算力时代

瓦特改良蒸汽机引发了第一次工业革命，人类从农耕文明迈向工业文明；电磁感应原理激发了第二次工业革命，人类社会由此进入电气时代；以信息技术为标志的第三次工业革命和以人工智能为特征的第四次工业革命迸发出的强大力量深刻影响着我们的经济和社会。

在数字化时代，数据是新的生产资料，算力是新的生产力，新的产业革命席卷而来，网络无所不达、算力无所不在、智能无所不及，谁拥有了强大的算力，谁就拥有了决胜未来的密码，站在算力时代的新起点，中国正在数字经济新赛道上加速狂奔，人类已经进入智慧时代的拐点。

在这本书中，作者大胆畅想了算力未来的演进，一幅算力时代的宏伟蓝图徐徐展开。从算筹、算盘到晶体管计算机、超大规模集成电路计算机，从通用计算、异构计算的奥秘，到云计算、边缘计算、大数据、AI的应用场景，从水网、电网到算网，小到纳米级别的芯片，大到星辰大海中的星云，从计算到智算，5G产业方兴未艾，6G的国际竞赛已经展开……如何推动算力科学从量变到质变，如何在算力时代实现跨越式发展已经成为国家、企业、个人不可避免的重大命题。

正如本书所说，只有打好基础才能行稳致远，只有厚积薄发才能进而有为。算力时代来临，你准备好了吗？

王晓云

中国移动通信集团公司技术部总经理。长期从事移动通信发展策略、体制标准研究和技术研发工作以及云计算、边缘计算等相关工作，是自主知识产权TD-SCDMA和TD-LTE领域学科带头人之一，首批“新世纪百千万人才工程”人选，荣获第十二届中国青年科技奖、中央企业优秀共产党员称号等，享受国务院政府特殊津贴。 先后担任IMT-Advanced(4G）及IMT-2020（5G）推进组副组长、新一代移动通信网技术应用国家工程实验室负责人、国家科技重大专项“新一代宽带无线通信网”副总师。国家科学技术进步奖特等奖“第四代移动通信系统（TD-LTE）关键技术与应用”及一等奖“TD-SCDMA关键工程技术研究及产业化应用”的主要完成人，为我国数字移动通信（GSM）的技术创新、自主知识产权技术TD-SCDMA的成功运营、TD-LTE标准、产业创新和国际推广等做出重要贡献，在中国移动通信发展进程中发挥了突出作用。

段晓东

中国移动研究院副院长，教授级高级工程师，享受国务院特殊津贴专家，“新世纪百千万人才工程”人选，被授予“有突出贡献中青年专家”“中央企业劳动模范”等荣誉。长期从事科技创新和网络技术推动工作，是第四代（TD-LTE）/第五代移动通信的网络架构、云化网络转型（SDN/NFV）、下一代互联网（IPv6）、承载网络与网络IP化等领域技术带头人之一并做出重要贡献。先后担任工信部通信科技委信息通信专家组专家、中国互联网协会学术工作委员会副主任委员、IMT-2030（6G）推进组网络组组长、多样性算力产业及标准推进委员会副主席等职务。获3项国家科技进步奖及专利奖、标准创新贡献一等奖等20余项省部级及以上奖励。目前主要从事6G架构设计和网络技术、算力网络、未来IP网络、5G专网、区块链等攻关工作。

张昊

中国移动研究院网络与IT技术研究所所长。长期从事移动通信发展策略、体制标准研究与技术研发工作，作为公司级重大项目负责人，先后推动4G/5G网络技术体制、基于NFV/SDN技术的网络转型、边缘计算等重大技术攻关。目前重点牵头5G行业专网、边缘计算、算力网络等领域的研发工作。担任中国通信学会信息通信网络技术委员会第七届委员、中国通信标准化协会网络与业务委员会新型网络技术工作组副组长、SDN/NFV/AI标准与产业推进委员会NFV部署规范与推进组组长。曾获三项省部级科技进步一等奖。

1.谁掌握了先进算力，谁就掌握了开启未来世界的钥匙

数字化时代，数据是新的生产资料，算力是新的生产力。未来算力可以像热力和电力一样成为赋能社会数智化转型的基础能源。从云计算、边缘计算、大数据、人工智能四大场景到6G、“摩天”算力、量子计算，从当下的喜人发展到未来的宏伟蓝图，从理论框架到实践案例，从社会变革到企业战略，算力时代呼啸而来，市场大幕已拉开，一场不容错过的新技术革命已开启。

2.算力大发展引发的产业变革，是国家、组织、个人无法回避的时代话题

“算力”是智能的基础平台，“算力”也成为智能化时代的“基础能源”关乎整个社会的生存与发展。中国正在数字化发展的潮头浪尖。如何在关键窗口期理解趋势乘势而上？如何在算力时代获得技术优势赋能行业？如何在不断变化的智能发展中寻找个人的方向？算力大发展引发的变革是每个国家、组织、个人无法回避的时代话题。

3.各大企业倾心解读，专家学者力赞

中国移动联合ARM、华为、飞腾、浪潮、中兴通讯、腾讯等各个行业的企业，深度解读算力时代，具体而生动地讲述算力业务、趋势研判及多样性算力产品的布局，让算力的未来和发展可观、可感、可落地。中国移动通信集团有限公司董事长杨杰，国际电信联盟秘书长赵厚麟，中国工程院院士王恩东倾心作序。

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前言XIX

第一篇 从原始算力到现代算力——算力的前世今生

第一章69原始算力，那些伟大的发明

手动式计算，算力工具的起源003

机械作嫁衣，提升算力效率006

第二章69从机械到电子，算力大飞跃

机电驱动，算力走向自动化009

电子计算机，现代计算机的雏形011

第三章69算力进入千家万户

算力换“芯”，电子计算机走进日常生活013

算力摆在桌上，握在手中015

算力穿在身上，嵌在身边020

第二篇 多样的现代算力——探索算力奥秘

第四章69通用计算——架构多样

算力之“芯”，未来之心025

指令集之争042

RISC-V异军突起050

第五章69异构计算——平台多样

异构计算的出现057

GPU/AI加速卡063

FPGA 071

ASIC和SoC 081

DPU 087

算力走向何方091

第三篇 算力就是生产力——新基建之心

第六章69云计算，看不见、摸不着的算力服务

计算之争，谁能笑到最后099

云计算大发展，技术与经济共振103

开源，为云计算引航的灯塔112

“一虚多”，云计算的关键技术117

IaaS、PaaS、SaaS，云计算的三种基本服务120

云计算服务的大家族123

多样的云服务129

云计算路在何方133

第七章69边缘计算，算力在你身边

边缘计算，有多边缘135

与云计算一脉相承的边缘计算145

边缘计算的赛场153

揭开边缘计算的神秘面纱164

前程似锦，锦绣画卷177

第八章69大数据，挖掘存算新价值

数据海量爆发的原动力207

相互促进的算力与大数据212

大数据平台放大存算价值215

大数据安全与隐私计算223

第九章69AI，以算力换人力

AI的发展227

算力——AI发展的强心剂 230

AI服务——智能社会的核心引擎 232

AI的使能要素235

第四篇 算力网络，算网一体共生——从水网、电网到算网

第十章69算力网络，继往开来辟新局

算力网络为何而生247

什么是算力网络249

算力网络的愿景253

算力网络的体系架构258

如何构建算力网络260

应用畅想，无限可能266

第十一章69东数西算，算力网络的第一个目标

“东数西算”国家政策引导271

“东数西算”数据中心布局273

“东数”如何“西算”275

第五篇 突破极限——算力的未来

第十二章69冯·诺伊曼架构是永恒的吗？

“讨厌”的墙279

AI的“细脖子”282

加速翻墙——向“大脑”要答案283

揭开存算一体的神秘面纱285

存算一体研究的先行者289

第十三章696G与在网计算

6G需求及愿景295

6G架构及展望296

6G和算力网络299

在网计算300

第十四章69“摩天”算力，天上那些事

星辰大海中的新成员305

天地一家亲311

星云作算力316

第十五章69量子计算

量子是什么323

量子也能计算328

量子计算应用探索337

第六篇 新时代、新战略、新行动——算力时代，百家争鸣

第十六章69信息社会的战略高地

从网络大国到网络强国343

从网络强国到数字中国、智慧社会345

新型基础设施建设346

算力网络——东数西算347

第十七章69各行各业在行动

运营商云化转型，提供多样性算力服务——中国移动351

芯片架构升级，推动高性能计算变革——ARM 361

自研处理器、开发云服务，构建自主创新的算力产业体系——华为366

自研芯片，建设生态，提供全系列算力解决方案——飞腾374

从计算到智算，积极布局多元计算，推动智算中心建设——浪潮379

引入异构算力，提供多样、安全、高效的算力产品——中兴通讯388

构建云网边端一体化算力基础设施——腾讯398

致谢411

缩略语415

注释421