當(dāng)中國(guó)算力發(fā)展遇上“東數(shù)西算”工程，大家都在談?wù)撍懔W(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前，算力與網(wǎng)絡(luò)并未融合，而兩者不融合就無(wú)法提供算力網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。我認(rèn)為，只有“確定性網(wǎng)絡(luò)”才能保障算力網(wǎng)絡(luò)的健康發(fā)展，而確定性網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，其實(shí)也正是算力網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)。

   建設(shè)確定性算力網(wǎng)絡(luò)的挑戰(zhàn)，可簡(jiǎn)要提煉如下。

算力網(wǎng)絡(luò)的確定性挑戰(zhàn)

   首先是實(shí)時(shí)性的挑戰(zhàn)。目前互聯(lián)網(wǎng)幾乎沒(méi)有實(shí)時(shí)性的能力，而不論是工業(yè)控制、能源，還是電力，都對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性提出了確定性指標(biāo)，如時(shí)延指標(biāo)、抖動(dòng)指標(biāo)。如果這些領(lǐng)域不解決網(wǎng)絡(luò)確定性問(wèn)題，算力網(wǎng)絡(luò)根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

   第二是帶寬的挑戰(zhàn)。500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)大概有2000多TB，散裂中子源每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)有600多TB，這么大量的數(shù)據(jù)，每天要與全球網(wǎng)絡(luò)共享，網(wǎng)絡(luò)帶寬的不確定直接導(dǎo)致傳輸效率低下。

   第三是算力成網(wǎng)的挑戰(zhàn)�，F(xiàn)在的算力網(wǎng)絡(luò)是“煙囪化”的算力，相互獨(dú)立、缺乏感知、缺乏調(diào)度，算力利用率低，這增加了大家使用算力的成本。

   將來(lái)的算力應(yīng)該都是易用的，就像水電一樣即取即用，這也是算力網(wǎng)絡(luò)的愿景。但從以上幾點(diǎn)來(lái)看，算力和網(wǎng)絡(luò)還是“兩張皮”，這背后需要大帶寬、低時(shí)延、低抖動(dòng)、高可靠的確定性網(wǎng)絡(luò)作為支撐，需要確定性的算力網(wǎng)絡(luò)做基礎(chǔ)。

   如何解決這個(gè)問(wèn)題，使算力與網(wǎng)絡(luò)深度融合，無(wú)疑是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn)。

   這已不是人們第一次面對(duì)確定性網(wǎng)絡(luò)的命題。早在2015年，國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）就成立了一個(gè)工作小組，專門(mén)研究廣域網(wǎng)的確定性標(biāo)準(zhǔn)，但至今沒(méi)有實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。國(guó)內(nèi)包括電力、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等在內(nèi)的行業(yè)，也曾發(fā)布有關(guān)確定性網(wǎng)絡(luò)的白皮書(shū)。

   但為何現(xiàn)在還沒(méi)有解決這個(gè)問(wèn)題？因?yàn)楹茈y。要滿足人們對(duì)算力網(wǎng)絡(luò)大帶寬、低時(shí)延、零丟包等的需求，就好比在一條普通的馬路上，突然要開(kāi)辟出一段高速公路甚至高鐵軌道。

   我們目前使用的互聯(lián)網(wǎng)就好比一條普通馬路，堵堵停停，時(shí)延和抖動(dòng)難以控制。而確定性網(wǎng)絡(luò)則是利用新技術(shù)構(gòu)建“信息高鐵”，是完全暢通的一條路，時(shí)延和抖動(dòng)是可定制的，可按用戶需要提供服務(wù)，如此方能有效解決工業(yè)制造、能源、元宇宙等應(yīng)用的精準(zhǔn)控制問(wèn)題。

確定性網(wǎng)絡(luò)的實(shí)踐探索

   我認(rèn)為，確定性網(wǎng)絡(luò)是我國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)最重要的基礎(chǔ)之一，遠(yuǎn)程醫(yī)療、新能源、交通系統(tǒng)、交易系統(tǒng)等應(yīng)用場(chǎng)景，如果沒(méi)有確定性網(wǎng)絡(luò)作支撐，其既定的產(chǎn)業(yè)愿景就難以很好地實(shí)現(xiàn)。

   為了解決這些問(wèn)題，我們（未來(lái)網(wǎng)絡(luò)團(tuán)隊(duì)）不斷探索，并取得了一些成果。

   首先，針對(duì)當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)從“消費(fèi)型”向“生產(chǎn)型”的轉(zhuǎn)變需求，我們提出了服務(wù)定制網(wǎng)絡(luò)（Service Customized Network，SCN）技術(shù)體系，來(lái)解決網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)問(wèn)題。SCN包括新型網(wǎng)絡(luò)承載、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)與云網(wǎng)超融合三大平面，具有支撐產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所急需的智能、安全、柔性、可定制等特性。

   第二，我們發(fā)展了用確定性網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行全網(wǎng)調(diào)度。未來(lái)網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)了國(guó)家大科學(xué)裝置——未來(lái)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)設(shè)施（CENI）的建設(shè)工作。CENI是我國(guó)通信與信息領(lǐng)域首個(gè)大科學(xué)工程，該設(shè)施于2019年啟動(dòng)建設(shè)，建設(shè)周期為5年，將建成一個(gè)開(kāi)放、易使用、可持續(xù)發(fā)展的大規(guī)模通用試驗(yàn)設(shè)施，為研究新型網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)提供簡(jiǎn)單、高效、低成本的試驗(yàn)驗(yàn)證環(huán)境，支撐我國(guó)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)與網(wǎng)絡(luò)空間技術(shù)研究在關(guān)鍵設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、路由控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)、安全可信機(jī)制、創(chuàng)新業(yè)務(wù)系統(tǒng)等方面取得突破。

   基于全新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，CENI已具備按需定制服務(wù)、確定性服務(wù)、多云互聯(lián)服務(wù)、智驅(qū)安全防護(hù)四大關(guān)鍵能力，能夠?yàn)槠髽I(yè)提供低時(shí)延、低抖動(dòng)、高可靠網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)，更好地滿足產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的苛刻要求。

   目前，依托未來(lái)網(wǎng)絡(luò)確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，山東已建成并運(yùn)行覆蓋16個(gè)地市、5600公里的全球首張確定性網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)中國(guó)信息通信研究院測(cè)試，該確定性網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)時(shí)延抖動(dòng)控制在20 微秒以內(nèi)，主要性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。今年6月30日前，該確定性網(wǎng)絡(luò)升級(jí)完成2.0版。升級(jí)后，山東省16個(gè)地市中，任何兩個(gè)地市端到端的時(shí)延抖動(dòng)都小于20微秒，而且能做到在高負(fù)載的情況下（負(fù)載92%）零丟包。

   此外，在南京到貴陽(yáng)的傳輸距離上，我們對(duì)確定性網(wǎng)絡(luò)與非確定性網(wǎng)絡(luò)做了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，反復(fù)證明了確定性網(wǎng)絡(luò)與非確定性網(wǎng)絡(luò)的傳輸有明顯差距。

   在從南京到貴陽(yáng)跨2450公里的100G試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)中，由于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)存在大量丟包與擁塞，在網(wǎng)絡(luò)擁塞情況下，帶寬利用率不足10%，難以滿足算力數(shù)據(jù)中心跨廣域的無(wú)損數(shù)據(jù)傳輸需求；而采用新型確定性無(wú)損傳輸技術(shù)后，可系統(tǒng)性解決網(wǎng)絡(luò)帶寬、時(shí)延、丟包問(wèn)題，為業(yè)務(wù)提供有確定性保障的服務(wù)，峰值傳輸速率可提升至88%，達(dá)到數(shù)據(jù)中心內(nèi)部無(wú)損網(wǎng)絡(luò)傳輸水平。

   另外，我們還構(gòu)建了確定性云網(wǎng)的算力網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，即算網(wǎng)的操作系統(tǒng)，解決了算力資源和網(wǎng)絡(luò)資源統(tǒng)一調(diào)度問(wèn)題。在煙臺(tái)和濰坊部分能源企業(yè)的試驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)的算力速度比傳統(tǒng)方式大概提高了75%。該綜合能源系統(tǒng)可根據(jù)每家企業(yè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)算力系統(tǒng)的算法，提出科學(xué)解決方案，降低能源用戶成本，提高能源服務(wù)的質(zhì)量和安全，最終達(dá)到降碳的目標(biāo)。

確定性算力網(wǎng)絡(luò)剛剛開(kāi)始

   基于確定性網(wǎng)絡(luò)，我們也開(kāi)展了一些業(yè)務(wù)應(yīng)用示范。

   在遠(yuǎn)程醫(yī)療場(chǎng)景中，確定性網(wǎng)絡(luò)讓手術(shù)操作跨越時(shí)空。今年2月，青島大學(xué)附屬醫(yī)院副院長(zhǎng)牛海濤團(tuán)隊(duì)在濟(jì)南操控一臺(tái)機(jī)器人，“隔空”給青大附院市南院區(qū)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物豬進(jìn)行了遠(yuǎn)程機(jī)器人輔助腹腔鏡下腎臟切除術(shù)，用時(shí)20多分鐘。整個(gè)過(guò)程網(wǎng)絡(luò)時(shí)延不到6毫秒，創(chuàng)造了新的紀(jì)錄，而此次遠(yuǎn)程手術(shù)應(yīng)用的正是確定性網(wǎng)絡(luò)。

   目前通過(guò)確定性網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的遠(yuǎn)程手術(shù)已經(jīng)有幾十例。在遠(yuǎn)程手術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景中，高清鏡頭下，醫(yī)生可以通過(guò)遠(yuǎn)程操作機(jī)器人完成手術(shù)，而患者遠(yuǎn)在幾百公里之外。在確定性網(wǎng)絡(luò)的保障下，遠(yuǎn)程手術(shù)中的時(shí)延、抖動(dòng)都控制到了肉眼無(wú)法察覺(jué)的程度，醫(yī)生操作穩(wěn)定無(wú)卡頓，大大提高了手術(shù)成功率，讓有需要的患者能夠享受到千里之外專家級(jí)別的治療。

   在濟(jì)南，我們針對(duì)智慧交通系統(tǒng)，通過(guò)確定性算力網(wǎng)絡(luò)采集攝像頭數(shù)據(jù)，得到了一份優(yōu)化的調(diào)度方案，將交通流量提高了16%，這個(gè)應(yīng)用我們計(jì)劃繼續(xù)做下去。

   另外，在我們和浪潮集團(tuán)的合作中，利用浪潮的算力，建立了礦山遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)。使用確定性網(wǎng)絡(luò)后，可實(shí)現(xiàn)整座礦山的無(wú)人駕駛，一個(gè)人就可以遠(yuǎn)程操作多輛礦車(chē)，減少了人力成本，提高了工作效率。

   此外，確定性網(wǎng)絡(luò)+算力，在數(shù)字孿生、元宇宙等方面也大有可為。

   在中國(guó)，確定性算力網(wǎng)絡(luò)還只是個(gè)開(kāi)始，我們相信在算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面，中國(guó)大有可為。未來(lái)，我們希望在標(biāo)準(zhǔn)體系、產(chǎn)業(yè)生態(tài)、原始創(chuàng)新等方面，與大家共同努力，開(kāi)展更深入廣泛的合作，讓確定性算力網(wǎng)絡(luò)從技術(shù)創(chuàng)新走向生產(chǎn)生活的方方面面。■

（作者系中國(guó)工程院院士，記者趙廣立根據(jù)其在2022中國(guó)算力大會(huì)上的發(fā)言整理）