□ 南京日报/紫金山新闻记者 张安琪
82岁的刘韵洁,又完成了一道题。
8月20日,中国工程院院士、紫金山实验室首席科学家刘韵洁,在第九届未来网络发展大会上发布全域一体化数算网调度平台时自豪地说,要让算力像“水电”一样便捷取用,“今天可以说兑现承诺了”。
2014年12月13日,习近平总书记参观江苏省未来网络创新研究院展区,听取了刘韵洁关于未来网络建设的汇报,并提出突破互联网关键核心技术,实现“弯道超车”的殷切嘱托。
从2015年未来网络试验设施(CENI)落地南京建设,到今年7月24日项目通过主管部门组织的总体验收、为国家验收做好准备,刘韵洁和团队一道题接着一道题地完成总书记布置的“作业”。
目前,作为我国通信与信息领域首个国家重大科技基础设施,CENI已支撑试验百余项,覆盖国家重大战略、前沿技术创新、新兴产业与应用等多个领域,部分成果被广泛应用于产业实践和国家关键领域建设中。
为国铸“器”
“如果把传统网络比作‘普通马路’,CENI就好比一条数据传输‘高铁专线’。”刘韵洁的身后,蓝色大屏占据了办公室一整面墙壁。屏幕中间最显眼处,是轮廓鲜明的中国地图,白色线条串联起各类节点,红、黄、白等不同颜色圆点分布其上,直观呈现出一张南京出发、“网罗”全国、辐射全球的“大网”。
这张网,就是CENI。
传统互联网的发展基本上是美国主导。进入21世纪,传统互联网体系结构暴露出诸多问题,世界各国纷纷布局未来网络领域基础研究。未来网络的核心要义就是在现有网络架构的基础上建设智能的网络高速公路、高铁甚至航空。用户的各种需求都可以通过软件定义来满足。
到中流击水,浪遏飞舟。
2010年,刘韵洁等专家向国家建议布局“未来网络试验设施项目”。
2015年,CENI落地南京,是我国网络领域唯一、江苏首个,也是全国首个以省级政府作为主管部门的国家重大科技基础设施。
为何是南京?任何新科技的应用都需要“场景”,任何新产业的爆发都有一个“坐标”。创新氛围活跃、国内最早布局未来网络产业的南京,就是刘韵洁眼中的最优选择。
“CENI是推动国家科学与技术发展的‘国之重器’,是实现重大科技创新、前沿技术引领、颠覆性技术创新的‘国之利器’。”刘韵洁说。CENI的重要任务,是创造一个基于全新架构构建的大规模、多尺度、跨学科的试验环境,低成本、方便灵活、可定制地满足国家下一代互联网、网络空间安全、天地一体化网络等重大试验验证需求,支撑国家网络强国战略。
刘韵洁至今仍记得11年前的那个冬天:“总书记在参观江苏省未来网络创新研究院展区时,我向他汇报了未来网络创新发展情况。总书记对采用新的未来网络体系架构如何解决网络安全问题非常关注,问了我好几个问题。”
答案就藏在CENI的磨砺中。
携手“成器”
“整夜整夜睡不着觉。”未来网络创新团队高级工程师陶高峰,至今难忘那段“至暗时刻”。
2015年,陶高峰牵头负责CENI“大脑”——网络操作系统的架构设计。初期,他沿用国际通行的集中式架构,这种技术架构简单,所有计算与控制逻辑集中在少数节点,便于维护。
但随着工作推进,问题逐渐显现。“我们要建覆盖全国的‘大网’,让各地科研院所、企业稳定使用,集中式架构根本行不通!”规模压力测试的结果印证了陶高峰的担忧。
彼时项目已推进数年,调整缺陷、弥补短板的难度极大。
陶高峰带着厚厚一沓测试报告找到刘韵洁。多次研讨后,刘韵洁拍板:换思路,从集中式改为分布式、微服务式。
“相当于把之前搭的房子、建的梁全部推倒重来。新‘房子’没图纸,业内没人做过分布式架构。”陶高峰说。
“奋进时刻”很快取代“至暗时刻”。刘韵洁的鼓励卸下了团队的心理包袱:“科研成败皆正常,不做就永远不知道行不行。”陶高峰不再纠结“辜负数年心血”,团队迅速统一思想,全力攻关。
2019年,业内首个大网级网络操作系统CNOS发布。该系统在近400个城市、1000多个节点的骨干网中稳定运行2年以上,是全球首个达成此成就的系统,彻底结束了我国在该领域的落后局面。
陶高峰早已不记得测试成功的具体日期,只记得家人说:“今天怎么这么开心,脸上一直挂着笑。”
实现梦想的道路绝非坦途,他们总是在喜忧之间不断磨炼。
CENI“神经网”由连接40个核心城市的500多个机房、3.4万公里光缆构成,运维部副总监陈新就相当于信息传输“高速路”上的“交警”——紧盯后台数据流动,保障网络时刻畅通。
去年12月初,陈新和同事为业内首个光电融合确定性新型算网基础设施一期工程测试时,发现贵阳到武汉段数据信号频繁变差甚至“断掉”,但系统监测显示无异常。“9个城市里只有这段出问题,肯定是局部问题。”陈新迅速研判。可1700公里长的光纤中,故障点可能只是“偶然接触不良”的短截光纤,系统根本无法识别。
团队当即分组行动:一组继续监测系统,陈新则带队两两搭档,像“刑警拉网格”般,放大光纤系统图逐点排查。经过数天奋战,在第二遍“过筛子”时,他们终于在靠近贵阳的一处小光纤站找到了问题症结——一截不足1米的光纤与设备接触不良。
找到故障点的那一刻,团队成员有的跳了起来,有的狂拍大腿……
在CENI建设过程中,研发团队先后攻克一系列关键核心技术,其中多项为业内首创。
玉不琢,不成器。整个团队跟着CENI一起“成器”。
如今,来自天南地北的未来网络创新团队不断壮大,他们传承科学精神,厚植家国情怀,把南京当作自己的第二故乡。
“脉动”九州
“今天给您交作业来了,作业有点难,我们完成的时间有点长。”2023年7月,雪鬓霜鬟的刘韵洁再次见到总书记。
十年回眸看,当惊网络殊。
CENI如今已是一条覆盖全国近百个城市的“数字大动脉”。在100%网络负载、途经13个省市、跨越1.3万公里、承载1万条确定性业务的情况下,CENI能做到零丢包,时延抖动小于50微秒。而人眨一下眼睛的时间大约是500微秒。
“简而言之,CENI弥补了当前互联网的先天性缺陷。”刘韵洁说。
随着CENI“羽翼渐丰”,投身其中的人惊喜地发现,“房子”还未完全建成,外界的试验申请就在“敲门”了。
2021年,CENI面向全国提供试验服务,目前已支撑试验百余项。其中,试验需求多具备战略性、基础性、前瞻性;申报项目合作单位层次高,申报项目代表性强。
与CENI实现互联互通的“中国天眼”,每时每刻都在收集大量数据并传输到北京,原有网络利用率只有40%,使用CENI后,其参数标准提高到90%,传输效率大幅提高。
全国首创的广域工业视觉大模型算网融合技术、业内首个跨广域网网络编码分布式存储系统等重磅成果,皆基于CENI进行验证。
当南京远程控制中心的指令跨越500公里传至杭州智能工厂,智能小车在80%网络拥塞状态下依然流畅行驶,这是新华三集团智能工厂中的应用场景。同时,基于CENI确定性网络,新华三集团研发的高端路由器已开始为中小企业重建更稳定的骨干网络。
新华三集团高级副总裁、网络产品线总裁乔剡自豪地说:“我们可以达到的最优是6微秒,平均的时延抖动是14微秒,放在全球骨干网络传输实践来看都是非常好的,甚至是领先的参数。”
据了解,CENI能支持4096个并行试验,同时和国内外现有网络互联互通。
勇“网”直前
在紫金山实验室展厅显眼位置,有一面编号为2023-0150号的国旗。这面国旗曾于2023年5月30日第七个全国科技工作者日在天安门广场高高飘扬,同年12月15日被授予紫金山实验室。
8月4日下午,刘韵洁以“肩负网络强国使命 勇攀世界科技高峰”为主题,在紫金山实验室作了一场报告。
行百里者半九十。团队正在解答新的作业题——“在推动科技创新和产业创新融合上打头阵”。
放眼全球,大科学装置已经出现从基础研究向经济主战场挺进的趋势。“赋能千行百业,服务科研创新,支撑国家战略。”这是刘韵洁提出的目标。
CENI在建设过程中便按照“边建设、边开发、边提升”原则,推动项目在长三角工业互联网、卫星互联、国内重大科技基础设施、“东数西算”工程等领域广泛应用。
全域一体化数算网调度平台,就是其中一个典型。基于CENI这张“网”,可在全国范围实现数据、算力、模型的跨域调动与分发,为“东数西算”工程的三大难题提供解决方案。
算力,这一曾经的“奢侈品”,成了中小企业也能用得起的“平价好物”——企业推理成本可降低50%,微调算效可超过99%,千亿级大模型跨域池化训练算效可达98%。
“我们公司接到了新订单,享受到了‘技术普惠’带来的红利。”上海天数智芯半导体股份有限公司是我国领先的通用GPU高端芯片及超级算力系统提供商,公司解决方案部负责人赵安璞开心地说。
一条贯通成果转化路径也已搭建。
作为未来网络产业最早布局和核心布局的城市,南京不仅拥有紫金山实验室、江苏省未来网络创新研究院等载体,还创新采取紫金山科技城成果转化“三次方”模式,通过“拨投结合”等方式支持了一批项目落地;引育芯片器件模组、网络通信应用等上下游企业超千家,推动新一代信息通信产业加快集聚。目前,已初步形成以江宁开发区为核心,江北新区、雨花台区等多区域互补的发展格局。
江苏未来网络集团作为未来网络创新团队的重要一支,释放出明显的产业集聚效应。公司常务副总经理叶迎春介绍,江苏未来网络集团吸引了1500家创新型、创业型企业落地生根,50%与网络信息产业相关,50%与智能制造相关。
今年3月,南京成立新一代信息通信产业攻坚推进办公室,重点围绕5G/6G、未来网络、卫星互联网、算力、光通信、量子通信6个领域,探索新一代信息通信产业赋能新型工业化的路径。
8月22日,第九届未来网络发展大会闭幕次日,南京即召开民营企业座谈会(新一代信息通信专场),明确提出,营造转移转化生态,打造产业发展高地。
大道无垠,勇“网”直前。
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CENI建设发展历程
2005年 刘韵洁组织中国科学院计算所、北京邮电大学、清华大学3家单位共同开展未来网络架构研究和未来网络领域关键技术的自主研发,成为国际上最早从事未来网络研究的团队之一。
2009年 中国工程院与国家自然科学基金委员会联合启动“面向2030年中国工程科技中长期发展战略研究”项目,刘韵洁提议设立了有关未来网络的研究咨询课题。
2010年 国家发展改革委启动“十二五”重大科技基础设施立项建议与论证工作,李国杰、刘韵洁院士向国家提交了未来网络试验设施建议和实施方案。
2013年 未来网络试验设施被国务院列入“十二五”我国重大科技基础设施建设项目《国家重大科技基础设施建设中长期规划(2012—2030年)》(国发〔2013〕8号)。
2015年 国家发展改革委明确项目由江苏省人民政府作为主管部门,江苏省未来网络创新研究院作为法人单位,联合清华、中科大、深圳信通院共同建设。
2016年 项目建议书正式获得国家发展改革委批复通过。
2018年 项目可行性研究报告获得国家发展改革委审议批复通过。
2019年 2月,江苏承建部分初步设计获省发展改革委批复,项目建设正式启动;5月,未来网络试验设施首批12个光传输节点在第三届未来网络发展大会上宣布开通。
2020年 3月,初步设计投资概算获得国家发展改革委正式批复;8月,依托未来网络试验设施的全球首个确定性广域网创新试验成果在第四届未来网络发展大会上正式发布;11月,基于CENI的“面向服务的未来网络试验环境与技术创新”成果入选“2020世界互联网大会领先科技成果”。
2021年 3月,未来网络被列入“十四五”规划重点提前布局的六大前沿科技和产业变革领域;10月,CENI首次面向全国公开征集创新试验需求,标志着设施大门正式面向全社会打开。
2024年 8月,CENI正式建成。
2025年 1月,CENI全面竣工;7月,通过项目总体验收。