本文轉自：中國科學報

■劉韻潔

中國算力發展遇上“東數西算”工程，大家都在談論算力網。但當前，算力與網路並未融合，無法提供“算力網路服務”。我認為，只有建設“確定性網路”才能保障算力網的健康發展。

算力網路的“確定性”挑戰

建設確定性網路的挑戰，可簡要提煉如下：

第一是實時性的挑戰。目前網際網路幾乎沒有實時效能力，但不論是工業控制、能源，還是電力，都對網路實時性提出了確定性指標，如時延指標、抖動指標。如果這些領域的網路確定性問題得不到解決，算力網是根本沒法實現的。

第二是頻寬的挑戰。FAST每天產生的資料大概有2000多TB，散裂中子源每天產生的資料有600多TB，這麼大量的資料，每天要與全球網路共享，網路的頻寬不確定直接導致傳輸效率低下。

第三是算力成網的挑戰。現在的算力網是“煙囪化”的算力，相互獨立，缺乏感知和排程，算力利用率低，這使得大家使用算力的成本增加。

未來的算力應該都是易用的，就像水、電一樣即取即用，這也是算力網的願景。但從以上幾點來看，算力和網路還是“兩張皮”。 這背後需要大頻寬、低時延、低抖動、高可靠的“確定性網路”為支撐，需要確定性的算力網做基礎。

如何解決上述問題，使算力與網路深度融合，無疑是一個非常大的挑戰。

這已不是人們第一次面對確定性網路的命題。但為何現在還沒有解決？因為難。要滿足人們對算力網路大頻寬、低時延、零丟包等的需求，就好比在一條普通的馬路上，突然要建一段高速公路甚至高鐵。

我們目前使用的網際網路就好比一條“普通馬路”，時延抖動難以控制。而確定性網路則是利用新技術構建的“資訊高鐵”，是完全暢通的一條路，時延抖動是可定製的，可按使用者需要提供服務，如此方能有效解決工業製造、能源、元宇宙等應用的精準控制問題。

確定性網路的實踐探索

我認為，確定性網路是我國數字經濟最重要的基礎之一，遠端醫療、交通系統、交易系統等應用場景，如果沒有確定性網路做支撐，其既定的產業願景就難以很好地實現。

為了解決這一問題，我們（未來網路團隊）不斷探索，並取得了一些成果。

首先，針對當前網際網路從“消費型”向“生產型”的轉變需求，我們提出了服務定製網路（SCN）技術體系，解決網路架構問題。SCN包括“新型網路承載”“網路作業系統”與“雲網超融合”三大平面，具有支撐產業網際網路發展所需的智慧、安全、可定製等特性。

其次，我們發展了用確定性網路作業系統進行全網排程。未來網路承擔了國家大科學裝置——未來網路試驗設施（CENI）的建設工作。CENI是我國通訊與資訊領域首個大科學工程，將建成一個開放、易使用、可持續發展的大規模通用試驗設施，為研究新型網路體系架構提供簡單、高效、低成本的試驗驗證環境。

基於全新的網路架構，CENI已具備按需定製服務能力、確定性服務能力、多雲互聯服務能力、智驅安全防護能力四大關鍵能力，能夠為企業提供低時延、低抖動、高可靠網路接入服務，更好滿足產業網際網路對網路效能的苛刻要求。

目前，依託未來網路的確定性網路技術，山東已建成並執行覆蓋16個地市、5600公里的全球首張確定性網路。經中國資訊通訊研究院測試，該確定性網路核心節點時延抖動控制在20微秒以內，主要效能指標達到國際領先水平。今年6月30日前，確定性網路2。0版升級完成。升級後，山東省16個地市，任何兩個地市端到端的時延抖動都小於20微秒，而且能做到在高負載的情況下（負載92%）零丟包。

此外，在南京到貴陽的傳輸距離上，我們用確定性網路與非確定性網路做了對比實驗，反覆證明確定性網路與非確定性網路的傳輸差距明顯。

在從南京到貴陽跨2450公里的100G試驗網路中，由於傳統網路存在大量的丟包與擁塞，頻寬利用率不足10%，難以滿足算力資料中心跨廣域的無損資料傳輸需求；而採用新型確定性無損傳輸技術後，系統性解決了網路頻寬、時延、丟包問題，峰值傳輸速率可提升至88%，達到資料中心內部無損網路傳輸水平。

另外，我們還構建了確定性雲網的算力網作業系統，即算網的作業系統，解決了算力資源和網路資源統一排程問題。煙臺和濰坊部分能源企業實驗結果表明，算力速度比傳統方式大概提高了75%。

確定性算力網路剛剛開始

基於確定性網路，我們開展了一些業務應用示範。

在遠端醫療場景，確定性網路使手術操作跨越時空。今年2月，青島大學附屬醫院副院長牛海濤團隊，應用確定性網路，在濟南操控一臺機器人，隔空給青大附院市南院區動物實驗室的實驗動物豬進行了遠端機器人輔助腹腔鏡下腎臟切除術，用時20多分鐘。整個過程網路時延不到6毫秒，創造了新紀錄。

目前透過確定性網路進行遠端手術，已經有了幾十個成功案例。在確定性網路的保障下，遠端手術中的時延、抖動都控制到了肉眼無法察覺的程度，醫生操作穩定無卡頓，大大提高了手術成功率，讓有需要的患者能夠享受到千里之外的專家級治療。

在濟南，我們針對智慧交通系統，透過確定性算力網路採集攝像頭資料，得到了一份最佳化排程方案，提高了16%的交通流量。

另外，我們和浪潮集團合作，利用其算力，建立礦山遠端作業系統。使用確定性網路後，可實現整座礦山中礦車的無人駕駛，一個人就可以遠端操作多輛礦車，減少了人力成本，提高了工作效率。

此外，確定性網路+算力，在數字孿生、元宇宙等方面也大有可為。

在中國，確定性算力網路剛剛起步，我們相信在算力網路建設方面，中國大有可為。未來，我們希望在標準體系、產業生態、原始創新等方面，與大家共同努力，開展更廣泛深入的合作，讓確定性算力網路從技術創新走向生產生活的方方面面。

（作者系中國工程院院士，本報記者趙廣立根據其在2022中國算力大會上的發言及補充材料綜合整理）

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