入平台。

以往,用户购买算力服务时,需要在多个算力企业进行寻找咨询,企业也是各自为战,缺乏统一的资源调配,效率无法最大化,算力资源存在一定程度的浪费,东数西算一体化服务平台的启用,很大程度地解决了这个问题。

2023年4月17日,科技部启动国家超算互联网部署工作,构建一体化超算算力网络和服务平台。

按照计划,到2025年底,国家超算互联网将可形成技术先进、模式创新、服务优质、生态完善的总体布局,有效支撑原始科学创新、重大工程突破、经济高质量发展等目标达成,成为支撑数字中国建设的“高速路”。

超算互联网可将全国众多超算中心连接起来,并连接产业生态中的算力供给、应用开发、运营服务、用户等各方能力和资源,构建一体化超算算力网络和服务平台。其建设的重要目标就是紧密连接供需方,通过市场化的运营和服务体系,实现算力资源统筹调度。

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6月5日,由工业和信息化部主办,中国信息通信研究院(下称“信通院”)等承办的“算力创新发展高峰论坛”在京召开。会上,中国信通院联合中国电信共同发布我国首个实现多元异构算力调度的全国性平台——全国一体化算力算网调度平台(1.0版)

该平台汇聚通用算力、智能算力、高性能算力、边缘算力等多元算力资源,针对通用、智算、超算等不同客户的不同需求,设计异构资源池调度引擎,实现不同厂商的异构资源池的算力动态感知与作业智能分发调度。

特别在AI训练作业调度流程中,作业可在智算资源池上进行训练推理,在通用算力资源池部署,从而实现跨资源池/跨架构/跨厂商的异构算力资源调度,目前已接入天翼云、华为云、阿里云等。

算力调度平台竞争格局

我们这里主要讨论最难和最核心的算力调度平台建设和运营。算力调度平台建设和运营方往往为同一方。

当前中国算力调度市场处于早期阶段,市场格局较为分散,参与者众多。根据主导方不同,目前主要有四种类型的算力调度平台:运营商主导、政府主导、企业主导、行业机构主导。

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运营商主导的算力调度平台:由中国电信、中国移动、中国联通等基础电信运营商牵头或参与建设并运营的平台。这类平台拥有强大的网络基础设施和覆盖能力,拥有丰富多样的算力资源和服务。拥有先进的算力调度技术和平台。

例如,中国电信创新推出了算力分发网络——息壤,结合自研算力调度引擎、算力资源管理平台两大基础能力,提供快速上云、按需使用算力的一站式解决方案。

政府主导的算力调度平台:由国家机关或者地方政府牵头或参与建设并运营的平台。这些调度平台依托政府,具备客户和资源优势。

例如宁夏发布的东数西算一体化算力服务平台;2023年2月20日,上海发布上海市人工智能公共算力服务平台。

企业主导的算力调度平台:由中科曙光、阿里巴巴、腾讯、百度等企业牵头或参与建设并运营的平台。这类平台可以依托企业在云计算、人工智能等领域的技术、市场、客户优势。

例如腾讯云算力平台,支持海量异构算力调度,结合丰富应用支撑经验,为机器学习、大数据、科学计算等领域提供大规模、高弹性的智能算力服务。结合腾讯云WeTele产品体系,打造一体化算网云服务解决方案。

行业机构主导算力调度平台:由行业机构或者第三方行业平台牵头或参与建设并运营的平台。这类平台有较强的政策支持和行业影响力。

例如中国信通院联合中国电信发布全国一体化算力算网调度平台,信通院是工业和信息化部直属的科研机构,有较强的政策支持和行业影响力,可以为算力调度平台提供技术创新和标准制定的支持。

展望未来,我们认为算力调度平台市场未来整体会呈现金字塔结构,国家级调度平台级别最高,数量最少,区域级和企业级次之。每个级别之内,市场份额也会逐步向头部集中,因为算力调度平台会像电商平台一样具有头部效应。

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算力调度:算力时代的国家电网

算力调度未来商业模式展望

李国杰院士:

“超算互联网的理想状态,是像淘宝、京东一样的平台,让各行各业的超算应用APP像雨后春笋一样冒出来,都放在超算互联网平台上,用户可以予取予求。”“届时,需要算力的单位或团体,特别是工业、企业单位,可以像淘宝下单购物一样十分方便、高效地使用超算平台。

一、基础设施与算力平台等一次性项目建设和后续运维。当前我国算力网络建设还处于早期阶段,算力网络硬件建设和算力调度平台这些基础设施建设尚未完成。参与算力调度基础设施建设的厂商能够获得项目建设和后续运维的收入。

二、算力调度平台运营抽成费用。算力调度运营是整个算力调度市场中空间最大的环节。某些地区算力当前闲置率较高,算力厂商如果可以通过算力调度平台,将闲置算力利用起来,有望从中抽成。

三、算力调度的其他生态费用。算力调度平台不仅仅是提供算力的运营,未来有望进一步发展成为应用商店,客户不但能够购买算力,还能购买相关工具和应用。算力调度平台有望收取类似“AppStore”的抽成费用。

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市场空间展望

2022年中国IaaS市场规模为3413亿元。我们认为IaaS市场包括了通用计算、AI计算和超算。根据中国信通院数据,2022年中国公有云IaaS市场规模为2442亿元,我们测算2022年中国私有云IaaS市场规模为971亿元,则2022年中国IaaS市场规模为3413亿元。

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根据《算力基础设施高质量发展行动计划》,中国2025年算力规模为300EFLOPS,是2023年的1.4倍。根据中国工程院院士郑纬民、福卡智库等提供数据,2022年,中国算力利用率仅为30%,私有云更低。我们按2025年35%利用率计算,2025年仅需要盘活的IaaS市场空间就有8874亿元。

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算力调度运营商能够实现“抽成”收入。算力调度运营商能够连接算力供需,同时提供算力封装和算力计量等服务,我们预计可以从算力租赁费用中收取调度费,实现“抽成”收入。淘宝、京东等电商平台佣金抽成比例一般约为2%以上,国家电网的输配电价占销售电价约30%。算力调度比电商平台难度更高,需要提供算力封装等增值服务,抽成比例有望更高,但由于不承担硬件建设成本,应低于输配电价占比。

我们假设悲观、中性和乐观情况下抽成比例分别为5%、8%、10%。我们测算对应2025年中国算力调度潜在市场规模为444、710、887亿元。

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算力调度是算力建设新时代的必然趋势,我们测算2025年算力调度潜在市场规模有400亿元以上,算力调度产业链各环节有望充分受益。

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