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王恩东:把握“时”与“势” 以计算产业升级促

从时间维度看,不同时代全球经济体对先进生产力的投入水平也代表了其经济发展水平。在以人、畜为代表的生物能消耗的农业时代,中国作为人口大国一直都是全球最大的经济体。在以化石能源为典型消耗的蒸汽时代,英国的煤炭消耗水平全球最高,率先在世界上建立起近代工业体系。随着石油取代煤炭,以及电的发明和广泛应用,内燃机和电力开始成为电气时代新的生产力,美国的石油和电力全球消耗量第一,成功替代英国成为世界最强大国家。进入以算力为先进生产力的智能时代,美国作为全球服务器出货量最大和算力指数最高的国家,依然保持着世界第一大经济体的地位。中国虽然在发电量方面远超美国,但是算力的消耗相差较大,经济发展水平与美国相比仍有一定差距。

王恩东

首先,要进一步加大技术创新投入,布局实施重大科技项目,打好关键核心技术攻坚战。发挥我国社会主义制度优势、新型举国体制优势、超大规模市场优势,打造自主信息技术体系,实现计算产业的自主可控,牢牢把握发展主动权。在具体实施过程中,要落实以企业为主体的国家创新策略,尊重企业市场主体地位,在研发、应用等各个环节为企业提供系统性支持,形成技术创新与应用创新的良性循环。

算力已经成为衡量社会经济发展水平的重要指标。算力作为核心生产力,从宏观到微观层面都对经济发展产生了重大影响。服务器出货量作为算力发展水平的关键指标,与各个国家或地区的GDP呈现出明显的正线性相关关系。

中国工程院院士

联合国贸易和发展会议发布的《2021年数字经济报告》指出,美国和中国在全球数字经济竞争中脱颖而出,全球50%以上的超大规模数据中心位于美国和中国;过去五年全球人工智能初创企业融资总额的94%发生在美国和中国;全球最大的数字平台企业——苹果、微软、亚马逊、谷歌、脸书(元宇宙)、腾讯和阿里巴巴等也都在美国和中国。

计算产业发展的“时”与“势”

与通用处理器相比,特定领域架构能更高效地加速某类应用计算。第一,它面向特定的应用领域,可以结合应用特点设计简单的并行方式,从而减少控制逻辑和指令开销,而通用处理器中高达60%~80%的能耗都是来源于指令获取和解析的控制行为。第二,在特定领域架构中,数据的空间和时间局部访问特征明显、可预测性强,特定领域架构可以结合应用数据特点明确计算数据的存放位置和调度策略,从而更有效地利用内存层次结构,降低内存访问延迟及数据搬运功耗。第三,特定领域架构可根据应用需求采用低精度数据。例如,在人工智能推理任务中,完全可以用4位、8位或16位整型数代替32位浮点数,提升计算并行能力,减少芯片使用面积(即利用相同的资源,可在相同的时间内进行一次32位加法操作,或进行2次16位加法操作,或进行4次8位加法操作)。第四,特定领域架构可以与特定领域语言(DSL)和专用编程模型相结合,进一步从软件层面提升软硬件协同性能。第五,特定领域架构的研发成本和技术壁垒更低,不仅可以避开昂贵的通用架构授权,采用成本更低的成熟半导体工艺,而且更容易构建应用生态,加速产业应用,为我国突破高端芯片、补齐产业链、实现产业升级提供难得机遇。

从当前半导体发展趋势来看,通用处理器性能增速逐渐降低。一方面,摩尔定律(该定律指出,当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18~24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍)放缓,2018年根据摩尔定律得出的处理器预测性能与其实际性能相差15倍;另一方面,登纳德缩放比例定律(该定律指出,随着晶体管密度的增加,每个晶体管的功耗会下降,因此,每平方毫米硅的功耗几乎是恒定的)面临终结,从2007年开始大幅放缓,2012年左右接近失效,每平方纳米的功耗开始快速升高,导致芯片为了保证散热而损失部分性能。因此,处理器的晶体管数量虽仍在增长,但半导体工艺已接近极限。近几年,处理器性能的年增长速度仅为3%,而在20世纪80年代中期直至21世纪初,处理器性能的年增长速度是52%。因此,面对日益增长的算力需求,特定领域架构(DSA)成为满足算力增长的优先选择。

高效能服务器和存储技术国家重点实验室主任

我国数字经济取得巨大成就,但也存在一些问题,比如数字产业附加值不高、数字经济对传统经济渗透率较低等,数字经济发展质量有待提高。根据经济合作与发展组织(OECD)的统计数据,我国虽然是全球最大的电子产品制造国和出口国,但产业附加值明显低于美国、德国、日本和韩国。2020年,我国第二、三产业的数字经济渗透率分别是21.0%和40.7%,整体落后于美国、德国等。因此,作为中国经济的有机组成部分,数字经济面临提质增效和提高全要素生产效率的挑战。数据要素是数字经济发展的核心引擎,对提高生产效率的乘数作用不断凸显。挖掘数据要素价值,提高全要素生产效率,需要高水平算力供给和强大的计算产业。因此,应认真审视算力、计算产业在数字经济中的重要地位——算力是核心生产力,计算产业是数字经济发展的基础性产业。