2021-2022全球计算力指数评估报告边缘计算论述摘要

3月17日,主题为“智算创见 数实相融”的浪潮信息生态伙伴大会IPF2022召开。会上,浪潮信息、IDC和清华大学联合推出《2021-2022全球计算力指数评估报告》,量化揭示了全球主要国家GDP、数字经济与计算力之间的关联性和相互拉动作用。

报告显示,数字经济时代,投资算力拉动经济增长具有长期性和倍增效应:一个国家的计算力指数平均每提高1点,数字经济和GDP将分别增长3.5‰和1.8‰。

根据浪潮人工智能研究院测算,预计到2025年全球算力规模将较2020年提升30倍。同时,算力作为一种新技术生产力,成为挖掘数据要素价值,推动数字经济发展的核心支撑力和驱动力。为顺应算法基建化发展趋势,浪潮信息制定了算法模型升级发展的演进路线:第一阶段以监督学习和识别类应用为主要特征;第二阶段以单模态、自监督学习为特征;第三阶段以多模态、自监督学习为特征。再下一个阶段,算法模型将进入与物理世界交互式的超模态主动学习阶段。目前浪潮信息正处于从第二阶段向第三阶段的演进过程中。

边缘云公众号做了整理,摘录额了核心观点及边缘计算方面的论述,以飨读者!点击“阅读原文”查看PDF版。

核心观点

  • 新冠疫情加速全球数字化进程,数字经济与实体经济加速融合。从2016-2025年的整体趋势及预测来看,各个国家的数字经济占GDP的比重持续提升,预计2025年占比将达到41.5%。
  • 本次研究中计算力指数与经济指标的回归分析结果显示,国家计算力指数与GDP的走势呈现出了显著的正相关。评估结果显示十五个重点国家的计算力指数平均每提高1点,国家的数字经济和GDP将分别增长3.5‰和1.8‰,预计该趋势在2021-2025年将继续保持。
  • 计算力作为数字经济时代的关键生产力要素,已经成为挖掘数据要素价值,推动数字经济发展的核心支撑力和驱动力。算力资本可与传统资本形成互补效应和协同效应,一个国家或地区增加对算力相关的投资可以带来经济的增长,且这种增长具有长期性。同时,一国投资总量中算力投资比重的增加会进一步提高稳态经济增长率。
  • 计算力指数国家排名结果显示,美国和中国分别以77分和70分位列前两位,同处于领跑者位置;追赶者国家得分在40分到60分区间,包括日本、德国、英国、法国、加拿大、韩国、澳大利亚;得分低于40分的为起步者国家,包括印度、意大利、巴西、俄罗斯、南非和马来西亚。
  • 评估结果显示,全球各国间的算力竞争愈加白热化,除南非外,其余国家算力评分均有所提升,其中中国计算力水平增幅最大,达到13.5%。各样本国家所属阵营的划分较上一年并未发生变化,一定程度上反映出全球各国算力竞争格局已初步形成。美国和中国作为领跑者阵营国家,在全球算力领域的主导地位进一步得到了增强。
  • 领跑者国家依托计算能力供给、应用市场空间和基础设施支持的增长进一步扩大领先优势,中国市场是主要驱动力量;追赶者国家相比起步者国家的优势在于更高的计算效率、广泛的新兴技术应用以及相对健全的基础设施支撑;起步者国家以发展中国家为主,算力市场空间和后发优势突出,辅以不断完善的基础设施建设,正在不断缩小与追赶者国家之间的差距。
  • 综合15个国家来看,AI算力支出占总算力支出从2016年的9%增加到12%,预计到2025年将达到25%。其中,中国AI算力发展领跑全球,AI服务器支出规模同比大幅增长44.5%,并首次超过美国位列全球第一。在过去5年15个国家AI算力支出的增长中,近60%来自中国。
  • 样本国家边缘计算能力发展水平普遍提升,除中美两国表现较为突出外,以德国、英国为代表的发达国家加大边缘计算布局力度,发展节奏明显快于发展中国家。IDC预计到2025年,全球边缘计算服务器支出占总体服务器比重将从14.4%提升到24.9%。
  • 本次全球计算力水平TOP 3行业分别是互联网行业、金融行业、制造业,金融业在计算能力和以人工智能、大数据为代表的应用总投入、增长速度均高于制造业,在计算力水平评估的排名升至第二。疫情爆发后,收益率降低、坏账率增加等诸多挑战促使多数金融机构加速智能化平台建设,提升风险管控能力,并进一步创新服务模式。
  • 算力的社会价值正不断凸显。算力建设能够辅助疫苗和药物开发,极大提高药物发现效率、降低平均研发成本并减少临床失败风险,AI计算辅助药物发现近年来成为全球市场热点。绿色算力将保障社会可持续发展,应对气候变化,实现净零排放的目标。算力正在向绿色化和集约化方向加速演进,同时算力能够帮助企业应对减排压力,并助力企业在数字化转型中取得商业先机。

边缘计算提升解决方案的效能,为程序提供了更快的响应以及更高的自主运行能力;

全球计算力指数研究覆盖了六个大洲的15个国家,其中发达国家包括美国、加拿大、日本、韩国、澳大利亚、英国、法国、德国、意大利,发展中国家包括中国、印度、马来西亚、巴西、俄罗斯和南非。相较于上一年度,评估国家范围增加了加拿大、意大利、马来西亚、韩国和印度。指标体系中,计算能力部分增加边缘计算二级指标,更全面地展现了各国计算能力的算力形态和发展层次;计算效率新增新技术(SSD/SCM等)使用率子项,结合计算、内存、存储等资源利用率,对评估计算力的利用水平会更加有效;基础设施支持增加数据中心软件及服务子项,从而提高计算力支撑要素的丰富程度。

美国计算力水平同比增长5.0%,达到77分,在新冠疫情对整体宏观经济形成负面影响,以及市场体量和发展能级已经较为突出的情况下,美国在部分二级指标得分依然取得明显增长,其中边缘计算服务器支出增长13.6%,云计算发展水平提升4.3%,人工智能、大数据、物联网和区块链等新兴技术应用更加成熟,指标增幅领先全球平均水平;美国超大规模数据中心进一步扩大了规模优势,维持全球第一地位;在全球头部超大规模云服务提供商的推动下,美国数据中心整体能效实现提升,但相比超大规模数据中心,美国企业级数据中心能效水平依然有较大提升空间。

德国工业基础雄厚,在2013年就提出了“工业4.0”概念,抢抓新一轮工业革命先机,在全球工业数字化转型中起到引领性作用。德国工业通过长期的数字化投入,在新冠疫情期间展现出韧性,成为德国经济实现快速复苏的关键。评估结果显示,在行业数字化转型需求的带动下,德国边缘计算支出增长29.3%,物联网和区块链领域支出同样快速增长,推动德国在计算力应用水平方面实现16.1%的大幅提升。

印度计算力综合发展水平得分达到38分,其中在计算能力方面,印度AI计算和边缘计算发展实现较大提升,移动计算和桌面计算市场是全球结构性增长点,终端市场保有量、支出规模和增速全球领先;另外,印度在存储、网络基础设施方面支出实现快速增长,增幅全球第一。尽管新冠疫情爆发一定程度影响了印度计算力增长势头,但印度计算力发展水平与追赶者阵营差距仅为2分,凭借细分算力市场的快速发展,其整体算力水平在未来几年仍具有较大的上升潜力,有望跻身至追赶者国家梯队。

计算能力是计算力指数的核心组成部分,通过评估各类服务器及终端设备的数量和投入占比来反映不同国家在算力投 入上的整体水平和侧重点。本年度国家计算能力子项评估在通用计算能力、AI计算能力、科学计算能力和终端计算能力之外,新增边缘计算能力,以求更全面地展现各国计算能力的算力形态和发展层次。

随着全球各国产业数字化转型加速,算力需求激增,应用场景愈发复杂多元。人工智能引入了全新 计算模型,算法结构日益复杂、参数和样本规模扩大的趋势并未减弱,尤其是训练对计算资源的消耗持 续增加,且AI训练和泛在化的推理场景对数值精度和算力水平各不相同,从算力芯片类型、系统架构和 发展范式等各个层面影响算力市场的供需格局,领域专用芯片、AI服务器、智能计算中心等成为市场关 注重点。另外,大量的边缘场景长尾需求尚未得到满足,面向边缘计算的硬件、软件、服务和通信基础设施投资正在加速,边缘计算从产品形态到底层架构都在走向多样化,定制服务器产品或成为边缘计算基础架构的主力军。

边缘计算创新并拓展了核心数据中心的功能和范畴,已 经成为驱动全球企业级基础架构市场增长的重要力量。

本年度研究显示,15个国家在边缘计算能力发展水平上 普遍取得提升,除中美两国表现较为突出外,德国、英国 等发达国家加大边缘计算布局力度,发展节奏明显快于发展中国家。作为平台型技术,边缘计算为5G、物联网、 机器人、人工智能等新兴技术提供重要的承载能力。IDC 预计未来5年,全球对边缘位置的算力投资增长速度将 远快于核心位置,到2025年,全球边缘计算服务器支出 占总体服务器比重将从14.4%提升到24.9%。

边缘计算的价值在于从物理空间上将计算资源移动到数据创建的位置, 从而大幅提高了获取数据洞察价值的效率,并在核心IT环境之外实现业 务流程和决策智能的即时启用。根据IDC全球边缘支出指南,企业和服务 提供商在边缘解决方案硬件、软件和服务上的支出预计将在未来几年保 持高速增长,到2025年将达到近2740亿美元。

欧洲国家重点通过行业价值链重构、强需求用例探索以及宏观性战略引导提升边缘计算区域竞争力。

欧洲国家和企业将边缘计算视为整个欧洲数字化转型的关键驱动力,近年来不断加速边缘计算基础设施部署,近30%的欧洲企业计划在未来两年内开始使用边缘计算技术,交通/物流、制造和能源是领先的行业门类,部分企业已经越过试验进入成熟部署阶段。分布式是边缘计算的本征特点,面向特定的用例场景,跨行业和跨系 统协同是影响边缘计算部署的重要因素。欧洲电信运营商、解决方案供应商和垂直行业企业加强产业协作及业务能力整合,以持续完善的生态体系建设向千行百业赋能,成功在德国实现自动驾驶跨运营商网络的无缝切 换,有效保障碰撞警告系统等关键移动业务的连续性质量。在多个垂直行业,欧洲企业积极挖掘和实践强需求应用场景,如零售行业的用户购物行为实时分析、复杂 任务管理、后台流程和运营的自动化,医疗行业的AR辅 助手术和远程成像诊断等。另外,以满足欧洲企业和公 共管理部门对敏感类别数据处理的刚性需求为目标,欧盟成立了工业数据、边缘和云联盟,作为欧洲数据战略的重要组成部分,旨在提高欧洲在工业数据方面的领导地位。

数据中心是提供云服务、连接和应用的平台,是数字经济的重要组成部分,这些因素要求在网络、计算和存储方面对IT进行重新架构,并将加速企业从本地部署向云和混合数据中心的转移,为这些设施创造一个强大且不断增长的市场。因此,超大规模数据中心开发的建设热潮在很大程度上归因于最终用户对数字产品和服务的需求激增,阿里巴巴、AWS、谷 歌、微软和腾讯等云服务提供商已承诺在未来五年内建设数百座新设施。与此同时,发展中国家的国家电信公司在总体市场中表现良好,电信 运营商在提供最后一英里数据中心服务方面发挥着重要作用,物联网 (IoT)、移动设备、智慧城市、智能家居和大量居家办公的人群正在推动对边缘数据中心的需求。IDC预测,到2025年,全球数据中心的市场平均增长率将达到10%。 与此同时,数据中心的增长将带来能耗、环境和气候的挑战,未来,超大 规模数据中心将发挥举足轻重的作用。超大规模数据中心能够提供足够且价格合理的计算能力,以满足企业变革和创新的需求,由于效率更高,超大规模数据中心将极大的提高能源使用率,更好的实现数据中心发展的可持续性。除此之外,超大规模数据中心还可以更高效地机进行工作负载分配和自动化运维、更好地开发和实施可再生能源和水资源利用等优势,推动数据中心现代化建设。

数据和智能代表着创造不可估量的价值的独特机会,来自物联网、移动设备和其他边缘设备的实时数据,结合历史数据、企业内部系统和全球信息,使得数据量以前所未有的速度高速增长。数据与人工智能和机器学习正在不断结合,越来越多的企业把人工智能应用部署从过去的核心-端侧,扩展至核心-边缘-端侧,实现数据价值最大化。在这个趋势下,行业用户正在加大以人工智能算力为代表的算力投入,评估发现,对于算力投入较大的行业同样在新技术的应用上投入靠前,其中互联网、金融和制造在算力投资和AI投资中均位前列。算力作为全球企业数字化转型的基石任重道远,不仅是各行业进行数字化转型的硬实力,还将担当重塑行业的使命。

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