第三章:算力调度——打破“算力霸权”
2025.12.24如果说第一篇“建好”是在铸造一柄锋利的宝剑,那么第二篇“管好”则是在探讨如何掌握这柄宝剑的剑法。剑再锋利,若使用者章法混乱、心术不正,轻则伤己,重则为祸。国家智算中心这柄“算力之剑”,同样如此。
一个硬件堆砌得再先进、PUE再低的智算中心,如果运营治理失当,其结果可能是灾难性的。它可能沦为少数巨头的“私人矿场”,加剧数字鸿沟;它可能因为资源错配,导致巨大的算力空转和浪费;它甚至可能因为算法滥用,引发严重的社会伦理问题。
“管好”的核心,是为这台强大的“收敛引擎”安装上一个精密、可靠、且符合国家战略意图的“操作系统”。这个操作系统,负责将底层的硬件资源,合理地分配给上层的万千应用,确保算力这股新时代的“生产力”,能够真正地、公平地、高效地赋能整个社会。
而这个操作系统的内核,就是算力调度。
算力调度,这个听起来颇为技术的术语,其本质却是一个深刻的经济学和治理学问题。它回答的是一个资源分配的经典命题:有限的、宝贵的算力资源,应该优先分配给谁?以什么价格分配?遵循什么样的规则分配?
对这个问题的不同回答,将直接决定一个智算中心的性质和命运。它究竟是一个追求短期利润最大化的商业地产,还是一个以培育区域创新生态为己任的公共基础设施?它究竟是数字时代的“加速器”,还是“马太效应”的放大器?
如果我们采取一种完全放任自流的市场化逻辑,其结果是确定无疑的,也是我们最不愿看到的——“算力霸权”的形成。
3.1 拒绝“大户包场”:算力世界的“公地悲剧”与解法
在一个纯粹的市场环境中,最稀缺的资源,永远会被出价最高者所垄断。在今天的中国,谁对高端AI算力的需求最迫切,支付能力也最强?答案毫无疑问,是那几家头部的互联网科技巨头和人工智能独角兽。
它们正在进行一场军备竞赛式的大模型研发,动辄需要数千张、上万张顶级GPU,进行长达数月的连续训练。为了抢占市场先机,它们愿意为此支付高昂的溢价。
此时,作为国家智算中心的运营方,如果我们仅仅以“出租率”和“短期营收”作为核心KPI(关键绩效指标),那么最理性的商业选择,就是与这些“大户”签订长期包场协议。将中心80%甚至90%的算力,一次性、打包出售给它们。
这样做的好处是显而易见的:
- 财务报表好看:瞬间实现高出租率,获得稳定、可预期的现金流,能够快速覆盖巨额的建设成本和运营开销,向上级和投资方有一个漂亮的交代。
- 运营管理省心:服务少数几个大客户,远比服务成百上千个小客户要简单。需求明确、技术能力强、沟通成本低。
这看起来是一笔“双赢”的交易。但如果我们把视线从短期的财务报表,拉长到区域数字经济的长期健康发展,就会发现,这其实是一剂包裹着蜜糖的毒药。
“大户包场”模式,将不可避免地导致以下三大恶果:
扼杀中小企业创新:
人工智能时代的创新,不再仅仅是“一个天才在车库里的灵光一闪”。算法的迭代、模型的优化,高度依赖于大规模的算力进行实验和验证。一个拥有优秀算法idea的AI初创团队,如果没有算力,就如同一个F1赛车设计师,却没有风洞和赛道来测试他的设计一样,其创意永远只能停留在纸面上。
当智算中心的算力被巨头包场后,本地成千上万的科技型中小企业、高校的科研团队、甚至医院里希望用AI辅助诊疗的医生团队,将面临“一卡难求”的绝望境地。他们或者因为价格过高而无法承受,或者因为根本没有零散的算力可供租用,而被挡在人工智能时代的门外。
这就在事实上形成了一种“算力准入壁垒”。只有巨头才能玩得起AI的游戏,而中小创新者连入场券都拿不到。一个地区的创新生态,如果失去了这些充满活力的“毛细血管”,最终只会变成一片巨头垄断的“创新荒漠”。
加剧数据和人才的虹吸效应:
算力可得性会影响部分数据、人才和项目的流向,但不是唯一因素。本地中小企业无法获得本地算力时,还可能选择异地托管、多云、按需 API、压缩模型、边缘设备或延后任务;不同路径各有成本与能力损失。迁移到公有云也不等于数据所有权自动转移给云厂商,真正需要审计的是合同权利、密钥控制、数据位置、访问日志、可迁移性与退出成本。
同时,本地培养的AI人才,也会因为本地缺乏施展才华的平台,而纷纷流向北京、上海、深圳等巨头总部所在的城市。最终,本地智算中心投入巨资建成的“梧桐树”,却没有引来“金凤凰”,反而为他人做了嫁衣,加剧了区域间的发展不平衡。
丧失区域产业的议价权:
当一个地区的数字经济,从算力、数据到人才,都高度依赖于一两家外部巨头时,这个地区实际上就丧失了对自己数字产业命运的掌控权。巨头的平台规则、定价策略、技术路线,将成为本地的事实标准。
本地政府在与巨头进行产业政策谈判时,将处于一个极其被动的地位。智算中心,这个本应成为地方政府“数字抓手”的战略资产,反而异化成了外部巨头控制本地的“经济租界”。
这种“公地悲剧”式的演化路径,是完全可以预见的。作为国家智算中心的管理者,我们的首要职责,就是运用治理的手段,主动干预市场失灵,打破“算力霸权”的形成。
3.1.1 启示:必须保留的“可用余量”
在这里,我们再次回到本书的核心理论内核。一个健康的、可持续的算力生态系统,必须永远保留一定比例的“可用余量”。
这个“可用余量”,不是指因为没人用而闲置的算力,而是指我们主动地、有意识地、通过制度设计预留出来的、不用于长期锁定和商业变现的算力池。
它就像一个国家的战略石油储备,或者一个城市的应急避难场所。它在平时看起来,似乎是“闲置”的、“不产生效益”的,但它恰恰是整个系统韧性和未来可能性的保障。
这个“可用余量”至少有三个层面的战略意义:
为中小企业保留“创新火种”:
这部分预留的算力,应该以“算力券”或普惠价格的形式,定向提供给经过审核的本地中小企业和科研团队。它们可能只需要几张卡、几十张卡,租用几个小时或几天,来验证一个新算法、训练一个小模型。
这种“点灌”式的算力扶持,对于巨头来说微不足道,但对于这些初创团队来说,却是“雪中送炭”,是点燃他们创新梦想的“火种”。我们必须确保,无论巨头的需求多么旺盛,这个为“小微”保留的“火种池”永远不会干涸。
为应对突发事件保留“战略冗余”:
当城市面临突发的公共卫生事件(如疫情)、极端天气(如暴雨内涝)或重大安全事故时,需要瞬间调集海量的算力,进行模拟推演、应急调度和资源分配。如果我们的算力100%都被商业任务占据,那么在危机时刻,我们将无“卡”可用。届时,是中断巨头的商业模型训练,还是牺牲城市的应急响应能力?这将是一个两难的、甚至可能造成巨大损失的抉择。
而“可用余量”的存在,就为我们提供了一个缓冲。它确保了城市大脑在任何时候,都拥有可以优先调度的“战略预备队”,保障了城市的“反脆弱”能力。
为未来的不确定性保留“可能性空间”:
技术和市场的演进,充满了不确定性。今天看起来最主流的大模型训练任务,五年后可能就不再是算力消耗的主力。可能会出现一种全新的、我们今天无法想象的应用(比如全真互联网、脑机接口),它对算力的需求模式完全不同。
如果我们将所有算力都用长期合同锁定在一种应用模式上,就等于堵死了我们适应未来的可能性。而保留一部分灵活的、非锁定的“可用余量”,就等于为我们探索和拥抱未来的不确定性,保留了一个宝贵的“实验场”。
3.1.2 管理者的行动指南:如何制度化“可用余量”
那么,作为管理者,如何将“可用余量”从一个理论概念,落地为可执行的运营策略呢?
设立“三级算力配额”制度:
在制定算力分配政策时,就明确将智算中心的总算力,划分为三个等级的配额池:
- 一级(战略保障池,占比15%-20%):这就是我们的“可用余量”。这部分算力原则上不参与商业竞价,不签订长期锁定协议。它通过“算力券”和申请审核制,定向供给本地中小科创企业、高校、科研院所以及政府公共服务部门。其定价应远低于市场价,甚至免费,其考核标准不是收入,而是“赋能广度”(支持了多少个主体)和“创新成果”(孵化了多少专利、催生了多少新应用)。
- 二级(商业基石池,占比50%-60%):这是智算中心稳定运营的“压舱石”。这部分算力可以与包括巨头在内的大客户签订中长期(如1-3年)的租赁协议,以保障中心的基本收入和运营成本。但在协议中必须明确,在政府宣布进入紧急状态时,有权临时征用这部分算力。
- 三级(弹性竞价池,占比20%-30%):这部分算力完全市场化运作,采用分时、竞价的模式,向所有类型的用户开放。价格随市场供需波动,可以实现收益最大化。这个池子的存在,可以满足市场的临时性、突发性的算力需求,也是中心利润的重要来源。
需要说明的是,一级(战略保障池)15%-20%、二级(商业基石池)50%-60%、三级(弹性竞价池)20%-30%的配比,是本书给出的政策设计区间示例,供参考与调整,而非经过大规模实践检验的最优解。各地应根据本地的产业结构、算力供需与财政状况校准。
建立“算力普惠审查委员会”:
为确保一级配额池的公平、公正分配,应成立一个由政府代表、行业专家、投资机构、高校教授等组成的中立审查委员会。由这个委员会来评审中小企业和科研团队的“算力券”申请,确保宝贵的普惠算力,真正给到了那些有技术、有潜力、最需要的创新主体,防止骗取补贴和资源浪费。
将“生态培育”纳入核心KPI:
最关键的,是要改变对智算中心运营团队的考核“指挥棒”。不能只看收入、利润、出租率这些财务指标。必须引入一系列衡量“生态贡献”的非财务指标,并赋予其相当的权重。例如:
- 本地中小企业赋能数量
- 新增AI相关专利/软件著作权数量
- 与本地高校建立的联合实验室数量
- 吸引和留住的AI人才数量
只有当运营团队的“身家性命”与本地创新生态的繁荣深度绑定时,他们才会有真正的动力,去拒绝“大户包场”的短期诱惑,去耐心细致地做好服务中小企业的“脏活累活”。
打破“算力霸权”,不是要与巨头为敌。巨头依然是算力生态中重要的参与者和贡献者。我们要做的,是用治理的“有形之手”,去平衡市场的“无形之手”,确保在巨头这棵参天大树之下,依然有阳光和雨露,能够滋养出一片生机勃勃的“创新灌木丛”。这才是一个国家级基础设施应有的胸怀与担当。
3.2 分时租赁策略:像管理潮汐车道一样管理算力
在确立了“保留可用余量”这一战略原则之后,我们还需要一套更精细化的战术工具,来提升算力资源在时间维度上的利用效率。
一个常见的运营困境是:白天,大量对实时性要求高的在线业务(如金融交易、城市交通调度、在线客服)挤占算力资源,导致网络拥堵和任务排队;而到了深夜,这些业务的负载降到谷底,大量的服务器又处于低负载或空闲状态,造成了巨大的能源浪费和机会成本。
这种算力需求的“潮汐现象”,与城市交通的早晚高峰如出一辙。而解决城市交通潮汐问题的一个有效方法,就是“潮汐车道”——根据不同时段的车流方向,动态调整车道的通行方向。
同样的思路,完全可以应用于算力调度。这就是我们的“分时租赁策略”。
其核心思想是:根据不同计算任务的属性,将其智能地、差异化地调度到不同的时间窗口去执行,从而实现对算力资源的“削峰填谷”,最大化24小时的整体利用率。
3.2.1 任务画像:识别算力的“快车”与“慢车”
要实施分时租赁,首先要学会给计算任务“画像”,识别出它们的关键属性。我们可以从两个维度来划分:
- 维度一:延迟敏感度
- 高敏感(快车):这类任务对响应时间要求极高,一秒钟的延迟都可能导致业务失败或用户体验急剧下降。它们必须被立即处理,拥有最高的抢占优先级。例如:
- 金融风控与高频交易
- 城市交通信号灯的实时优化
- 自动驾驶的障碍物识别
- 视频会议的实时语音识别与翻译
- 低敏感(慢车):这类任务对总完成时间有要求,但不在乎中间过程是否被中断或排队。它们可以被延后、分批次处理。例如:
- AI大模型的离线训练
- 影视动漫的后台渲染
- 科研领域的科学计算模拟
- 数据的批量清洗与ETL(提取、转换、加载)
- 高敏感(快车):这类任务对响应时间要求极高,一秒钟的延迟都可能导致业务失败或用户体验急剧下降。它们必须被立即处理,拥有最高的抢占优先级。例如:
- 维度二:吞吐量需求
- 高吞吐(重载卡车):这类任务需要一次性调动大规模的计算集群,进行长时间、高强度的并行计算。它们是算力的“消耗大户”。例如,训练一个超大规模的大模型,可能需要上千张GPU连续运行数周。
- 低吞吐(小轿车):这类任务计算量相对较小,可能只需要几张卡、甚至单卡的一部分算力,在短时间内就能完成。例如,一次AI绘画的图片生成,或者一个API调用。
(上述“千亿参数”“上万张卡”的量级为示意性描述,具体规模随模型架构与训练效率变化较快。)
通过这两个维度的交叉组合,我们就可以将纷繁复杂的计算任务,清晰地归类到四个象限中,并为它们制定差异化的调度策略。
| 高延迟敏感 - “快车道” | 低延迟敏感 - “慢车道” | |
|---|---|---|
| 高吞吐 - “重载卡车” | 第一象限:紧急重任 (如:城市级灾害模拟、金融市场崩盘推演、国家安全级紧急解密) 策略: 最高优先级(QoS Level 1),绝对抢占。不计成本,确保第一时间获得所需全部资源。 | 第二象限:计划重任 (如:千亿级大模型训练、影视特效渲染、基因序列组装) 策略: 计划性调度,主要利用夜间或周末的计算波谷。提供显著的价格折扣,鼓励用户“削峰填谷”。 |
| 低吞吐 - “小轿车” | 第三象限:实时轻任 (如:在线AI客服、实时视频流分析、高频交易风控API调用) 策略: 保证高峰时段的即时响应。资源池预留,可采用按调用次数或按响应时间计费的模式。 | 第四象限:零散轻任 (如:个人开发者实验、高校学生科研作业、模型小规模验证) 策略: 最低优先级,“填缝式”调度。利用一切计算空闲的碎片化时间执行,提供接近成本的普惠价格。 |
3.2.2 潮汐调度器的设计:价格杠杆与智能调度的双轮驱动
有了任务画像,我们就可以设计一个智能的“潮汐调度器”。这个调度器,就像一个精明的出租车公司的调度中心,它通过“价格”和“算法”两个杠杆,引导和调配算力资源的供需。
- 价格杠杆:建立分时定价模型
这是最核心的经济手段。我们要像电力公司区分“峰、平、谷”电价一样,为算力也建立一套动态的、分时的价格体系。
- 高峰时段:例如工作日的上午9点到下午5点。这个时段,主要服务于象限一和象限三的“快车”业务。算力价格最高,以体现其稀缺性。高昂的价格会自然地“劝退”那些非紧急的“慢车”任务,让它们主动选择去更便宜的时段排队。
- 平峰时段:例如工作日的晚上6点到11点。价格适中,可以承接一部分白天的溢出任务,以及一些对时间有一定要求的“慢车”任务。
- 低谷时段:例如深夜12点到次日早晨7点,以及周末和节假日。这个时段,是象限二“计划重任”的黄金窗口。算力价格可以设置得极低,例如显著低于高峰时段价格(如定价策略上做到高峰的两三成)。通过巨大的价格差异,吸引和激励所有高吞吐量的训练、渲染任务,都集中到这个时间段来执行。
这种分时定价策略,不仅能有效地平滑算力负载曲线,还能为智算中心带来额外的收益。更重要的是,它为那些对成本敏感、但时间灵活的用户(如科研机构、初创公司)提供了一个可负担的算力使用路径,这本身就是一种普惠。
- 智能调度算法:从“先到先得”到“全局最优”
除了价格杠杆,调度器还需要强大的算法能力,来执行更精细化的资源分配。传统的“先到先得”调度算法,在复杂的异构环境中是极其低效的。一个现代化的智算中心调度器,至少应具备以下能力:
- 任务优先级与抢占:调度器必须能够识别任务的优先级。当一个象限一的“紧急重任”(如灾害预警)提交时,调度器有权暂停甚至终止正在运行的低优先级任务(如一个象限二的训练任务),将资源立即释放给高优先级任务。当然,被中断的任务应该能够保存状态,并在稍后自动恢复,其用户也应获得相应的补偿。
- 资源画像与智能匹配:调度器不仅要给任务画像,还要给底层的算力资源画像。它需要实时地知道,哪台服务器上装的是国产A芯片,哪台装的是英伟达B芯片;哪个机柜是风冷的,哪个是液冷的;哪台服务器的网络带宽最高。当一个任务提交时,调度器会根据任务的特性(例如,它需要CUDA环境还是昇腾CANN环境),智能地将其匹配到最合适的物理服务器上,实现“好钢用在刀刃上”。
- 打包与填缝:这是一个优化算法。当一个需要1000张卡的大任务被调度到夜间执行时,调度器会发现,在它开始之前,可能有2个小时的空窗期。此时,调度器会自动地寻找那些可以在2小时内完成的“零散轻任”(象限四),将它们“填”进这个空隙里,避免资源闲置。这种“见缝插针”的能力,可以极大地提升资源的碎片化利用率。
- 能耗感知调度:更高级的调度器,还会与数据中心的动环监控系统联动。它知道哪个机柜的温度偏高,哪个区域的供电负载已接近上限。在分配任务时,它会尽量将计算负载均匀地分布在整个数据中心,避免产生局部热点,从而在宏观上降低制冷能耗,优化PUE。
3.2.3 管理者的角色:从“房东”到“交通规划师”
实施分时租赁策略,要求管理者彻底转变角色。
我们不再是一个简单的“算力房东”,把机柜租出去就万事大吉。我们必须像一个城市的“交通规划师”和“交管局局长”。
- 作为“交通规划师”:我们需要深入地研究本地的产业结构和算力需求模式。金融业占比多,还是制造业占比多?白天在线业务多,还是夜间离线业务多?通过精准的需求分析,来科学地设计我们的分时定价模型和资源配额比例。
- 作为“交管局局长”:我们需要建立一个强大的、可视化的算力运营中心。在这个中心的大屏幕上,我们能实时地看到整个智算中心的“算力热力图”:哪些任务正在运行,占用了多少资源,预计何时完成;哪些资源处于空闲状态。我们能清晰地看到算力负载的潮汐变化,并根据预案,动态地调整调度策略。
结论:管好算力,就是管好未来
第三章的核心,是为智算中心的运营治理,提供了一套“道”与“术”相结合的解决方案。
- “道”的层面,是“打破算力霸权”的战略决心。 我们必须认识到,国家智算中心承载着公共属性和战略使命,绝不能沦为少数巨头的附庸。通过制度化的“可用余量”,我们为中小创新者和公共利益,保留了宝贵的“火种”,守护了整个数字生态的多样性与公平性。这是一种超越短期商业利益的长期主义和责任担当。
- “术”的层面,是“分时租赁”的精细化运营。 我们通过任务画像、分时定价和智能调度,像管理潮汐车道一样,对算力资源进行“削峰填谷”的精细化管理。这不仅极大地提升了资源利用效率和经济效益,更通过差异化的价格体系,为不同类型的用户,都提供了一条通往算力服务的路径。
“建好”只是序章,“管好”才是正文。一个不会调度的智算中心,就像一个四肢发达、但大脑迟钝的巨人,空有一身蛮力,却无法发挥出真正的威力。
只有当我们建立起一套公平而高效的算力调度机制,我们才能确保这股源自芯片的澎湃动力,能够精准、有序、和谐地流淌到国民经济的每一个角落;我们才能确保算法这匹强大的“野马”,被套上理性的“缰绳”,始终朝着服务于社会整体福祉的方向“奔跑”,而不会“走火入魔”。
管好算力,就是管好数据要素的分配权,就是管好数字经济的“水龙头”。这是在为我们自己,也为我们的下一代,管好一个充满无限可能的未来。