数字经济发展速度之快、辐射范围之广、影响程度之深前所未有，数字技术正在深刻影响着人类社会的发展进程。尤其是以算力为基础的数字信息基础设施越来越成为科技进步、经济社会发展的底座，改变了人类的生产方式、生活模式和科研范式，其代表着人类智慧新的发展水平。其战略性地位受到国家前所未有的高度重视并引发全球各国启动新一轮竞争布局，产业内外也争相加速部署算力设施领域以抢占发展先机。
本书主要依托作者在通信、信息行业30多年的从业经验，从电信运营商的角度切入，围绕算力时代、算力应用、算力体系、算力趋势以及云网融合下的数字信息基础设施等展开了全方位的论述。本书不仅适合通信、信息领域相关从业人员阅读，还适合通信、信息技术相关专业的高校师生参考，更会给对数字经济和信息基础设施感兴趣的社会各界人士带来启发与帮助。

李正茂，1962年出生于成都，中国移动通信集团公司党组成员、副总裁，工学博士学位，教授。曾任电子科技大学重点实验室主任，国家863计划通信技术主题专家组成员，国家科技部和原信息产业部联合成立的第三代移动通信研究开发领导小组成员，中国联合通信有限公司党组成员、副总经理。获国务院学位委员会、原国家教委颁发的“做出突出贡献的中国博士”称号，并获中国科学技术协会颁发的中国青年科技奖，享受政府特殊津贴。现兼任中国通信学会副理事长、中国电子信息行业联合会副会长，并担任下一代移动通信网络国际组织（NGMN）董事会成员以及全球TD-LTE发展倡议组织（GTI）领导委员会成员。

推荐序一 算力网络是实现云网融合的重要技术路径 柯瑞文
推荐序二 万物智联，算力为基 尹浩
推荐序三 时代演进中的算力基础设施化 孙凝晖
推荐序四 计算力支撑社会智能化转型 王恩东
推荐序五 6G通感算一体提升应用适应能力 张平
推荐序六 算力引发前沿技术教育体系的再思考 吕廷杰
序言 论算力时代的算力三定律 李正茂
前言
第一章 算力时代正在到来
生产力发展新阶段
算力的广泛应用
数字信息基础设施
第二章 算力改变世界
算力改变社会
算力改变生活
算力改变科研
第三章 算力与元宇宙
可触达的平行宇宙
支撑元宇宙的技术
元宇宙运转需要大量算力
第四章 算力基础设施
计算基础软硬件
云计算
边缘计算
端计算
量子计算
第五章 算力网络化
算力网络体系架构
算力网络的关键技术
意图网络：算力感知与算力编排
算力网络扩展：连接确定性
算力网络扩展：连接泛在化
第六章 算力智能化
面向智能的计算
算力资源的随愿自治
第七章 算力绿色化
算力绿色化背景
算力绿色化技术
绿色算力应用场景
第八章 算力可信化
算力网络可信化
算力平台可信化
算力内容可信化
第九章 算力进行时，深化云网融合
算力产业生态进展
基于连接+算力，深化“云网融合”
参考文

当今世界正经历百年未
有之大变局，以数字技术为
核心驱动力的新一轮科技革
命和产业变革深刻影响着各
行各业转型升级进程，加速
推动全球工业经济向数字经
济的演进。新型数字信息基
础设施是支撑数字经济发展
的重要资源，决定了数字经
济发展的高度、广度和深度
。习近平总书记指出：数字
经济发展速度之快、辐射范
围之广、影响程度之深前所
未有，正在成为重组全球要
素资源、重塑全球经济结构
、改变全球竞争格局的关键
力量；加快建设高速泛在、
天地一体、云网融合、智能
敏捷、绿色低碳、安全可控
的智能化综合性数字信息基
础设施。
云网融合是新型数字信
息基础设施的本质特征，打
破了传统网和云的边界，给
信息通信行业带来了一次影
响深远的变革。当今，通信
技术和信息技术的快速融合
，推动着云和网从独立发展
走向全面融合，给信息基础
设施的技术架构、业务形态
和运营模式带来深刻变革。
云和网都将采用虚拟化、云
化的部署方式，甚至基于统
一的逻辑技术架构，在通用
物理资源、基础能力平台和
数字化应用等各个层面催生
云网融合新架构、新技术、
新业务。
中国电信一直践行云网
融合的战略，坚持“网是基
础、云为核心、网随云动、
云网一体”的原则，一方面
积极打造高速泛在、天地一
体的基础网络，一方面持续
加强云的建设和部署，并且
依照网络资源按云所需、网
络调度随云而动、网络和云
一体部署的三大原则，实现
“云在哪里，网络部署在哪
里”，让数字信息基础设施
成为数字经济持续发展的坚
实底座。
算力作为数字时代的一
种核心资源，与数据、算法
等共同构成了计算资源的三
要素，是云网融合新型数字
信息基础设施的重要组成部
分。我国非常重视算力基础
设施的建设，相继出台了一
系列围绕算力基础设施的政
策文件，并提出加快实施“
东数西算”等工程。中国电
信积极承担算力基础设施的
建设，把算力网络视为实现
云网融合的重要技术路径。
我们在业界率先提出了算力
网络的理念，并在国际电信
联盟率先牵头制定了算力网
络标准框架，未来还将进一
步完善算力网络等技术，深
化算力加连接的新型应用，
基于算力网络打造绿色、安
全、智能的算力连接，充分
发挥云网融合基础设施的效
力。
绿色算力是支撑可持续
通信及信息化的基础。在国
家“双碳”目标积极推进的大
背景下，各行各业普遍关注
如何在降低数据中心的电源
使用效率的同时，合理分配
计算资源、大规模提高算力
效率。采用绿色算力、云边
端智能计算、智慧化节能技
术等建设绿色数据中心，可
以助力企业实现自身“双碳”
目标、践行绿色可持续发展
。
安全算力即建立云网内
生的安全体系和能力，以应
对网络和信息安全挑战。随
着云边端多级算力体系的逐
渐形成，安全边界模糊化、
网络暴露面增加、复杂隐蔽
攻击快速传播、终端信任建
立困难等问题日益突显。只
有运用网络内生安全、云原
生安全和数据安全等技术，
构建一种“防御、检测、响
应、预测”的自感知、自适
应、自生长的内生安全体系
，才能保障算力基础设施的
全领域、全方位、全流程安
全。
智能算力要实现云网运
营的自动化和智能化，云网
要主动适配上层应用。智能
化技术已经发展成各行各业
提高生产力的关键手段，层
出不穷的新技术和多样化应
用场景催生了海量非结构化
数据，结合愈加复杂的算法
模型，以CPU为核心的基础
算力难以满足纷繁多样的计
算任务，计算方式开始向搭
载GPU、FPGA等加速芯片
的智能算力转型。具有高并
发、高弹性、高精度的智能
算力已成为人工智能应用的
标配。
为了更好地厘清算力时
代下的新型数字信息基础设
施架构与云网融合关键技术
，中国电信总经理李正茂先
生亲率研究团队从不同层面
进行了深入的解读，提出了
独到的见解与观点，重点指
出了“算力三定律”，详细分
析了算力基础设施的演进趋
势，对新型数字信息基础设
施规划建设有很强的指导价
值。本书的出版将有助于产
业界各方抓住数字经济发展
的战略机遇，加快建成智能
化数字信息基础设施，加强
与实体经济的深度融合，支
撑千行百业数字化转型，为
数字经济健康发展做出新的
贡献。
柯瑞文
中国电信集团有限公司
董事长
2022年2月于北京

数字技术正在深刻影响着人类社会的发展进程！
算力网络已成为未来6G网络的潜在技术和关键能力！
算力，就是生产力！
全方位解读“云网融合”战略！
本书的出版正当时，不仅可以为科研教育工作者的学术研究活动提供重要参考，而且可以作为学生获取前沿知识的学习资料。

作者对算力时代下的新
型数字信息基础设施架构与
云网融合关键技术进行了深
入的解读，提出了独到的见
解与观点，指出了“算力三
定律”，详细分析了算力网
络的演进趋势，对新型数字
信息基础设施规划建设有很
强的指导价值。
——柯瑞文
中国电信集团有限公司
董事长
作为国内算力网络产业
的实践者和倡导者之一，本
书作者对算力资源与泛在云
网设施的结合有独到的见解
，2021年7月在国际电信联
盟电信标准化部门（ITU－
T）第13研究组（SG13）报
告人会议上，他们所在的研
究团队推动ITU开启了
Y.2500系列编号，已经形成
了以中国电信牵头的算力网
络框架与架构（Y.2501）为
标准的算力网络系列标准。
——尹浩
中国科学院院士
本书的创作人员均来自
具有丰富行业经验和宏观视
野的中国电信一线专家，从
对算力需求具有巨大驱动效
应的新应用——元宇宙的发
展，到算力基础设施的网络
化、智能化、绿色化和可信
化等新趋势，为读者深度剖
析了以算力为核心的整个软
硬件基础设施的演变历程，
可以帮助读者更好地把握算
力时代，以及未来智能时代
的技术脉络和发展方向。
——孙凝晖
中国工程院院士
以大算力、大模型为核
心要素的智算要真正地服务
于社会经济的各行各业，进
入千家万户，依赖的正是算
力供给模式的创新。大算力
、大模型的落地均面临建设
成本高、技术门槛高、运维
复杂等多种挑战。因此，无
论算力还是算法模型都应像
电力、热力、水一样，由统
一的社会基础设施进行供应
。
——王恩东
中国工程院院士
算力已形成计算、存储
、网络等多个服务维度，通
过大数据、人工智能、区块
链、物联网、5G等一系列
软硬件基础设施赋能传统产
业的转型升级。算力网络已
成为未来6G网络的潜在技
术和关键能力，是实现6G
智能内生、可信内生、绿色
内生的必要条件。特别是元
宇宙概念的提出，为人们实
现虚实平行空间下的随时随
地、多元化、深度沉浸式体
验展现了美好愿景，同时也
对算力带来了巨大需求。
——张平
中国工程院院士
作为一本专门聚焦前沿
知识探索和研究类的图书，
本书关于算力发展及其相关
技术趋势的观点都是较为前
沿和新颖的，将为科研教育
工作者和学生提供重要参考
。
——吕廷杰
北京邮电大学教授

从茹毛饮血的原始社会到万物智联的智能社会，伴随着技术的发展和人类对美好生活的需求，生产力得到了飞速发展。众所周知，生产力由劳动资料、劳动对象和劳动者组成，其中人是最活跃的生产力要素，技术是推动生产力变革的最关键要素。技术能够丰富生产资料的来源和利用方式，创造和改良生产工具使其对生产资料进行有效加工利用，提高劳动者发现生产资料价值和利用生产工具的技能。人类社会生产力的发展过程其实是从简单以人力为核心向以技术为核心的演进过程。具体来看，人类生产力发展历经人力、畜力、动力等时代演进，当前已进入算力时代，算力成为数字经济时代的核心生产力。
受底层技术加速成熟以及数智化需求激增的推动，尤其是量子计算快速突破以及元宇宙应用场景全面拓展，算力在数字经济、数字社会和数字政府领域得到了广泛渗透和应用，算力规模呈现出爆发式增长态势，算力每12个月增长1倍成为可能。算力在驱动社会和产业发生深刻变革的同时，也将产生显著的经济价值，预计算力每投入1元，将带动3～4元的GDP增长。算力基础设施架构由三层构成：底层为通感算基础设施层，中间为网络控制层，顶层为网络服务层。未来，以算力为核心的数字信息基础设施将呈现出四点趋势：算力多样性态势日益凸显，智能算力和前沿算力将成为主流，通信计算将走向云网一体，“绿色安全”将成为算力发展新要求。从古至今，人类生产力的发展历史可以用“四力”来划分（如图1－1所示）。第一个是人力时代，主要靠人自身的劳动力来从事生产活动，生产力的高低完全受限于人自身的体力大小；第二个是畜力时代，人类学会利用牲畜来从事生产劳动，开始解放部分人力；第三个是动力时代，人类通过科技革命将蒸汽和电力等各类能源转化为动力来驱动机器，以机器代替人力实现了规模化生产，生产力得到重大突破；现在，人类生产力进入第四个时代——算力时代，以芯片和软件平台为主的计算能力改变了人类的生产方式、生活模式和科研范式，算力越来越成为科技进步和经济社会发展的底座，代表着人类智慧的发展水平。
在人力时代，从远古的石器时代开始，生产力以人力为主，人类主要依靠自身的体力劳动以及一些辅助性的石器工具来从事生产活动。全社会的生产力主要取决于参与体力劳动的人口规模和个体体能，生产力提升主要依赖劳动者所使用的石器工具的改良升级。马克思曾说，石器不仅是人类劳动力（生产力）发展的测量器，而且是劳动借以进行的社会关系指示器。因此，劳动和石器的配合程度决定了人力时代生产力的高低。由于石器的演变过程缓慢，生产力整体处于相对稳定状态，社会发展前进速度较慢。生产力的作用对象主要为采集或狩猎，其价值主要体现在满足人类基本的生存需求。
在畜力时代，即以大规模耕种为代表的封建农业社会，生产力主要依靠畜力，人类开始驯化动物以获取更大能量的生产力。青铜器和铁器的出现加速了马车和牛耕的应用，标志着人类的生产劳动开始了牲畜动力的使用，而不再仅仅借助人力本身。在我国历史上，用牛拉犁这种技术长期作为农业生产力的代表持续上千年，直至工业革命的出现。欧洲经历了从手推磨到马拉磨，也就是逐步用畜力取代人力的过程。这一时期，生产资料如土地、原料等与人力时代相比没有发生本质的变革，但劳动工具却发生了替代性变化，除耕种和运输外畜力还代替人力用于战争，社会生产力从量上得到了较大的提升，但还未实现质的跃迁。
在动力时代，即19世纪中叶到20世纪中叶之间的工业社会，各类能源转化为动力驱动机器参与大规模生产，突破了人力和畜力的时间和体力极限，大幅提升了全社会的生产力。蒸汽机的创新和广泛应用直接推动了第一次工业革命（机械化），使生产力发展摆脱了工厂手工业阶段，进入机器大生产阶段，促进了工业经济蓬勃发展。汽油、柴油发动机的出现使得汽车、工程机械得以广泛普及，人类实现了全球范围内的大迁移。电力的出现使得世界由“蒸汽时代”进入“电气时代”，即第二次工业革命（电气化），电动机、发电机相继发明以及远距离输电技术的出现使得电气工业迅速发展起来，电力在生产和生活中得到广泛应用。同时，工业化大发展又进一步加速新生产资料的出现和采用，如石油和钢铁等。新生产力和生产资料共同推动社会发展实现质的飞跃。
在算力时代，即20世纪下半叶开始的信息社会，生产力主要体现为对数据等新生产资料的高效处理能力。电子计算机的横空出世和广泛运用为全球自动化、信息化和网络化发展提供了基础条件，加速了人类对新生产资料的挖掘能力，拓展了人类认识和探索未知领域的能力。生产资料从以石油、钢铁为核心逐渐转变为以数据为核心，并演变到分子、原子等微观领域。P3－5