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算力

算力

算力又称计算力，英文名Computing power，指的是数据处理能力，存在于手机、笔记本、超级计算机等各种智能硬件设备。本义是表示某个设备或系统的计算性能，随着智能时代的到来，智能计算的三要素——算力、算法、数据，逐渐成为社会的信息基础设施的重要组成部分，“算力”的内涵进一步扩大到用户能获得的体现为用户实际效用的计算性能。

算力是数字经济时代新生产力，已成为推动数字经济发展的核心力量、支撑数字经济发展的坚实基础，对推动科技进步、促进行业数字化转型以及支撑经济社会发展发挥重要的作用。它如同农业时代的水利、工业时代的电力，已成为数字经济发展的核心生产力，是国民经济发展的重要基础设施。

概念定义

算力定义

“算力”从字面上理解是计算能力，从表示能力的电力、运力借鉴而来。计算机学术界对于“算力”这个概念有一个大致的共识，即表示某个设备或系统的计算性能，或者说“算力”是计算性能的口语化表达，类似于“电脑”是计算机的口语化。这里的计算设备包括个人电脑、手机、嵌入式设备等，计算系统包括片上系统（SoC）、超级计算机、高性能计算机、云计算系统、数据中心系统、分布式计算系统等。

性能指标

算力计算性能指标一般使用运算速度表示，包括百万指令数每秒（MIPS）、浮点操作数每秒（FLOPS）等，表示定点、半精度/单精度/双精度浮点、AI常用的8bit整数操作等方面的性能。人们一般用这些性能指标来测度和表征设备或系统的算力，比如，一颗AI智能计算芯片的算力是256TOPS，一台超级计算机的算力是1EFLOPS。

MIPS(Million Instructions Per Second)是单字长定点指令平均执行速度Million Instructions Per Second的缩写，即每秒处理的百万级的机器语言指令数,是衡量电脑性能的指标之一。

FLOPS，即每秒浮点运算次数，亦称每秒峰值速度，（英语：Floating-point operations per second；缩写：FLOPS）。浮点（floating-point）指的是带有小数的数值，浮点运算即是小数的四则运算，常用来测量电脑运算速度或被用来估算电脑性能，尤其是在使用到大量浮点运算的科学计算领域中。

HPCG(High Performance Conjugate Gradient)，即高性能共轭梯度基准测试，是超级计算机系统的性能评估指标之一。

算力指数

算力指数包括算力规模、算力环境和算力应用三大部分。算力规模重点包括基础算力、智能算力和超算算力，分别提供基础通用计算、人工智能计算和科学工程计算。算力环境主要包括网络环境和算力投入，持续优化的网络环境为算力发展提供坚实支撑，大规模算力投入将会对算力增长产生直接和间接的推动作用。算力应用主要包括消费应用和行业应用，消费和行业应用带来了对算力规模、算力能力等需求的快速提升，算力的进步又反向推动了应用的发展。

发展现状

综述

算力基础设施作为各个行业信息系统运行的算力载体，已成为经济社会运行不可或缺的关键基础设施，在数字经济发展中扮演至关重要的角色。2019年，美国发布《国家战略性计算计划：引领未来计算》，将计算能力提升到国家战略高度，从先进计算、超算、高性能计算等多方面打造国家计算基础设施。

2022年全球算力总规模达到906 EFlops，增速达到47%，其中基础算力规模(FP32)为440 EFlops，智能算力规模（换算为FP32）为451 EFlops，超算算力规模（换算为FP32）为16 EFlops。预估未来五年全球算力规模将以超过50%的速度增长，到2025年全球计算设备算力总规模超过3 ZFlops，至2030年超过20 ZFlops。2024年5月24日，第七届数字中国建设峰会开幕，峰会显示，2023年在算力的推动下，中国数字经济核心产业增加值占国内生产总值（GDP）比重达到10%，亿万民众畅享“数智红利”。

2024年在算力领域，全国在用算力中心机架总规模超过830万标准机架，算力总规模达246EFLOPS，位居世界前列。

排名情况

截至2022年，在算力水平方面，美国、中国、欧洲、日本在全球算力规模中的份额分别为36%、31%、11%和6%，其中全球基础算力竞争以美国和中国为第一梯队，美国在全球基础算力排名第一，其份额43%，中国以26%份额排名第二；

智能算力方面，中国、美国处于领先，算力全球占比分别为52%和19%；美国、日本、中国在超级计算综合性能指标方面优势明显，总算力份额分别为 31%、23%、20%，中国在绝对数量方面处于领先。

全球化方面，美国、日本和欧洲信息化起步早，相关企业发展历史长，对国际市场的开拓也早于中国，国际市场的占有率高于中国，中国算力在国际市场的竞争力明显弱于在国内市场的竞争力。阿里云在全球云市场占有率排名第四，但其绝大多数业务集中在中国国内市场，与亚马逊、微软、谷歌等美国企业还有很大差距。与此同时，大国博弈加剧致使全球化产业链供应链格局面临重塑重构，将给算力技术创新及产业生态带来新挑战。

2022年11月，清华大学与权威咨询机构IDC联合发布《全球计算力指数评估报告》显示，中国以总分70分位列全球第二。

截至2022年底，中国算力总规模达到180百亿亿次浮点运算/秒，存力总规模超过1000EB（1万亿GB）。国家枢纽节点间的网络单向时延降低到20毫秒以内，算力核心产业规模达到1.8万亿元。

中国算力产业规模快速增长，年平均增速超过30%，2022年，中国的算力产业已初具规模，服务器、计算机、智能手机等计算类产品产量全球第一。从算力总规模来看，位居全球第二。

截至2023年，中国算力总规模达到197EFLOPS，位居全球第二，近5年年均增速近30%。在产业快速发展的背后，是基础设施不断完善、融合应用加速涌现、产业链条不断拓展。随着发展动能持续增强，中国算力产业正迈向高质量发展。

算力分类

在分类上，根据使用设备和提供算力强度的不同，算力可分为基础算力、智能算力和超算算力三类。

基础算力

由基于CPU芯片的服务器所提供的算力，主要用于基础通用计算，如;移动计算和物联网等。日常提到的云计算、边缘计算等均属于基础算力。

智能算力

基于GPU、FPGA、ASIC等AI芯片的加速计算平台提供的算力，主要用于人工智能的训练和推理计算，比如语音、图像和视频的处理。

超算算力

由超级计算机等高性能计算集群所提供的算力，主要用于尖端科学领域的计算，比如行星模拟、药物分子设计、基因分析等。以AI大模型为例，需要强大的算力和硬件支撑。以ChatGPT3.0为例进行拆解，训练一次的成本约为140万美元。对于一些规模更大的模型来说，训练成本介于200万美元-1200万美元之间。

社会应用

基础设施

中国建有超算中心，企业构建云计算中心，被密集地部署用于提供公共服务，算力的基础设施属性被不断强化。通信网络与互联网是全球性信息基础设施，是信息社会的底座，随着网络技术的发展，网络的智能测调能力越来越强。此外，是谷歌等国际互联网企业，在全球范围布局了很多数据中心，在这些数据中心之间自建了互联的网络，自定义了互联的协议。

区块链应用

“算力”成为热门词最早出现在比特币挖矿领域。挖矿是比特币区块链的共识机制，所谓挖矿也被称作工作量证明，是指比特币区块链的所有共识节点通过算力竞争获得记账权的过程。

数字经济

华为等企业和政府宏观经济部门提出了“算力指数”，来评估一个企业、一个区域乃至一个国家所能提供的总计算能力，用在终端、数据中心中安装的处理器芯片数量、CPU核的数量等来评估总计算能力，并且研究算力指数的增加与数字经济增加值之间的比例关系，衡量信息新基建的投资效率。“算力经济”也被提出，用来表示超算产业以及超算赋能的各行各业的GDP增加值。

算力租赁

随着AI技术的不断发展，算力需求企业设备需要高频迭代。为控制算力成本，科技企业选择算力租赁模式代替传统的电脑设备采购。算力租赁市场快速发展，基于数据分析的挖掘，租赁平台可以根据消费者的需求和偏好，提供个性化的服务。

代表工程

2022年2月，中国京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝地区启动了国家算力枢纽节点建设，在此之前，内蒙古自治区、贵州省、甘肃省、宁夏回族自治区4地算力枢纽节点已获批复。至此全国一体化大数据中心体系完成8大国家算力枢纽节点，10个国家数据中心集群的总体布局设计，东数西算工程正式全面启动。

业界观点

美国

2023年7月6日，在2023世界人工智能大会开幕式上，特斯拉CEO埃隆·马斯克在发言中表示，未来，人工智能对人类的演进，包括对文明，将产生非常深刻的作用和影响，未来地球上机器人的数量将会超过人类的数量。

中国

2023年8月，华为轮值董事长、CFO孟晚舟在公开演讲中表示，华为将打造中国算力底座、做厚“黑土地”。华为创始人兼CEO任正非直言“第四次工业革命基础就是大算力”。

社会价值

新一轮科技革命和产业变革正在重塑全球经济结构，算力是信息时代的新生产力，是支撑数字经济发展的坚实基础，算力的发展推进了技术的升级换代、应用的创新发展、产业规模的不断壮大，而云计算作为算力的生产工具，给予算力随时随地、按需等优点，大大降低算力使用门槛，推动了算力向服务化迈进。

算力时代的生产资料从以石油、钢铁为核心逐渐转变为以数据为核心，并演变到分子、原子等微观领域。当下，算力不再是电子计算机时代信息技术领域的专有服务，而是渗透到各行各业生产全过程，算力参与度和所占比重越来越高。算力不仅可以助力企业降低运营成本，而且能提供智能决策支持。算力真正实现了对人力和脑力的替代，成为人类能力的延伸和推动社会进步的变革性力量。可以用全民算力拥有量和人均算力观察国家的繁荣程度、先进程度。

算力的渗透为各行各业带来了显著的成效和经济价值，日益成为推动数字经济、国民经济高质量发展的关键动力。有研究表明，算力指数平均每提高1个点，数字经济和GDP将分别增长3.3‰和1.8‰，算力指数越高，算力的提升对经济增长推动的倍增效应就越突出。

研究表明，算力对产业能级的带动作用日益增强。例如某智能制造企业在生产系统中自建20台服务器，为100台智能机器人提供模型训练服务，通过5G专网和云边算力协同改造后，不仅提高了生产效率，还为企业节约了大量资产购置和设备运营的费用。不仅如此，算力也在其他领域助力生产效率的提升。例如，在生物医药领域，算力提升使得基因测序时长从13年缩短到1天，新药研发鉴定周期从5000天缩短到100天；在天气预报领域，算力的发展把天气预报准确率从过去的21.8%提高到现在的90%以上：在工业生产领域，把整个生产流程在数字世界中重建，通过仿真模拟进行优化使得生产效率提高30%""。算力已成为当下提升数字经济活力和推动企业转型的关键指标。