算力网络及其演进与应用（1）
胡经国
一、什么叫做算力网络？
1、算力网络定义的一种说法
算力网络（Computing Power Network，CPN），又叫做算力服务网，简称算力网，一般是指“一种根据业务需求，在云（云计算节点）、网（包含广域网在内的各类网络）、边（边缘计算节点）之间实现按需分配和灵活调度计算资源、存储资源及网络资源的新型信息基础设施”。其优点和目的在于实现算力资源利用效率的最大化和最优化。
算力网络好比是电网；算力好比是电。人们在电力时代，构建了一张“电网”，有电可以用电话、洗衣机、电饭煲、电风扇、电视机；而在人工智能领域，有算力则可以使自动驾驶、人脸识别、玩游戏、看视频等正常运行。
2、算力网络定义的另一种说法
算力网络不是一项具体的技术，也不是一个具体的设备。从宏观来看，它是一种思想，一种理念；从微观来看，它仍然是一种网络，一种架构与性质完全不同的网络；算力与网络融合为一体，算力与网络一体化之后的“算网”，就是算力网络。
算力网络的核心目的在于为用户提供算力资源服务。但是，其实现方式，不同于“云计算＋通信网络”的传统方式——“算力服务模式”；而是将算力资源彻底“融入”通信网络，以一种更加整体的形式——“算力网络服务模式”，提供最符合用户需求的算力资源服务。
因此，也有人将算力网络叫做“Network As A Computer（网络即计算机）”。在你面前的算力网络，就像一台“算力机”。你不需要管它背后到底是什么，你只需要知道，它一定能给你提供最符合你需求的算力资源。
需要指出的是，现今关于算力网络这一概念的定义尚无统一的说法。这正如有的资料所指出的，之所以网上的概念特别繁杂，其主要是因为三大运营商再加上华为等设备商，特别喜欢取名字、“炒概念”，而且互相还不肯承认、不肯统一。所以，算力网络在媒体上的叫法有很多种。事实上，很多名词都是同一个意思。例如，如下表所示（资料来源：网络），关于算力网络演进的三个阶段，各家就有不同的说法。
1.0阶段 2.0阶段 3.0阶段 中国电信 云网协同 云网融合 云网一体 中国移动 泛在协同 融合同一 一体内生 中国联通 协同供给 融合营运 一体共生 小枣君 云网协同 云网融合 算网一体 算力网络的英文名也有好几个。例如：
CPN（Computing Power Network，计算能力网络）
CFN（Computing First Networking，计算优先网络）
CFN（Computing Force Networking，计算力量网络）
CAN（Computing-Aware Networking，算力感知网络）
3、算力网络定义的第三种说法
⑴、算力
首先，需要回答什么叫做“算力”？算力就是指计算能力，无论是口算、心算、拿算盘算、用计算器算，还是用计算机服务器芯片高速运算，本质上都是对数据进行的加减乘除的运算处理。而信息时代的根基就是计算，不管是使用手机发送微信、刷微博、订外卖的生活场景，还是研究机构里使用超级计算机分析基因、研究宇宙射线的科研场景，亦或是企业使用数据中心进行大数据处理的政企应用场景，落实到芯片中，其实都是数字比特信息的运算处理。因此，毫不夸张的说，在眼下这个年代，算力决定万物的能力。
根据咨询公司“罗兰贝格”的预测，各行各业对于算力的需求将出现高速增长。从2018年到2030年，自动驾驶对算力的需求将增加390倍；智慧工厂需求将增长110倍；数字货币算力需求将增加大约2000倍；VR游戏算力需求将增加大约300倍。
主要国家人均算力需求，将从今天不足500 GFLOPS（FLOPS，Floating-point Operations Per Second，每秒所执行的浮点运算次数；1GFLOPS=每秒十亿次的浮点运算，相当于1秒内需要计算10亿次小数的加减乘除等运算，是算力的衡量标准），到2035年将增加到10000 GFLOPS。
算力的狭义内涵是设备每秒可以处理的信息数据量，其单位是每秒所执行的浮点运算次数（Floating-point Operations Per Second，FLOPS）。
这也是为什么手机厂商要不停地更换计算能力更强的芯片、互联网公司要修建一个又一个数据中心机房、无论哪个领域的科研院所都在投入大量经费于数字化技术的原因。
⑵、算力网络
那么，什么是网络呢？大家知道，无论是移动网络还是有线宽带网络，无论是局域网还是广域网，其实都是通过电磁波、网线、光缆将不同的联网设备连接在一起，从而使它们能够互相通信。
因此，算力网络，就是人们搭建的一张可以连接算力的网络，让接入网络的需求侧（用户）可以共享网络中的所有算力供给（CPU、GPU、存储、软件等各种软硬件资源）。
下面，举几个简单的例子。
比如，某个科技公司在某个研发项目中，要对一批数据进行分析处理。按常规方法，研发团队只能采购一批高性能的CPU、GPU、存储设备等硬件进行计算。但是，假如这种研发项目并不频发、甚至是一次性的，那么这种投资必然是对资源的浪费。
可是，如果有算力网络，那么该公司完全可以按次使用付费，通过网络调用接入网络的算力资源（比如某个算力供应商的数据中心），从而大大地降低项目研发成本。
因此，一张好用的算力网络，一方面需要有强悍的算力基础设施可以实现高性能的数据处理；另一方面，更需要大带宽、低时延、可调配的网络基础设施，让需求方（用户）当调用距离自己几百公里以外的算力基础设施时，仿佛同访问自己的计算机那样毫无差别。
由于互联网、IT公司们即使拥有搭建顶尖服务器集群、提供超级计算的能力，而在政策方面则永远不会被允许拥有自己能控制的网络，因此电信运营商们成为了力推算力网络的主力军。
比如，在2019年10月召开的ITU（国际电信联盟）会议上，中国移动主导的“算力感知网络的需求及应用场景”（Cloud computing – Functional Requirements of Computing-Aware Networking，直译为：云计算－计算感知网络的功能需求）立项获得全会通过，成为“算力感知网络”首个国际标准项目。
再比如，2021年7月5-16日，中国电信研究院牵头的首项算力网络国际标准，在ITU-T（国际电联电信标准化局）获得通过。
⑶、算力网络与云计算
同样是由于算力网络由电信运营商们主导，因而虽然看上去算力网络与互联网公司们主导的云计算的概念过于相似，但是实际上二者之间存在一定的区别，主要在于云计算更强调云，而算力网络则更强调网络。
算力网络着重实现的是业务级互联，提供的是算力路由服务，通过新的智能网络，感知算力分布拓扑，通过算力路由，将用户的任务路由到最匹配的算力位置。而云网融合（云计算）更多是着眼于云网商自身服务的整合。算力网络是对云网融合的深化和新升级，云网融合是算力网络的初级阶段。云网融合在内涵上、阶段上、影响范围上都是算力网络的一个子集。算力网络走向智能社会，云计算初心未改（刘军卫）。
因此，算力网络的核心，就是运营商通过先进通信网络技术来彻底掌控、打通可以实现分布式数据中心内算力供应的网络，让原先仅仅用来过“水”（流量）的管道，不但让其可以过“黄金”（算力），而且成为可以完全控制“黄金”怎么流的智慧管道。
一句话总结，就是在算力时代发挥网络的价值。
所以，当查看电信运营商们发布的算力网络技术架构时，都会发现一个共通点：那就是算力网络非常着重于通信、网络技术的实现，比如，在中国移动的算力网络技术框架中，什么SD-WAN（Software Defined Wide Area Network，即软件定义广域网）、全光网络、SRv6（Segment Routing IPv6，基于IPv6转发平面的段路由）、边缘计算、泛在网络（“泛在网”即广泛存在的网络，它以无所不在、无所不包、无所不能为基本特征，以实现在任何时间、任何地点、任何人、任何物都能顺畅地通信为目标）等最先进的网络通信技术全部一股脑儿的往上搬，简直就是顶尖通信技术的“大乱炖”。
⑷、“东数西算”工程
而同样由于算力网络的“体制内”出身原因，因而目前算力网络得到了国家的大力推动。就在2023年1月18日，中国国家发展改革委在接受记者采访时表示，为了加快数字经济发展，将布局八大算力网络国家枢纽节点（提供算力的数据中心），其中有4个已经获批节点位于内蒙古、贵州、甘肃和宁夏。而之所以枢纽所在地都位于国内相对不发达的西部地区，是因为算力网络的一大优势就是可以全国一盘棋协调算力资源。
东部沿海发达地区算力应用需求大，但是能耗指标紧张、电力成本高，大规模发展数据中心难度和局限性大；而西部地区可再生能源丰富、气候适宜，建设数据中心后运维成本与能耗成本要低得多。这样，通过电信运营商搭建的算力网络，可以实现所谓“东数西算”，让东西部均衡发展、互利共赢。
在网络侧具备巨大优势、但是在IT能力上有所欠缺的电信运营商，大概率可以依靠算力网络的运营，在云网融合的大时代，从阿里云、腾讯云、百度云们手中“分得一杯羹”。尤其是在当前背景下，算力网络大范围推广的关键因素之一——信息安全，如果能由具有央企身份的电信运营商们来“背书”，无疑将更加有利于其发展壮大。
二、算力网络原理
算力网络（Computing Power Network，CPN）利用云网融合技术以及SDN/NFV（软件定义网络/网络功能虚拟化）等新型网络技术，将边缘计算节点、云计算节点以及含广域网在内的各类网络资源深度融合在一起，以减少边缘计算节点的管控复杂度；并且通过集中控制或者分布式调度方法与云计算节点的计算和存储资源、广域网的网络资源进行协同，组成新一代信息基础设施，为客户提供包含计算、存储和连接的整体算力服务，并且根据业务特性提供灵活、可调度的按需算力服务。
另有资料显示，算力网络（Computing First Network，CFN）面向计算与网络融合的新架构、新协议、新技术探索：位于网络层之上的CFN薄层，将当前的计算能力状况和网络状况作为路由信息发布到网络，网络将计算任务报文路由到相应的计算节点，实现用户体验最优、计算资源利用率最优、网络效率最优。通过算力网络（CFN）内建计算任务动态路由的能力，根据业务需求，基于实时的计算资源性能、网络性能、成本等多维因素，动态、灵活地调度计算任务，从而提高资源利用率，网络利用效率，提高业务用户体验。面向边缘计算场景，可通过算力网络（CFN）实现边缘计算成网，实现边边协作，利用服务的多实例、多副本特性，实现用户的就近接入和服务的负载均衡，以解决其部署复杂、效率低、资源复用率不高等问题，助力边缘计算规模部署。
（未完待续）
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