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7月31日，由中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所（以下簡稱中科院計(jì)算所）主導(dǎo)建設(shè)的“信息高鐵”率先在江蘇鹽城落地。作為“信息高鐵第一站”，中科院計(jì)算所與鹽城市政府在鹽城國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)區(qū)舉行了簡單而不失隆重的啟動(dòng)儀式。

這是“信息高鐵”的概念第一次公之于眾。“以前都是在我們學(xué)術(shù)圈子里談，或者向上級(jí)單位領(lǐng)導(dǎo)解釋它的涵義，接受你的采訪是第一次系統(tǒng)地對外講述‘信息高鐵’的概念。”中科院計(jì)算所所長、研究員孫凝暉在接受《中國科學(xué)報(bào)》獨(dú)家專訪時(shí)表示，建設(shè)“信息高鐵”網(wǎng)絡(luò)是中科院計(jì)算所牽頭籌建“中國科學(xué)院網(wǎng)絡(luò)計(jì)算創(chuàng)新研究院”的宏觀目標(biāo)，旨在推動(dòng)建成“滿足5G及智能萬物互聯(lián)（AIoT）時(shí)代新需求、適合我國國情的新增信息基礎(chǔ)設(shè)施”。

從字面上看，“信息高鐵”是在IT基礎(chǔ)設(shè)施層面提出的新概念。在已有云計(jì)算、超級(jí)計(jì)算中心等IT基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)上，為什么要建設(shè)“信息高鐵”？“信息高鐵”具體是什么樣？“信息高鐵”將給“乘客”帶來什么？在專訪中，孫凝暉做了系統(tǒng)性的解讀。

區(qū)別于“信息高速公路”

1992年，美國政府宣布實(shí)施一項(xiàng)新的高科技計(jì)劃“國家信息基礎(chǔ)設(shè)施”，旨在興建信息時(shí)代的高速公路——“信息高速公路”，這在后來產(chǎn)生了比工業(yè)革命更為深刻的影響，促進(jìn)了互聯(lián)網(wǎng)的普及和繁榮。

“信息高鐵”與“信息高速公路”有異曲同工之處，但又有所區(qū)別。

“‘信息高鐵’不是一個(gè)學(xué)術(shù)名詞，它有點(diǎn)‘蹭’高鐵的熱度，但又跟高鐵有緊密的關(guān)系。”孫凝暉告訴記者，“信息高鐵”與“信息高速公路”最根本的區(qū)別，可以用兩個(gè)關(guān)鍵詞概括：高通量計(jì)算、高品質(zhì)服務(wù)。

孫凝暉介紹道，簡單說，高通量計(jì)算追求的是“又快又多又穩(wěn)”，高品質(zhì)服務(wù)則追求像高鐵一樣有保障的計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)。

“目前我們正在進(jìn)入以‘物’為中心的IT3.0時(shí)代。”孫凝暉解釋說，在IT3.0時(shí)代，以5G為核心支撐的萬物互聯(lián)所產(chǎn)生的巨大數(shù)據(jù)量，對計(jì)算的并發(fā)度和實(shí)時(shí)性等都提出極高要求，僅靠現(xiàn)有計(jì)算設(shè)備的堆集難以解決上述問題。

萬物互聯(lián)時(shí)代的數(shù)據(jù)中心需要“算得多、算得快、算得穩(wěn)”的新型計(jì)算設(shè)施，而這正是“信息高鐵”的目標(biāo)。作為其核心技術(shù)之一，“高通量計(jì)算”具備高并發(fā)、低延遲、高確定性、高能效等特點(diǎn)。孫凝暉說，高通量計(jì)算追求的是“同等時(shí)間內(nèi)服務(wù)器處理數(shù)據(jù)量的多少”，這使其以巨量的信息處理能力支撐起新增的千億級(jí)終端及海量的信息處理請求。

最適合中國國情的IT基礎(chǔ)設(shè)施

過去我們對計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)提得最多的要求是“快”，比如希望網(wǎng)速快、計(jì)算速度快等，但在萬物互聯(lián)時(shí)代，“多”的需求特征凸顯。從汽車到路燈，從手機(jī)、平板到智能玩具，未來智能設(shè)備將數(shù)以萬億計(jì)，因此，未來的IT基礎(chǔ)設(shè)施須支撐“多”的需求。

高通量計(jì)算的技術(shù)核心是“體系結(jié)構(gòu)級(jí)的數(shù)據(jù)流思想”，強(qiáng)調(diào)高通量、強(qiáng)實(shí)時(shí)、低延遲以及易擴(kuò)展等特征，天生適合“吞噬”海量大數(shù)據(jù)。然而“數(shù)據(jù)流”并不是計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中的熱門，其原因之一就是之前一直沒有找到好的應(yīng)用場景。而5G及AIoT開啟的萬物互聯(lián)時(shí)代，在中國恰恰提出了“多”的問題。

“發(fā)達(dá)國家沒有遇到那么嚴(yán)重的‘多’的問題，或者它們能夠以超額供給的方式解決問題。但在中國，我們目前沒有這種條件，這給高通量計(jì)算提供了開花結(jié)果的機(jī)會(huì)。”孫凝暉對記者說，“信息高鐵”強(qiáng)調(diào)以低成本的數(shù)據(jù)處理方式解決大規(guī)模并發(fā)計(jì)算問題，恰恰與我們的國情息息相關(guān)——讓我國“一個(gè)都不能少”地進(jìn)入AIoT為主的信息社會(huì)。

“我國在上規(guī)模的產(chǎn)業(yè)中還是有機(jī)會(huì)的。”孫凝暉說，就像高鐵面向更多人更高密度的出行一樣，信息高鐵本質(zhì)上也是為了更好地解決“多”的問題——只有中國才能提出這樣的問題。

構(gòu)建“信息高鐵”技術(shù)體系

信息技術(shù)領(lǐng)域特別是在網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算方面，“卡脖子”難題頻現(xiàn)。但現(xiàn)在許多做法，比如研制替代芯片、軟件等，仍然只停留在“解燃眉之急”層面，難以“除心腹之患”。孫凝暉認(rèn)為，在舊有技術(shù)體系下，永遠(yuǎn)要被牽著鼻子走；要改變現(xiàn)狀，必須有自己的技術(shù)體系。

“網(wǎng)絡(luò)技算創(chuàng)新研究院的目標(biāo)也是希望建立‘信息高鐵’的技術(shù)體系。”孫凝暉告訴記者，“信息高鐵”在內(nèi)容上與“信息高速公路”相互兼容，但其內(nèi)在要求是建立一個(gè)自主的技術(shù)體系。

在他看來，在互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，中國的機(jī)構(gòu)企業(yè)多數(shù)只是在全球化鏈條中間從事某一個(gè)環(huán)節(jié)，并未能跳出別人構(gòu)建的技術(shù)體系。但在AIoT市場，中國用戶多、場景多、產(chǎn)品品類豐富，在“多”的應(yīng)用需求下，中國有機(jī)會(huì)和優(yōu)勢打造自己的技術(shù)體系。

“信息高鐵”技術(shù)體系的突破口，是“兩個(gè)鐵軌、四節(jié)車廂”。

孫凝暉介紹道，兩個(gè)“鐵軌”分別是指一個(gè)骨干網(wǎng)、一個(gè)接入網(wǎng)。它們由可編程的軟件定義網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，通過“超級(jí)基站”，可滿足無線接入、多模態(tài)統(tǒng)一接入等要求。“比如手機(jī)、衛(wèi)星、5G、WiFi網(wǎng)絡(luò)連接可以自由切換”。孫凝暉說，希望未來這一功能能通過一臺(tái)基站設(shè)備、一套網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)。

“高通量計(jì)算機(jī)”則是“信息高鐵”要搭建的“四節(jié)車廂”中的關(guān)鍵一節(jié)。此外，還包括通用大數(shù)據(jù)引擎、智能超算以及包含有“人—機(jī)—物”融合軟件的物端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它們將與超級(jí)基站共同構(gòu)成完整的支撐端、網(wǎng)、云、數(shù)、用五個(gè)層次的新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施。

孫凝暉透露，鹽城高通量數(shù)據(jù)中心，連同中科院計(jì)算所正在珠海投建的智能超算設(shè)施以及在中科院網(wǎng)絡(luò)信息中心建設(shè)的超算系統(tǒng)，將成為“信息高鐵”數(shù)據(jù)引擎的三大要素。“這些要素有了以后，我們會(huì)連接成為一個(gè)‘信息高鐵網(wǎng)’，通過帶動(dòng)一些應(yīng)用示范如5G應(yīng)用，‘信息高鐵’就初具雛形了。”

“信息高鐵”十年后見規(guī)模

“兩個(gè)鐵軌、四節(jié)車廂”，每個(gè)要素都需要芯片等硬件支撐。因此，有了“信息高鐵”，這些裝備和芯片都會(huì)被放在一個(gè)技術(shù)體系之中使用。在這套自主的生態(tài)和體系之中，芯片被“卡脖子”的問題就迎刃而解了。

不過，孫凝暉表示，構(gòu)建“信息高鐵”技術(shù)體系，需要一個(gè)長時(shí)間的生態(tài)培育過程。

“現(xiàn)在5G和AIoT畢竟還在路上，說得多、做得少，所以第一步是要通過‘信息高鐵’建設(shè)形成產(chǎn)業(yè)聚集。”孫凝暉說，我們感謝鹽城市人民政府提供了一個(gè)做應(yīng)用的機(jī)會(huì)，鹽城是一個(gè)不大不小的城市，有機(jī)會(huì)打磨好“信息高鐵”解決方案，把應(yīng)用示范和服務(wù)做深做好。

“未來兩年很重要，‘信息高鐵’應(yīng)用效果怎么樣？要先把效果做出來。”孫凝暉說，只有第一站做出效果后，企業(yè)和機(jī)構(gòu)才會(huì)逐步認(rèn)可和參與，“信息高鐵”才有機(jī)會(huì)拓展至第二站、第三站。

“我們希望這樣去迭代，我覺得要有十年時(shí)間才能成熟。”孫凝暉對《中國科學(xué)報(bào)》說，目前，中科睿芯正在推進(jìn)“信息高鐵”的產(chǎn)業(yè)落地工作，預(yù)計(jì)到2030年，“信息高鐵”將形成一定的規(guī)模。

“‘信息高鐵’是一個(gè)探索性很強(qiáng)的事物，我們希望信息產(chǎn)業(yè)上下游更多創(chuàng)新主體加入我們，一起來吃這只‘螃蟹’。”在采訪最后孫凝暉說，相信“信息高鐵”未將會(huì)像高鐵一樣，不僅惠及中國，對全世界的IT基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也有所貢獻(xiàn)。