中國數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市算力建設(shè)研究

■覃 劍 趙蓓蕾 巫細(xì)波

在數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代，算力是新生產(chǎn)力，與算法、數(shù)據(jù)共同構(gòu)成數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代最基本的生產(chǎn)要素，海量數(shù)據(jù)處理和各種數(shù)字化應(yīng)用都離不開算力的加工和計(jì)算?？v觀全球，隨著海量數(shù)據(jù)的涌現(xiàn)、數(shù)據(jù)要素流動(dòng)的加速以及數(shù)據(jù)交易市場(chǎng)的發(fā)展，數(shù)據(jù)作為新投入的生產(chǎn)要素在現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系中正發(fā)揮越來越重要的作用。根據(jù)IDC、浪潮信息和清華大學(xué)全球產(chǎn)業(yè)研究院共同發(fā)布的《2021—2022全球計(jì)算力指數(shù)評(píng)估報(bào)告》，算力指數(shù)平均每提高1個(gè)點(diǎn)，數(shù)字經(jīng)濟(jì)增加值將增長3.5‰，GDP將增長1.8‰，且隨著算力指數(shù)的提高，算力對(duì)經(jīng)濟(jì)增長的拉動(dòng)作用愈加明顯。另一方面，根據(jù)中國信息通信研究院2021年發(fā)布的《中國算力發(fā)展指數(shù)白皮書》，無論是從全球、區(qū)域還是城市的空間視角，算力規(guī)模均與經(jīng)濟(jì)規(guī)模緊密相關(guān)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越高計(jì)算能力也越強(qiáng)。由此可見，算力建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相輔相成、相互促進(jìn)。

目前，有關(guān)算力的研究主要集中在三個(gè)方面：一是在國家啟動(dòng)“東數(shù)西算”工程的背景下，將我國八大國家算力樞紐節(jié)點(diǎn)及十大國家中心集群進(jìn)行對(duì)比分析，分析“東數(shù)西算”帶來的機(jī)遇與變革，提出提升我國算力網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新體系建設(shè)能力的建議[1-2]；二是從國家層面出發(fā)，探討算力經(jīng)濟(jì)發(fā)展的現(xiàn)狀、趨勢(shì)并提出相應(yīng)的對(duì)策建議，目前我國“計(jì)算+”賦能行業(yè)的算力經(jīng)濟(jì)展現(xiàn)出旺盛活力，但仍面臨“供需錯(cuò)配”等瓶頸問題，需從技術(shù)體系優(yōu)化布局、行業(yè)數(shù)字化賦能等多方面發(fā)力[3-5]；三是將區(qū)塊鏈與算力結(jié)合，探討相關(guān)模型與應(yīng)用，區(qū)塊鏈去中心化、不可篡改等特性，可解決算力網(wǎng)絡(luò)中存在的安全和信任問題，并助推商業(yè)模式的創(chuàng)新[6-7]?？傮w來看，我國有關(guān)算力的研究主要從算力技術(shù)、算力網(wǎng)絡(luò)、算力經(jīng)濟(jì)等維度開展，對(duì)區(qū)域或者城市如何建設(shè)算力樞紐或者發(fā)展算力的研究很少。

數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市是指在我國建設(shè)世界數(shù)字經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國戰(zhàn)略中發(fā)揮引領(lǐng)性作用的城市，具有強(qiáng)大的數(shù)字經(jīng)濟(jì)集聚發(fā)展能力和輻射帶動(dòng)能力。全國范圍內(nèi)，北京、上海、廣州、深圳四個(gè)一線城市加上數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展高度活躍的杭州可稱得上為數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市。其他國家中心城市和區(qū)域中心城市數(shù)字經(jīng)濟(jì)也快速發(fā)展，構(gòu)成我國數(shù)字經(jīng)濟(jì)第二梯隊(duì)，可稱得上數(shù)字經(jīng)濟(jì)新一線城市。2021年以來，我國出臺(tái)了《全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實(shí)施方案》，在全國范圍內(nèi)以大數(shù)據(jù)為中心布局建設(shè)全國算力樞紐網(wǎng)絡(luò)。在此背景下，數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市算力建設(shè)將面臨新一輪布局調(diào)整，尤其是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心建設(shè)將受到一定限制。然而，數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市是數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主戰(zhàn)場(chǎng)、試驗(yàn)田，需要強(qiáng)大的算力算法支撐。因此，在新形勢(shì)下，數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市如何推進(jìn)算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、提升算力能級(jí)和計(jì)算能力以更好地適應(yīng)數(shù)字化發(fā)展需求，對(duì)其增強(qiáng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展動(dòng)力、鞏固提升數(shù)字經(jīng)濟(jì)綜合競(jìng)爭(zhēng)力、引領(lǐng)全國數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。

一、算力概念內(nèi)涵與發(fā)展趨勢(shì)特征

（一）算力概念內(nèi)涵界定

算力是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲(chǔ)、算法、傳輸及處理數(shù)據(jù)能力的綜合體現(xiàn)[8]。所有基于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字化與信息化的應(yīng)用都需要以算力作為基本支撐。當(dāng)前，對(duì)算力的內(nèi)涵定義主要可以分為兩類：第一類為狹義上的概念，主要指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲(chǔ)、算法、傳輸及處理數(shù)據(jù)能力。諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)獲得者威廉·諾德豪斯（William D.Nordhaus）指出算力是設(shè)備根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)的改變每秒可處理的信息數(shù)據(jù)量[9]。中國信息通信研究院認(rèn)為算力是指設(shè)備通過處理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)特定結(jié)果輸出的計(jì)算能力，算力的常用計(jì)量單位為每秒執(zhí)行的浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算次數(shù)（FLOPS）[10]。第二類為廣義上的概念，認(rèn)為通信能力、計(jì)算方法、計(jì)算速度、存儲(chǔ)能力、數(shù)據(jù)總量與服務(wù)能力構(gòu)成算力[11]。浪潮集團(tuán)建立全球計(jì)算力指數(shù)，從計(jì)算能力、計(jì)算效率、基礎(chǔ)設(shè)施支持、應(yīng)用水平四個(gè)方面對(duì)算力發(fā)展水平進(jìn)行評(píng)估。

表1 全球量子計(jì)算技術(shù)發(fā)明專利排行榜前十位企業(yè)

顯然，計(jì)算設(shè)備的計(jì)算能力是形成算力的微觀基礎(chǔ)。但是，從國家、區(qū)域乃至城市的層面來看，算力不僅是數(shù)量眾多計(jì)算設(shè)備計(jì)算能力的總和，而且應(yīng)該有更加豐富的內(nèi)容?；诖?，我們認(rèn)為站在城市的視角，算力內(nèi)涵包括四個(gè)方面：一是計(jì)算設(shè)施，即量子計(jì)算機(jī)、超級(jí)計(jì)算機(jī)、智能計(jì)算中心、云計(jì)算中心等具有計(jì)算能力的設(shè)備、平臺(tái)和場(chǎng)所。二是計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，即數(shù)據(jù)要素能夠高效流動(dòng)且通達(dá)全國乃至全球的通信網(wǎng)絡(luò)。三是計(jì)算技術(shù)，即數(shù)據(jù)計(jì)算技術(shù)，涉及提升算力的計(jì)算芯片、計(jì)算系統(tǒng)、計(jì)算軟件、計(jì)算架構(gòu)、計(jì)算理論等關(guān)鍵核心技術(shù)。四是計(jì)算服務(wù)，即圍繞計(jì)算應(yīng)用和需求形成的計(jì)算服務(wù)生態(tài)。

（二）算力發(fā)展趨勢(shì)特征

縱觀全球，數(shù)字技術(shù)創(chuàng)新從供給側(cè)為算力發(fā)展創(chuàng)造了無限空間，數(shù)字化發(fā)展則從需求側(cè)引領(lǐng)算力市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張。整體來看，全球算力演進(jìn)呈現(xiàn)出高能化、多樣化、泛在化、綠色化、產(chǎn)業(yè)化五大特征。

1.高能化。適應(yīng)全球海量數(shù)據(jù)爆炸式增長以及非結(jié)構(gòu)化、非標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)日趨增多的趨勢(shì)，算力技術(shù)、算力系統(tǒng)和算力設(shè)施的性能持續(xù)增強(qiáng)。美國、英國、德國、日本、加拿大以及我國都已經(jīng)紛紛推出相關(guān)高性能算力研究計(jì)劃，IBM、谷歌、微軟等世界科技頭部企業(yè)持續(xù)加強(qiáng)算力技術(shù)研發(fā)投入，不斷推出更高性能的處理器，推動(dòng)以超級(jí)計(jì)算、量子計(jì)算、類腦計(jì)算、超導(dǎo)計(jì)算、生物計(jì)算等為代表的高性能算力不斷取得新突破[12]。如在超級(jí)計(jì)算領(lǐng)域，2020年11月進(jìn)入全球500強(qiáng)超級(jí)計(jì)算機(jī)的門檻計(jì)算速度就比當(dāng)年6月的計(jì)算速度高出1.32petaflops（每秒千萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算）。在量子計(jì)算領(lǐng)域，根據(jù)IPRdaily和incoPat創(chuàng)新指數(shù)研究中心聯(lián)合發(fā)布的2020年全球量子計(jì)算技術(shù)發(fā)明專利排行榜，截至2020年9月30日，僅IBM公司在量子計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)明專利申請(qǐng)量就高達(dá)554項(xiàng)。

2.多樣化。適應(yīng)人工智能與數(shù)字經(jīng)濟(jì)不同應(yīng)用場(chǎng)景需要，算力呈現(xiàn)出多樣化、專業(yè)化和協(xié)同化發(fā)展趨勢(shì)。目前，全球應(yīng)用較為廣泛的算力主要包括普通算力、超級(jí)算力、邊緣算力及智能算力等，這些算力都具有不同的技術(shù)特征和適用領(lǐng)域。如普通算力以云計(jì)算中心和大數(shù)據(jù)中心為載體，主要面向普通網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用；超級(jí)算力以超算中心為載體，主要滿足科學(xué)研究對(duì)超高精度計(jì)算的需求；邊緣算力以邊緣計(jì)算中心為載體，主要面向特定對(duì)象及特定場(chǎng)景應(yīng)用；智能算力以智能計(jì)算中心為載體，主要面向人工智能應(yīng)用場(chǎng)景開展服務(wù)[13]。在數(shù)據(jù)復(fù)雜化、需求多樣化、計(jì)算復(fù)合化的背景下，往往需要不同類型的算力技術(shù)、算力系統(tǒng)、算力設(shè)施各自發(fā)揮優(yōu)勢(shì)、緊密協(xié)同才能完成不同主體的不同計(jì)算需求。因此，一個(gè)城市或地區(qū)數(shù)字化發(fā)展往往需要多種算力協(xié)同支撐才能形成強(qiáng)大驅(qū)動(dòng)力。

3.泛在化。算力主要有集中式和分布式架構(gòu)兩種模式。集中式算力以數(shù)據(jù)中心為代表，即將數(shù)據(jù)交換匯集到數(shù)據(jù)中心進(jìn)行存儲(chǔ)、計(jì)算和分析。從全球范圍來看，數(shù)據(jù)中心仍然處于快速建設(shè)階段。根據(jù)中國信息通信研究院發(fā)布的《數(shù)據(jù)中心白皮書（2022）》，近5年來，全球數(shù)據(jù)中心保持并將繼續(xù)平穩(wěn)增長，我國數(shù)據(jù)中心年均復(fù)合增速超過30%且2021年機(jī)架數(shù)達(dá)到520萬架。數(shù)據(jù)中心在數(shù)量快速增長的同時(shí)，其空間布局也逐漸更加均衡化，為計(jì)算的泛在化提供更好條件。以我國為例，數(shù)據(jù)中心呈現(xiàn)出從一線城市和沿海地區(qū)向二三線城市和內(nèi)陸地區(qū)布局的趨勢(shì)。分布式算力以邊緣計(jì)算為代表，其在需求邊緣端的廣泛布局極大加速了計(jì)算的泛在化進(jìn)程[14-15]?？傮w來看，隨著數(shù)字新技術(shù)、新模式、新應(yīng)用廣泛滲透到經(jīng)濟(jì)社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，數(shù)字化應(yīng)用場(chǎng)景不斷豐富，傳統(tǒng)集中式算力將在空間上更加均衡，新興分布式算力將在空間上星羅棋布，數(shù)據(jù)無處不在，計(jì)算也無處不在。

4.綠色化。在技術(shù)發(fā)展上，綠色算力技術(shù)正受到空前重視和關(guān)注，英偉達(dá)、華為、英特爾等頭部企業(yè)紛紛加大研發(fā)投入，推動(dòng)計(jì)算核心芯片從CPU時(shí)代轉(zhuǎn)向以CPU、GPU、NPU、ARM、ASIC、FPGA等多元共存時(shí)代，計(jì)算速度得到極大提升的同時(shí)計(jì)算功耗也大幅下降。在政策導(dǎo)向上，世界各國普遍關(guān)注到數(shù)據(jù)中心的高能耗問題，并著手制定綠色化發(fā)展戰(zhàn)略和具體支持政策。歐盟明確提出要在2030年前實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心和信息通信產(chǎn)業(yè)的“氣候中性”。為應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)中心的高能耗問題，近年來，我國先后制定出臺(tái)了一系列政策措施和指導(dǎo)意見，明確要求加快綠色低碳技術(shù)研發(fā)應(yīng)用，推動(dòng)數(shù)據(jù)中心綠色化發(fā)展，對(duì)不同類型、不同規(guī)模數(shù)據(jù)中心空間布局、數(shù)據(jù)中心電能利用效率提出具體目標(biāo)要求。

表2 數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)重點(diǎn)

5.產(chǎn)業(yè)化。在產(chǎn)業(yè)集群化、創(chuàng)新集群化背景下，圍繞算力和算力基礎(chǔ)設(shè)施形成的計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈正成為所在地區(qū)和城市數(shù)字經(jīng)濟(jì)的重要組成部分[16-17]。一方面，隨著應(yīng)用場(chǎng)景的不斷豐富，各類數(shù)據(jù)中心、計(jì)算中心面向社會(huì)、面向?qū)嶓w經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用水平得到快速提升；另一方面，隨著數(shù)據(jù)要素市場(chǎng)化改革的推進(jìn)，數(shù)據(jù)流通速度加快，數(shù)據(jù)交易探索興起，數(shù)據(jù)服務(wù)市場(chǎng)主體持續(xù)涌現(xiàn)。根據(jù)華為公司發(fā)布的《鯤鵬計(jì)算產(chǎn)業(yè)白皮書》，新應(yīng)用、新技術(shù)、新計(jì)算架構(gòu)以及百億級(jí)聯(lián)接、爆炸式數(shù)據(jù)增長將重塑ICT產(chǎn)業(yè)新格局，催生新的計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈條，涌現(xiàn)新的廠家和新的生態(tài)體系。根據(jù)中國信息通信研究院發(fā)布的《中國算力發(fā)展指數(shù)白皮書（2021）》，2020年我國算力產(chǎn)業(yè)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到2萬億元。算力產(chǎn)業(yè)投資對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)拉動(dòng)巨大，算力產(chǎn)業(yè)投入與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出比達(dá)到1∶3以上。

二、數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市算力建設(shè)的優(yōu)勢(shì)與短板

（一）優(yōu)勢(shì)條件

近年來，在國家持續(xù)加大對(duì)算力算法基礎(chǔ)設(shè)施投資建設(shè)的背景下，國家級(jí)超算中心、國家級(jí)人工智能中心、國家新型互聯(lián)網(wǎng)交換中心、國家互聯(lián)網(wǎng)骨干直連點(diǎn)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析節(jié)點(diǎn)以及全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)國家樞紐節(jié)點(diǎn)、大數(shù)據(jù)中心等數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)呈現(xiàn)更加均衡發(fā)展趨勢(shì)，中西部地區(qū)以及沿海地區(qū)一些城市在全國通信網(wǎng)絡(luò)中的地位不斷提升。但從整體上看，數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市在全國算力建設(shè)當(dāng)中仍然具有明顯優(yōu)勢(shì)。

1.算力基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)勢(shì)。在我國算力基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市的優(yōu)勢(shì)地位十分明顯。根據(jù)賽迪顧問發(fā)布的《2021中國城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型白皮書》，上海、北京、廣州、深圳、杭州、青島、蘇州、天津、成都和重慶等數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市或數(shù)字經(jīng)濟(jì)新一線城市的信息基礎(chǔ)設(shè)施水平處于領(lǐng)先地位。我國設(shè)立的八大超級(jí)計(jì)算中心，除了國家超級(jí)計(jì)算無錫中心和國家超級(jí)計(jì)算昆山中心之外，其余六個(gè)都位于數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市或數(shù)字經(jīng)濟(jì)新一線城市。在互聯(lián)網(wǎng)交換中心、云計(jì)算、數(shù)據(jù)中心、5G基站等方面，數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)也十分明顯。事實(shí)上，無論是基礎(chǔ)通信運(yùn)營商還是算力基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營商，都非常看重?cái)?shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市的優(yōu)勢(shì)地位，把立足數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市、服務(wù)全國和區(qū)域市場(chǎng)作為企業(yè)發(fā)展重要戰(zhàn)略。近年來，數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市紛紛通過出臺(tái)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)行動(dòng)方案積極推進(jìn)算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，不斷加大籌備建設(shè)新算力設(shè)施或升級(jí)傳統(tǒng)算力設(shè)施的力度，積極爭(zhēng)取建設(shè)國家級(jí)行業(yè)數(shù)據(jù)與計(jì)算中心，著力優(yōu)化算力結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)算力服務(wù)能力。

2.算力市場(chǎng)規(guī)模優(yōu)勢(shì)。算力既是人工智能、云計(jì)算、5G、區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)等數(shù)字核心產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)支撐，也是支撐產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)底座。從市場(chǎng)規(guī)模來看，算力規(guī)模與經(jīng)濟(jì)規(guī)模呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)關(guān)系，越是經(jīng)濟(jì)集聚的地區(qū)對(duì)算力的市場(chǎng)需求就越大。事實(shí)上，數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市擁有數(shù)量龐大且正處在數(shù)字化轉(zhuǎn)型期的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)群，同時(shí)新興的數(shù)字經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展且數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模位居國內(nèi)各大城市前列，這些都為算力發(fā)展提供了廣闊市場(chǎng)需求支持。從行業(yè)需求來看，根據(jù)中國信息通信研究院發(fā)布的《中國算力發(fā)展指數(shù)白皮書（2021）》，互聯(lián)網(wǎng)、政府、服務(wù)、電信、金融、教育、制造、運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)對(duì)算力的需求居于前列。顯然，這些行業(yè)在數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市的集聚度更高。因此，數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市在建設(shè)全國算力市場(chǎng)中具有明顯優(yōu)勢(shì)。

3.算力環(huán)境生態(tài)優(yōu)勢(shì)。一是政策優(yōu)勢(shì)。各地區(qū)推動(dòng)算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中，基本都非常重視數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市的引領(lǐng)作用。廣東省出臺(tái)的《廣東省推進(jìn)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)三年實(shí)施方案（2020—2022年）》明確提出，要在全省層面加快構(gòu)建布局科學(xué)、合理、高效的先進(jìn)算力集群，要求廣州、深圳在超級(jí)計(jì)算、邊緣計(jì)算、智能計(jì)算等先進(jìn)算力領(lǐng)域發(fā)揮引領(lǐng)作用。二是資金優(yōu)勢(shì)。算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要較大的資金投入，數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市的政府財(cái)力更加雄厚，民間資本更加豐富和活躍，有利于形成政府財(cái)政資金與民間資本投資共建算力基礎(chǔ)設(shè)施的合力。三是人才優(yōu)勢(shì)。依托算力頭部企業(yè)和平臺(tái)以及科研院所，數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市算力人才培育和引進(jìn)體系更加完備，算力發(fā)展所需的算力研發(fā)、算力運(yùn)維、算力應(yīng)用等人才更容易找到。

表3 部分咨詢機(jī)構(gòu)對(duì)量子計(jì)算市場(chǎng)前景的預(yù)測(cè)

（二）短板制約

1.資源能源承載不足。以數(shù)據(jù)中心為代表的算力基礎(chǔ)設(shè)施由服務(wù)器、機(jī)架、機(jī)柜、機(jī)房、信息系統(tǒng)和輔助設(shè)施等構(gòu)成，需要占用一定的土地資源和建筑空間?；A(chǔ)設(shè)施建成后，算力的形成還需要大量運(yùn)營、維護(hù)和升級(jí)成本，算力設(shè)備和制冷系統(tǒng)在運(yùn)行過程中則需要消耗大量的電能。經(jīng)過多年發(fā)展，數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市普遍可用的建設(shè)用地已經(jīng)十分有限，且城市電力供應(yīng)高度依賴外部輸入，土地資源和電力能源供給與算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需求之間存在較大缺口。特別是在碳中和和碳達(dá)峰的要求下，建設(shè)算力基礎(chǔ)設(shè)施面臨的能源環(huán)保壓力將進(jìn)一步增大。為此，2021年國家出臺(tái)的《全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實(shí)施方案》強(qiáng)調(diào)，要實(shí)施“東數(shù)西算”工程，在中西部地區(qū)布局建設(shè)數(shù)據(jù)中心。

2.算力設(shè)施協(xié)同不足。數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市可能同時(shí)擁有國家超級(jí)計(jì)算中心、三大通信運(yùn)營商建設(shè)的數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算中心以及數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)商建設(shè)的定制化數(shù)據(jù)中心等各類算力基礎(chǔ)設(shè)施。但這些算力基礎(chǔ)設(shè)施由不同的主體進(jìn)行建設(shè)和管理運(yùn)行，主要功能定位、經(jīng)營管理模式、服務(wù)對(duì)象領(lǐng)域均有所差異，相互之間的資源共享與合作協(xié)同水平相對(duì)較低，難以聯(lián)合起來共同培育和挖掘市場(chǎng)需求，作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的核心引擎功能還不夠凸顯。由于協(xié)同性不足，一方面部分?jǐn)?shù)據(jù)中心呈現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，另一方面又出現(xiàn)部分?jǐn)?shù)據(jù)中心資源閑置浪費(fèi)的狀況，數(shù)據(jù)中心整體利用率還不夠高，算力基礎(chǔ)設(shè)施整體運(yùn)行效率還有待進(jìn)一步提升。

3.算力產(chǎn)業(yè)鏈不完善。當(dāng)前，數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市許多數(shù)據(jù)中心提供的服務(wù)主要以主機(jī)出租、機(jī)架出租及帶寬出租等低附加值、基礎(chǔ)型業(yè)務(wù)為主，數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)安全、代理維護(hù)、系統(tǒng)集成等高附加值、高增值服務(wù)業(yè)務(wù)比較少，業(yè)務(wù)模式比較簡(jiǎn)單和單調(diào)，算力設(shè)施的經(jīng)濟(jì)效益不高。國家超算中心主要面向重大科研和基礎(chǔ)研究需要，面向產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的開發(fā)應(yīng)用能力還有待提升，和人工智能與數(shù)字經(jīng)濟(jì)融合程度還有待進(jìn)一步加深。算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、運(yùn)營和服務(wù)的市場(chǎng)主體還相對(duì)較少，算力設(shè)施主設(shè)備和配套設(shè)備制造、算力系統(tǒng)創(chuàng)新研發(fā)以及數(shù)據(jù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等各環(huán)節(jié)綜合實(shí)力還不夠強(qiáng)。圍繞算力基礎(chǔ)設(shè)施形成的計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈、價(jià)值鏈及創(chuàng)新鏈還未能充分顯現(xiàn)出來。

4.投資建設(shè)面臨不確定性。一是技術(shù)選擇風(fēng)險(xiǎn)。全球算力相關(guān)的技術(shù)升級(jí)和迭代更新速度都非常快，各類計(jì)算技術(shù)方向和路線差異明顯且均有諸多不確定性。數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市在建設(shè)全國算力樞紐過程中，如果選定某種技術(shù)路線，一旦出現(xiàn)新的顛覆性技術(shù)，算力演進(jìn)技術(shù)路線發(fā)生方向性變化，可能導(dǎo)致前期技術(shù)研發(fā)和設(shè)施投入面臨損失。二是投資建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)。一些大型算力設(shè)施具有一定的公共產(chǎn)品屬性，投資建設(shè)周期長、資金投入大，需要政府部門積極參與，在財(cái)政收入相對(duì)有限的背景下，引導(dǎo)投資能力相對(duì)有限。三是市場(chǎng)效率風(fēng)險(xiǎn)。在數(shù)字經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，各類企業(yè)可能會(huì)選擇建設(shè)一些中小型算力設(shè)施或者數(shù)據(jù)中心，這些算力設(shè)施或者數(shù)據(jù)中心的能耗效率標(biāo)準(zhǔn)、算力性能標(biāo)準(zhǔn)可能各有差異，相互之間協(xié)同性不足，導(dǎo)致算力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)過度，降低算力設(shè)施建設(shè)的投入產(chǎn)出效率。

三、數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市算力建設(shè)的思路策略

把握算力發(fā)展趨勢(shì)，立足算力基礎(chǔ)條件以及數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市建設(shè)算力樞紐的思路策略是：跟蹤關(guān)注前沿算力，積極建設(shè)新型算力，提效激活優(yōu)勢(shì)算力，轉(zhuǎn)型升級(jí)落后算力。

（一）跟蹤關(guān)注前沿算力

數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市應(yīng)以探索更高技術(shù)、獲取更高算力為目標(biāo)導(dǎo)向，積極跟蹤并持續(xù)關(guān)注兩類研發(fā)技術(shù)路線逐漸清晰的算力形態(tài)。一是量子計(jì)算。在谷歌、DWave、微軟、IBM等知名企業(yè)的研發(fā)與推動(dòng)下，量子計(jì)算機(jī)正從概念理論探索走向?qū)嵺`商用試驗(yàn)。多家咨詢機(jī)構(gòu)都對(duì)量子計(jì)算的市場(chǎng)前景非?？春?，認(rèn)為量子計(jì)算是突破當(dāng)前計(jì)算極限的重要方向。二是類腦計(jì)算。類腦計(jì)算致力于借鑒人腦運(yùn)作方式打造超高效率和超低功耗的新型計(jì)算系統(tǒng)，雖然還未有實(shí)踐典型案例，但在概念理論上的探索一直備受關(guān)注并不斷有新突破。在當(dāng)前階段，數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市可將量子計(jì)算和類腦計(jì)算布局作為先進(jìn)算力建設(shè)的重要組成部分，積極鼓勵(lì)和吸引相關(guān)科研院所和科技企業(yè)開展研發(fā)試驗(yàn)，未來率先在商業(yè)化和市場(chǎng)化上搶得先機(jī)、把握主動(dòng)權(quán)。三是放眼全球技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，積極在生物計(jì)算、超導(dǎo)計(jì)算、光計(jì)算等計(jì)算前沿領(lǐng)域開展探索。

（二）積極建設(shè)新型算力

聚焦數(shù)字經(jīng)濟(jì)、數(shù)字城市和數(shù)字社會(huì)發(fā)展，積極建設(shè)有力支撐數(shù)字應(yīng)用場(chǎng)景運(yùn)行的集約化、開放化、專業(yè)化、低時(shí)延新型算力。一是積極建設(shè)人工智能計(jì)算中心。以城市戰(zhàn)略區(qū)域和戰(zhàn)略平臺(tái)為空間載體，探索引進(jìn)智能計(jì)算頭部企業(yè)作為戰(zhàn)略合作方，建設(shè)全球領(lǐng)先的人工智能計(jì)算中心，集聚智能計(jì)算服務(wù)提供商和應(yīng)用者，推動(dòng)政產(chǎn)學(xué)研用深度融合，共同服務(wù)城市大腦、無人駕駛、智慧醫(yī)療、智慧教育、人工智能、智能制造的發(fā)展。二是靈活建設(shè)邊緣計(jì)算中心。根據(jù)不同場(chǎng)景、不同企業(yè)需求，推動(dòng)通信企業(yè)、數(shù)據(jù)中心服務(wù)商、基礎(chǔ)運(yùn)營商、大型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和供水、供電、消防等市政部門形成合力，相互開放共享相應(yīng)的空間和設(shè)施設(shè)備資源，布局建設(shè)邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)或邊緣計(jì)算數(shù)據(jù)站，推動(dòng)算力從“云+端”集中式空間分布架構(gòu)向“云+邊+端”分布式空間架構(gòu)轉(zhuǎn)變。

（三）提效激活優(yōu)勢(shì)算力

當(dāng)前，數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市在云計(jì)算領(lǐng)域普遍具有明顯優(yōu)勢(shì)，一些城市因布局有國家超級(jí)計(jì)算中心而在超算領(lǐng)域具有明顯優(yōu)勢(shì)。未來，提效激活優(yōu)勢(shì)算力，一是支持八大國家超級(jí)計(jì)算中心軟硬件擴(kuò)容升級(jí)和技術(shù)更新，保持和提升在全球超級(jí)計(jì)算機(jī)榜單中的優(yōu)勢(shì)地位，使之成為代表國家高性能計(jì)算的名片。二是推動(dòng)國家超級(jí)計(jì)算中心以產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用為導(dǎo)向，重點(diǎn)面向智慧城市建設(shè)、人工智能與數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展市場(chǎng)需求，開發(fā)和開放更多的應(yīng)用軟件平臺(tái)和算力資源，與本地經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)現(xiàn)更深更好的融合。三是采用先進(jìn)技術(shù)一體化推進(jìn)云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施、云計(jì)算平臺(tái)和云計(jì)算軟件建設(shè)，提升數(shù)據(jù)分析處理和計(jì)算能力，增強(qiáng)云計(jì)算輻射影響力和算力輸出能力。四是針對(duì)企業(yè)數(shù)據(jù)安全、用云成本高的顧慮，進(jìn)一步完善企業(yè)尤其是中小企業(yè)“上云用數(shù)賦智”政策，鼓勵(lì)行業(yè)龍頭企業(yè)牽頭建設(shè)云平臺(tái)，大力推進(jìn)公有云、私有云和混合云協(xié)同建設(shè)，激活云計(jì)算需求市場(chǎng)。

（四）轉(zhuǎn)型升級(jí)落后算力

新技術(shù)的應(yīng)用以及新需求的產(chǎn)生對(duì)算力發(fā)展提出了新要求。與此同時(shí)，日益緊張和有限的資源能源也倒逼算力發(fā)展模式要做出改變。推動(dòng)落后算力轉(zhuǎn)型升級(jí)，一是堅(jiān)持需求引領(lǐng)，推動(dòng)數(shù)據(jù)中心向云計(jì)算中心轉(zhuǎn)變，改變重?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)輕數(shù)據(jù)計(jì)算、重設(shè)備租賃輕增值服務(wù)的格局，大力挖掘和全面提升全市各類算力設(shè)施的經(jīng)濟(jì)效益。二是堅(jiān)持技術(shù)更新和綠色升級(jí)相結(jié)合，按照國家標(biāo)準(zhǔn)要求，引進(jìn)先進(jìn)的計(jì)算技術(shù)、節(jié)能技術(shù)，從硬件和軟件兩方面著手推動(dòng)能源消耗高、計(jì)算效率低的算力設(shè)施改造升級(jí)，加快實(shí)現(xiàn)計(jì)算型云數(shù)據(jù)中心PUE低于1.3的目標(biāo)。三是著眼于各企業(yè)規(guī)模小、效率低的自用型數(shù)據(jù)中心，選取一批開展轉(zhuǎn)型升級(jí)試點(diǎn)示范，按照行業(yè)類別進(jìn)行整合和盤活，提高利用效率和集約化規(guī)模化發(fā)展程度。四是加快淘汰老舊以及小規(guī)模、低效率算力設(shè)施，為新建智能計(jì)算中心、邊緣計(jì)算中心等高性能算力設(shè)施騰出資源和空間。

四、數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市算力建設(shè)的突破口

（一）加快建設(shè)計(jì)算產(chǎn)業(yè)集群

發(fā)揮數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市科研創(chuàng)新、先進(jìn)制造和應(yīng)用市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)化處理器、服務(wù)器、控制器、存儲(chǔ)器、核心芯片、基礎(chǔ)架構(gòu)軟件、操作系統(tǒng)、分析軟件等算力系統(tǒng)關(guān)鍵零部件和軟件系統(tǒng)的研發(fā)制造能力，著眼于市場(chǎng)應(yīng)用與行業(yè)融合，大力發(fā)展大數(shù)據(jù)分析、網(wǎng)絡(luò)安全、云服務(wù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用服務(wù)業(yè)，在產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、智慧交通、智慧教育、智慧醫(yī)療等領(lǐng)域強(qiáng)化算力支撐、開拓計(jì)算市場(chǎng)，打造集算力技術(shù)創(chuàng)新、算力設(shè)施生產(chǎn)制造、算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、算力應(yīng)用開發(fā)于一體的全計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈。規(guī)劃建設(shè)計(jì)算科技產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新園，以超級(jí)計(jì)算中心、智能計(jì)算中心等新型計(jì)算中心為牽引，集聚培養(yǎng)國內(nèi)外一流算力人才，引進(jìn)一批超算研發(fā)型、應(yīng)用型、服務(wù)型等超算關(guān)聯(lián)龍頭企業(yè)，打造形成完善的超算生態(tài)系統(tǒng)。圍繞推動(dòng)人工智能計(jì)算中心發(fā)展，規(guī)劃建設(shè)人工智能計(jì)算科技創(chuàng)新園，重點(diǎn)集聚人工智能計(jì)算關(guān)聯(lián)企業(yè)，打造集智能計(jì)算的服務(wù)平臺(tái)、創(chuàng)新平臺(tái)、孵化平臺(tái)和眾創(chuàng)空間于一體的智能計(jì)算生態(tài)圈。設(shè)立算力產(chǎn)業(yè)鏈“鏈長”，培育壯大算力產(chǎn)業(yè)鏈“鏈主”，建立算力產(chǎn)業(yè)集群高質(zhì)量發(fā)展的推進(jìn)機(jī)制。加快建立算力創(chuàng)新應(yīng)用示范項(xiàng)目和樣板工程，引領(lǐng)算力與實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合發(fā)展，打造算力產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)新生態(tài)。

（二）優(yōu)化算力圈層空間布局

以國家布局建設(shè)全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)國家樞紐節(jié)點(diǎn)為契機(jī)，數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市應(yīng)結(jié)合產(chǎn)業(yè)空間布局，制定算力區(qū)域共建政策，建立跨區(qū)域建設(shè)算力設(shè)施的財(cái)政投入機(jī)制、成本分擔(dān)機(jī)制、收入分配機(jī)制和市場(chǎng)共享機(jī)制，完善區(qū)域數(shù)據(jù)傳輸和算力網(wǎng)絡(luò)，推動(dòng)形成區(qū)域算力共建共贏新格局。統(tǒng)籌做好城市內(nèi)部和周邊區(qū)域的算力布局，加快形成算力設(shè)施的圈層空間布局結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)算力部署與土地、水電等資源的協(xié)調(diào)可持續(xù)，破解在城市內(nèi)部建設(shè)大型算力設(shè)施面臨的資源環(huán)境壓力。其中，第一圈層為數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市中心城區(qū)以及戰(zhàn)略功能區(qū)，重點(diǎn)布局人工智能計(jì)算中心、高性能云計(jì)算中心和邊緣計(jì)算中心，主要滿足人工智能、車聯(lián)網(wǎng)、金融交易等對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延要求極高的應(yīng)用場(chǎng)景建設(shè)和市場(chǎng)需求；第二圈層為數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市外圍區(qū)及數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市引領(lǐng)建設(shè)的都市圈，通過區(qū)域合作共建重點(diǎn)布局云計(jì)算中心和數(shù)據(jù)中心，主要滿足對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延要求相對(duì)較高的應(yīng)用場(chǎng)景建設(shè)和一般數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求；第三圈層為貴州、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏等中西部地區(qū)國家算力樞紐節(jié)點(diǎn)，重點(diǎn)是響應(yīng)和支持國家“東數(shù)西算”工程，將數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市服務(wù)后臺(tái)數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)災(zāi)備數(shù)據(jù)等對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延要求不高的數(shù)據(jù)通過遠(yuǎn)程輸送并進(jìn)行計(jì)算處理。

（三）推進(jìn)算力資源協(xié)同共享

建立各類數(shù)據(jù)和計(jì)算中心協(xié)同發(fā)展引導(dǎo)和激勵(lì)政策，積極推動(dòng)超級(jí)計(jì)算中心、云計(jì)算中心、智能計(jì)算中心、邊緣計(jì)算中心、大數(shù)據(jù)中心合作共建、資源共享與科學(xué)布局，協(xié)同提升數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳輸、交換和服務(wù)能力，促進(jìn)算力設(shè)施的數(shù)據(jù)資源、算力資源、算力平臺(tái)和應(yīng)用場(chǎng)景相互開放，滿足不同市場(chǎng)主體個(gè)性化數(shù)字計(jì)算需求。鼓勵(lì)算力機(jī)構(gòu)共建開源性平臺(tái)和共性技術(shù)研發(fā)平臺(tái)，構(gòu)建算力創(chuàng)新發(fā)展共同體。探索建設(shè)算力交易平臺(tái)，協(xié)同各方制定算力標(biāo)準(zhǔn)確定機(jī)制、價(jià)格生成機(jī)制、產(chǎn)權(quán)界定機(jī)制和交易規(guī)則機(jī)制，加快建設(shè)算力交易市場(chǎng)，通過市場(chǎng)力量促進(jìn)算力設(shè)施資源的高效利用和有效配置。依托算力協(xié)會(huì)或算力聯(lián)盟，加強(qiáng)不同運(yùn)營主體的交流合作，促進(jìn)信息及時(shí)發(fā)布，通過行業(yè)組織力量調(diào)節(jié)算力設(shè)施資源。以建設(shè)國家級(jí)行業(yè)計(jì)算中心為目標(biāo)，牽引多種算力協(xié)同共建，共同匯聚全國行業(yè)數(shù)據(jù)資源，服務(wù)國家行業(yè)數(shù)字化發(fā)展。鼓勵(lì)和引導(dǎo)算力設(shè)施運(yùn)營商和服務(wù)商的發(fā)展，為算力設(shè)施資源協(xié)同共享提供更好市場(chǎng)條件。

（四）完善促進(jìn)算力發(fā)展的政策

嚴(yán)格貫徹落實(shí)國家的政策要求，數(shù)字經(jīng)濟(jì)一線城市應(yīng)加快制定清晰明確的算力發(fā)展規(guī)劃規(guī)范與建設(shè)指引，為市場(chǎng)主體參與算力設(shè)施建設(shè)解除后顧之憂。一是制定算力投資建設(shè)門檻，明確新建云計(jì)算、數(shù)據(jù)中心、智能計(jì)算中心、邊緣計(jì)算中心的投資建設(shè)主體、投資規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)性能要求，避免出現(xiàn)無序競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致市場(chǎng)效率低下。二是制定算力發(fā)展目錄清單，根據(jù)數(shù)字經(jīng)濟(jì)和算力技術(shù)發(fā)展階段特征，動(dòng)態(tài)制定前沿培育類、重點(diǎn)建設(shè)類、提質(zhì)激活類、轉(zhuǎn)型升級(jí)類、淘汰退出類算力目錄，為實(shí)行“一算一策”提供依據(jù)。三是制定算力建設(shè)指引要求，著眼長遠(yuǎn)在城市國土空間規(guī)劃中預(yù)留算力設(shè)施建設(shè)用地，明確算力設(shè)施建設(shè)過程中場(chǎng)址選擇、空間開放、用電用水、用地支持、節(jié)能環(huán)保等政策指引。四是制定算力融合應(yīng)用政策，在供給端，激勵(lì)計(jì)算中心面向產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求開發(fā)算力應(yīng)用平臺(tái)或解決方案，支撐數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在需求端，繼續(xù)支持企業(yè)“上云用數(shù)賦智”，完善企業(yè)應(yīng)用算力的鼓勵(lì)激勵(lì)措施，在公共管理和公共服務(wù)領(lǐng)域加強(qiáng)算力的創(chuàng)新應(yīng)用。五是制定算力設(shè)施評(píng)價(jià)政策，根據(jù)算力發(fā)展趨勢(shì)，建立健全包括能耗、效率、技術(shù)、性能、服務(wù)、市場(chǎng)等指標(biāo)的算力設(shè)施綜合評(píng)價(jià)體系，重點(diǎn)比較不同算力設(shè)施的單位空間提供算力、單位能耗提供算力、單位成本提供算力，避免使用單一指標(biāo)帶來的評(píng)價(jià)片面性。