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7月31日，由中國科學院計算技術(shù)研究所（以下簡稱中科院計算所）主導建設的“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。“以前都是在我們學術(shù)圈子里談，或者向上級單位領(lǐng)導解釋它的涵義，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。”中科院計算所所長、研究員孫凝暉在接受《中國科學報》獨家專訪時表示，建設“信息高鐵”網(wǎng)絡是中科院計算所牽頭籌建“中國科學院網(wǎng)絡計算創(chuàng)新研究院”的宏觀目標，旨在推動建成“滿足5G及智能萬物互聯(lián)（AIoT）時代新需求、適合我國國情的新增信息基礎設施”。

從字面上看，“信息高鐵”是在IT基礎設施層面提出的新概念。在已有云計算、超級計算中心等IT基礎設施的基礎上，為什么要建設“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，美國政府宣布實施一項新的高科技計劃“國家信息基礎設施”，旨在興建信息時代的高速公路——“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’不是一個學術(shù)名詞，它有點‘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，可以用兩個關(guān)鍵詞概括：高通量計算、高品質(zhì)服務。

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

“目前我們正在進入以‘物’為中心的IT3.0時代。”孫凝暉解釋說，在IT3.0時代，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，對計算的并發(fā)度和實時性等都提出極高要求，僅靠現(xiàn)有計算設備的堆集難以解決上述問題。

萬物互聯(lián)時代的數(shù)據(jù)中心需要“算得多、算得快、算得穩(wěn)”的新型計算設施，而這正是“信息高鐵”的目標。作為其核心技術(shù)之一，“高通量計算”具備高并發(fā)、低延遲、高確定性、高能效等特點。孫凝暉說，高通量計算追求的是“同等時間內(nèi)服務器處理數(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終端及海量的信息處理請求。

最適合中國國情的IT基礎設施

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

高通量計算的技術(shù)核心是“體系結(jié)構(gòu)級的數(shù)據(jù)流思想”，強調(diào)高通量、強實時、低延遲以及易擴展等特征，天生適合“吞噬”海量大數(shù)據(jù)。然而“數(shù)據(jù)流”并不是計算機體系結(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用場景。而5G及AIoT開啟的萬物互聯(lián)時代，在中國恰恰提出了“多”的問題。

“發(fā)達國家沒有遇到那么嚴重的‘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，這給高通量計算提供了開花結(jié)果的機會。”孫凝暉對記者說，“信息高鐵”強調(diào)以低成本的數(shù)據(jù)處理方式解決大規(guī)模并發(fā)計算問題，恰恰與我們的國情息息相關(guān)——讓我國“一個都不能少”地進入AIoT為主的信息社會。

“我國在上規(guī)模的產(chǎn)業(yè)中還是有機會的。”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)絡和計算方面，“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”。孫凝暉認為，在舊有技術(shù)體系下，永遠要被牽著鼻子走；要改變現(xiàn)狀，必須有自己的技術(shù)體系。

“網(wǎng)絡技算創(chuàng)新研究院的目標也是希望建立‘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)在要求是建立一個自主的技術(shù)體系。

在他看來，在互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)時代，中國的機構(gòu)企業(yè)多數(shù)只是在全球化鏈條中間從事某一個環(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”的應用需求下，中國有機會和優(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“兩個鐵軌、四節(jié)車廂”。

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

“高通量計算機”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—物”融合軟件的物端計算機系統(tǒng)，它們將與超級基站共同構(gòu)成完整的支撐端、網(wǎng)、云、數(shù)、用五個層次的新一代信息基礎設施。

孫凝暉透露，鹽城高通量數(shù)據(jù)中心，連同中科院計算所正在珠海投建的智能超算設施以及在中科院網(wǎng)絡信息中心建設的超算系統(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，我們會連接成為一個‘信息高鐵網(wǎng)’，通過帶動一些應用示范如5G應用，‘信息高鐵’就初具雛形了。”

“信息高鐵”十年后見規(guī)模

“兩個鐵軌、四節(jié)車廂”，每個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被放在一個技術(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，需要一個長時間的生態(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做應用的機會，鹽城是一個不大不小的城市，有機會打磨好“信息高鐵”解決方案，把應用示范和服務做深做好。

“未來兩年很重要，‘信息高鐵’應用效果怎么樣？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)和機構(gòu)才會逐步認可和參與，“信息高鐵”才有機會拓展至第二站、第三站。

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

“‘信息高鐵’是一個探索性很強的事物，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”未將會像高鐵一樣，不僅惠及中國，對全世界的IT基礎設施建設也有所貢獻。