中科创达-分布式算力网络技术研发项目可行性研究报告
思瀚产业研究院    2022-03-04

1、项目概况

算力是数字经济与人工智能时代下的“生产力”，各行各业对数据处理的规模和实效性需求快速上升。当前算力的供给方式主要是用户自建算力中心或者租用特定的云资源。由于用户对设备资源的使用无法处于实时满载的状态，主流云计算体系也无法有效地从设备端抽象出闲置算力并进行有效分发，设备的数字资源闲置现象普遍存在，从而无法实现对总体算力基础设施的充分使用。

为解决上述问题，并且能满足持续提升的算力需求，与当前云计算体系协同互补的算力网络技术应运而生。算力网络是一套将端侧、边缘侧、云端的算力资源抽象、整合并通过网络进行分发的算力供给系统，能够根据业务需求灵活调度算力资源。对数据进行处理、提高算力使用效率，将成为未来协调社会算力资源部署的重要基础设施。

本项目定义了支撑算力网络的基础操作系统和中间件与云端算力纳管平台，拟建设具备“云-边-端”结合、开放、统一、安全等特点的分布式算力网络系统，为客户提供软硬件一站式解决方案并提供完善的开发环境及工具，支持算力网络领域的创新和发展。

2、项目必要性

（1）随着社会智能化进程的演进，对算力水平的需求呈指数级增长

在国家的大力发展下，我国算力产业快速增长，根据中国信息通信研究院于2021年发布的《中国算力发展指数白皮书》，2020年我国算力总规模已达到135EFLOPS，同比增长55%，比全球增速超出约16%。

目前，我国算力资源仍然处于供不应求的状态，由新兴技术、应用、场景带来的数据量持续增长，各行各业对算力和网络的需求迫切，我国面临需要解决算力资源供给和有效利用的双重课题。以当前快速发展的无人驾驶、VR场景下的算力需求增长为例：

根据中国移动2021年11月发布的《算力网络白皮书》，在无人驾驶场景下，从2018年到2030年，无人驾驶对算力的需求将增加390倍，未来L4和L5级别对网络带宽的需求将大于100Mbps，时延要求达到50亳秒的水平；VR的算力需求将增长约300倍，端到端的时延至少需小于20亳秒。

随着摩尔定律趋近于极限，面对不断倍增的算力和网络需求，通过网络集群优势突破单点算力的性能极限，提升算力的整体规模，共同推动算力网络建设，成为业内的主要关注点，公司亦需要加大投入与布局。

（2）分布式算力网络是技术发展至今的重要方向

当前，单核芯片和单台设备能够供给的算力已经接近上限，发展算力网络已经成为解决算力需求问题的重要方向。

首先，由于技术和商业可行性低，单核芯片计算能力将在芯片制程为3纳米到达极限，推动芯片由单核逐步向多核发展。随着核数增加放大处理器、存储介质、操作系统与软件间的不匹配而导致的算力散失效应（即算力无法随着多核核心数增加而成比例上升）和难以继续提升的单位算力功耗，导致多核芯片核心数量在128核时接近上限。由于芯片的单核算力上限和多核数量走向极限，在算力需求持续增长的背景下，需要“网络化”算力，将闲置的算力有效利用起来，对需求缺口进行补充。因此，未来算力需要构建分布式算力网络系统，统一系统调度“云-边-端”泛在部署的算力资源，满足社会智能化发展带来的算力需求。

（3）现有云计算架构无法满足分布式算力的发展需要

由于分布式算力网络系统的复杂度大幅提升，现有的云计算架构无法有效支撑。主要原因在于：

1）硬件基础不同：分布式算力网络系统将接入异构计算芯片和多样性的计算设备，而云计算架构存在于数据中心的高度标准化和抽象化的硬件环境中。

2）安全等级不同：分布式算力网络系统需要处理涵盖从端计算到云计算端到端的安全，需要全程可信，而云计算架构则存在于受信的物理环境中。

3）复杂程度不同：分布式算力网络系统需要构建跨“云-边-端”三级的算力资源管理与服务调度系统，并且需要确保实时性、安全性、开放性、易用性、兼容性、可扩展性并支持长期演进，而云计算架构无法对端侧设备进行有效管理。

我国当前依然在加大对端侧、边缘侧和云侧的建设力度，“云-边-端”的算力资源规模仍处于快速增长的趋势当中。若将这些设备以有效的形式进行组网，将设备中的资源进行抽象，并为应用提供统一的服务接口，即可形成新型现场级计算模型，将有效解决云计算模型和边缘计算模型的局限性。在“云-边-端”架构中，分布式算力网络的计算模型将与云计算模型和边缘计算模型形成有效互补，并作为数据处理的第一计算现场。

与云计算技术相比，针对分布式算力网络应用场景的管理软件却处于缺失状态。因此，分布式算力网络系统需要一套全新的系统架构，以推动算力服务的发展，本项目将基于分布式算力网络系统的需求进行针对性的技术研发。

3、项目可行性

（1）全球大力推动算力网络发展，为项目建设提供了有利的政策环境

为推动数字经济发展，我国陆续出台了多项政策，正在加快构建以算力和网络为核心的新型基础设施体系。2021年5月，国家发改委等四部委联合出台《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》，明确提出布局全国算力网络国家枢纽节点，打通网络传输通道，提升跨区域算力调度水平，加快实施“东数西算”工程，构建国家算力网络体系。2021年7月，工信部印发《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》，明确用3年时间形成布局合理、技术先进、绿色低碳、算力规模与数字经济增长相适应的新型数据中心发展格局。算力网络将成为“十四五”时期的重点发展方向。

此外，世界各国也在加大对数字经济的战略布局和对新型数字化基础设施的规划建设。美国于2020年11月发布《引领未来先进计算生态系统战略计划》，计划构建覆盖政产学研的国家级算力体系，巩固本国算力优势。2021年4月提出2万亿美元“新基建计划”，其中投入500亿美元资金用于新型芯片研发，1,000亿美元用于铺设覆盖美国全境的高速宽带网络。欧盟于2021年3月发布“2030数字指南针”计划，拟到2030年累计部署1万个边缘计算节点，为75%的欧盟企业提供云计算、大数据和人工智能服务，让所有欧盟家庭实现千兆连接。此外，日本和澳大利亚等国的人工智能应用和云计算发展迅猛，南非、巴西、俄罗斯作为新起步者也纷纷加大算力建设投入。因此，算力和网络融合发展的新型基础设施已成为多国的重点关注方向，本项目具备有利的政策环境基础。

（2）公司具有深厚的相关技术研发基础

作为全球领先的智能操作系统产品和技术提供商，公司已经具备实施本项目的技术基础和全球研发支持体系。

首先，公司与芯片供应商和电信运营商，在基础算力网络系统架构上已有两年的研发投入和技术积累，形成了支撑分布式算力网络的基础操作系统与中间件产品，并在智慧城市、智慧工业等项目中获得验证。其次，公司与开源组织和社区展开合作，引导分布式算力网络技术架构发展趋势，为本项目建设提供了良好的技术及产品技术。

其次，分布式算力网络作为全球多国数字经济的战略布局和对新型数字化基础设施的规划建设，具备显著的全球化特征，需要全球协同开发，公司在全球拥有40个分子公司及研发中心，除了中国本土之外，在欧洲、北美、日本、韩国、印度及东南亚地区均有业务布局，公司能够和全球客户及其全球的分支机构进行同步开发，提供无缝对接的技术支撑。

（3）公司开放中立的操作系统技术，有助于建立开放的生态体系

分布式算力网络系统，是数字经济的基础设施，需要构建开放、中立、健康的生态，也需要广泛的开发者和客户使用。而这些目标的实现，无法由芯片厂商、设备供应商、云计算厂商、开源社区单独完成。

公司作为全球领先的操作系统产品和技术提供商，秉承中立、开放的原则，携手产业链上下游和科研院校，创建技术与应用生态，支持产业各方参与技术和商业模式创新，帮助客户创造价值。公司在分布式算力网络领域构建了包括业内领先的芯片厂商、云计算厂商、算法和中间件厂商、电信运营商的产业合作伙伴生态。作为独立和中立的第三方操作系统产品和方案供应商，公司开放中立的操作系统技术有助于建立开放的操作系统生态体系。

4、实施主体及项目投资情况

本项目实施主体为武汉中科创达软件有限公司。项目的建设投入包括购置及装修研发办公场地，购置各类软硬件设备，以及研发费用支出等。本项目预计建设期为3年，项目总投资29,015.17万元，拟投入募集资金18,500.00万元，其余所需资金通过自筹解决。

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