人工智能(AI)流畅对话、短视频即时推送、云端游戏高清运行、气象预报精准预判,背后都离不开同一个核心支撑——算力。从日常使用的手机、电脑,到服务国家建设的超级计算机、大数据中心,算力早已跳出专业实验室的范畴,渗透到社会运转的每一个角落。如果说农业时代的核心资源是水利,工业时代的“血液”是电力,那么数字时代,算力就是数字文明时代全新的核心生产力,是驱动一切发展的新型动力,成为衡量科技实力的关键指标。如今全球数字化浪潮奔涌向前,读懂算力,便是读懂当下科技发展、产业变革与未来社会走向的关键。
算力到底是什么
算力全称为计算能力,指计算机单位时间处理数据、完成运算的速度,通用衡量单位是FLOPS,常见分级有万亿次(TFLOPS)、千万亿次(PFLOPS)、百亿亿次(EFLOPS)。简单理解,算力就是设备处理信息的“大脑运转速度”。
手机、电脑、云端服务器都具备算力。浏览网页、编辑文档属于轻量运算,普通芯片就能完成;训练千亿参数AI大模型、模拟飞行器气流、推演蛋白质结构,需要海量芯片组成集群,依靠超高算力持续运算。
算力并非单一维度的数值,除了运算速度,还包含存储能力、数据传输能力、并行处理能力等配套能力。一套完整的算力体系,就像一座现代化工厂:运算核心是生产车间,负责加工数据;存储设备是原料仓库,存放海量数据资料;网络传输是物流通道,实现数据流转调度。只有各环节协同配合,整套算力系统才能高效运转。没有算力,海量数据只是一堆无用的代码,无法实现智能分析与应用落地。
算力四大类型 分工支撑各类场景
行业将算力分为四类,互相配合,覆盖全部数字需求。
第一类是通用算力,以CPU为核心,是最基础算力。电脑、手机、普通云服务器都依靠它,适配办公、网页、小型数据库等日常任务。优势是适配性强、成本低,但并行运算能力弱,难以承载AI复杂计算。
第二类是智能算力,当下增长最快的算力类型,依托GPU、NPU等AI专用芯片。这类芯片拥有成千上万个计算核心,擅长并行处理图像、文本、语音数据,是大模型训练、数字人、自动驾驶、AI绘画的核心支撑。目前国内算力市场中,智能算力占比超过七成。
第三类是超算算力,算力体系中的顶尖力量,由上万颗高性能处理器组成超级计算机,专攻国家级科研项目,气象模拟、核能研发、地震预测、新药研发都离不开它。超算算力虽然整体占比不高,却是国家基础科研实力的重要象征。
第四类是边缘算力,部署在路口、工厂、基站等靠近终端的节点,主打低延迟。自动驾驶实时识别路况、工业设备实时监测、摄像头即时人脸识别,都依靠边缘算力本地运算,避免远距离传输带来的延迟,形成“云端训练、边缘执行”的协同模式。
算力的载体:芯片与数据中心
芯片是算力最小单元,不同算力对应不同芯片,芯片工艺、核心数量直接决定算力上限。近些年AI产业爆发,高端算力芯片一度紧缺,芯片制造、高速内存成为产业链竞争焦点。
大量服务器集中存放形成数据中心,是规模化算力的供给基地。专门承载AI运算的场所称为智算中心,普通服务器集群为通用数据中心。衡量数据中心优劣不仅看算力规模,还要看能耗指标PUE,数值越接近1,制冷供电损耗越小,绿色算力水平越高。
为解决东西部算力供需失衡,我国推进“东数西算”工程,布局八大国家算力枢纽。东部城市产业密集、算力需求大,但土地电力紧张;西部风光资源充足,适合建设大型数据中心。将存储、模型训练等非实时任务转移西部,东部保留实时交互业务,实现全国算力资源优化调配。
算力如何改变生产生活
如今算力早已不再是科技行业的专属名词,而是全面赋能实体经济、民生服务、科学研究的通用生产力,渗透到生产、生活、科研、政务等方方面面,改变着传统行业的运行模式和大众生活方式。
比如,日常生活中,人脸识别安检、语音导航、线上影像诊断、智能翻译,日常使用的移动支付、快递物流、外卖配送,全部依靠智能算力;政务平台整合社保、户籍数据,实现一网通办,简化办事流程;交通方面,城市智慧交通系统依靠海量算力分析车流、人流,动态调控红绿灯、规划最优路线,缓解城市拥堵;医疗方面,算力助力医学影像识别、远程会诊、大数据病历分析,提升诊断效率与准确率;防灾方面,超算模拟极端天气,提前发布灾害预警。
工业领域,边缘算力实时监控生产线,AI自动识别产品缺陷,工业大模型优化生产流程,推动传统制造业数字化升级,大幅降低生产成本;文创行业,AI绘画、数字人直播、智能剪辑,普通人仅需调用云端算力就能完成创作,实现算力普惠;科研方面,生物医药依靠算力模拟分子结构,缩短新药研发周期。
算力发展现存挑战与未来方向
当前算力产业高速扩张,仍存在多重难题。一是高端芯片存在技术壁垒,国产软硬件生态仍需完善;二是算力供需结构失衡,部分地区算力紧缺,中小机房资源闲置;三是大型算力集群耗电量巨大,低碳转型压力突出;四是高速互联网络难以支撑万卡级集群同步运算。
未来算力发展有三大趋势。首先是绿色化,新建算力中心配套风电光伏,液冷技术普及,降低算力碳消耗;其次是一体化,依托“东数西算”搭建全国统一算力调度平台,云边端三层算力协同,中小企业可按需租用算力;最后是全产业链自主可控,持续攻坚国产算力芯片、服务器与操作系统,同时布局光子计算、量子计算等下一代技术,突破传统芯片性能天花板。
随着数字经济成为全球经济增长的核心引擎,国际社会普遍认为,算力如同百年前工业时代的电力,是发展新质生产力的核心底座,已经上升为各国科技竞争、产业竞争的核心赛道。谁掌握了先进算力、完善的算力基础设施,谁就能在数字时代占据发展主动权。从手机里小小的芯片,到西部成片的算力集群,算力支撑着数字经济的每一步发展。当下全球算力竞争日趋激烈,我国持续完善算力基础设施,攻克核心技术,推动算力普惠共享。
(厦门市老科协 供稿)