数字经济发展已进入快速爆发期,以先进基因技术、AI技术驱动的新质生产力演进升级成为了国际竞争的关键领域。生物信息及AI推理技术作为推动新质生产力演进的关键决定性技术产业,也是新兴特大数据产业,数据吞吐量达到Tbps级别,对现有基础设施条件也提出了重大考验。白银市工业基础雄厚,具备丰富优质的光伏资源和邮电资源,拥有先进技术优势并已具备规模化落地能力。当前白银处于工业经济向先进数字经济演进发展关键期,具备巨大发展潜力,应当抢占先机发展新兴先进超级计算技术产业。
一、时代背景
(一)生物信息技术发展现状与发展潜力
随着TB级低成本NGS基因测序仪的突破,基因筛选技术具备了在医学、农业、生物化工、材料领域大规模应用的能力。但是,伴随着基因行业的迅猛发展,生物信息因其海量大数据的特点,对算力消耗极大,育种等全基因组分析甚至可达到上千核时。而生物信息领域因发展较晚,当前通用的超算操作系统主要为有限元分析、AI大模型训练设计,适用于单任务大算力,对于生物信息学计算等大队列计算匹配度极低,因此目前国内外生物信息计算仍停留在高度依赖人工复杂操作流程的云计算方案。
(二)AI推理技术发展现状与发展潜力
伴随着视频流、音频流AI分析底层技术的成熟,AI推理分析已经进入全面工业化应用阶段,包括工业领域的生产辅助、安全生产、质量检测、内部管理、异常预警方面;农业领域的生长预测、AI辅助、活体识别方面;民用领域的安防治理、商业分析等方面具备大量高质量应用场景,可大幅提升工农业生产效率,将多类型生产工序经验化、信息化、标准化。
因此,针对于海量视音频流的超大规模化、低成本化、模型标准化、算力易用化成为新的重大工程化考验,当前市场常用平均算力成本仍保持在每摄像头数千元,受限于成本和易用性,行业渗透率仍处在低位,白银市工业应用普及率仍处于较低水平。
二、白银市技术优势
当前,甘肃省科学院白银分院(白银市实创高新产业研究院)成立分子育种与生物超算中心,以天津大学李国良为分子育种与生物超算中心主任的科研团队研发的分布式超算操作系统与算力调度技术处于国际先进水平,分子育种与生物超算中心已联合白银市***人民医院和天津大学等科研单位完成小试,系统已具备商业化应用能力,进入中试阶段。中心积极开展东西部协作、凝聚省内科研力量,吸引东部成熟的分子育种上游技术落户甘肃,并筹备成立甘肃省生物信息学学会,打造西北地区分子育种与生物超算技术“桥头堡”,推动我省生物、医学、农业领域新质生产力跨越式发展,力争五年内实现我省先进育种技术全面升级。
甘肃省科学院白银分院科研团队历经多年打磨率先开发出千万核、百万任务级别的超大规模分布式算网一体算力负载调度系统,单点接入即可具备百万级样本生物信息计算能力,可降低算力应用落地过程中90%的人力成本和60-70%的综合算力成本,可将lcWGS(分子育种两大方案之一)成本降低至60元以下,大幅提升我国生物信息及相关应用化水平,具有极大市场应用潜力。通过先进前沿技术的成体系化渗入,快速推动两化融合和新质生产力发展,在我市带头形成先进技术产业高地并对上下游产业链形成聚集化带动效应,抢占新兴算力与生物信息产业发展先机。
三、白银市发展先进算力产业优势与关键问题分析
(一)分布式超级计算可忽视单点宕机风险,接受高复杂性工作环境,充分利用本地空间资源。白银处于我国地理版图中央,四周距离均小于3000km,是唯独一个可实现50ms延迟无感的地区。
(二)邮电系统发展潜力较大,2022年4月省工信厅获批于兰州新区建设国家骨干互联网枢纽节点,预计年内竣工。白银市距离2024年年底即将落成的兰州新区国家互联网骨干枢纽节点仅45km,距离兰州中川国际机场仅60km。通过兰州直联点与北京、武汉、广州直连,实现向天津、武汉、深圳三地100Gbps超宽带软切片通讯,预计可传回上述三市内产出的生物信息数据和视频数据的5%-8%,年经济效益超过20亿元。
(三)自然环境稳定,不易发生对算力产业影响较大的暴雨、洪涝、泥石流、火山喷发等自然灾害。气候干燥,设备发霉、生锈概率极低,维护成本较低。夏季高温仅为36℃,PUE预计可低于1.02。淡水资源充足,夏季丰水期可保障算力设备降温需求。城区面积较小,属河谷绿洲散布的戈壁生态,地势较高,风向玫瑰图较均匀,空气流通性好,植被覆盖低,生态环境稳定,发展算力产业无生态环境损害风险。
(四)社会环境稳定,营商环境良好、基础设施完备、网络治理水平较高,作为工业城市、移民城市,市民素质较高,产业工人队伍稳健,可高水平、高机动性完成算力建设与运维升级工作。
(五)光伏资源丰富,生物信息计算与AI推理计算主要为日间计算,集中于每日9-20点,高峰期为每日10-16点,与光伏发电曲线高度契合,并且极易进行负载调整,可有效解决光伏消纳难题,大幅提升电网弹性能力。
(六)能源结构安全稳定,工业基础雄厚,铜、铝有色金属资源丰富,与算力产业链高度匹配。新能源储能产业发达,可为算力系统匹配充足储能资源。全市风、水、光、火发电比例协调,互补效果好,季节波动小,不易出现川、蒙等省因枯水、无风导致的电力供应断崖式下跌事故。