“東數(shù)西算”工程建設(shè)的現(xiàn)狀、問(wèn)題與對(duì)策

童楠楠，陳東，李慧穎，朱洪林

1.國(guó)家信息中心，北京 100045；

2.甘肅省經(jīng)濟(jì)研究院，甘肅 蘭州 730000

0 引言

“東數(shù)西算”是通過(guò)建立我國(guó)東西部地區(qū)算力疏解通道來(lái)緩解我國(guó)東中西部算力資源分布不均衡的局面，打破東部地區(qū)發(fā)展空間限制，助力西部地區(qū)打造新的數(shù)字經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)極的有效手段，是數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代比肩“南水北調(diào)”“西電東送”的國(guó)家戰(zhàn)略。從“東數(shù)西算”工程的政策脈絡(luò)看，“東數(shù)西算”是落實(shí)“建設(shè)全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心”的重要舉措和戰(zhàn)略布局。為做好全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心建設(shè)的政策研究工作，國(guó)家信息中心組織團(tuán)隊(duì)開(kāi)展專(zhuān)題研究，在2019年出版的《邁向萬(wàn)物智聯(lián)新世界：5G時(shí)代·大數(shù)據(jù)·智能化》[1]一書(shū)中，首次提出了“東數(shù)西算”概念。2020年12月，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)聯(lián)合四部門(mén)發(fā)布《關(guān)于加快構(gòu)建全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系的指導(dǎo)意見(jiàn)》（發(fā)改高技〔2020〕1922號(hào)），指出“加強(qiáng)全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心頂層設(shè)計(jì)”，并提出了包含數(shù)網(wǎng)、數(shù)紐、數(shù)鏈、數(shù)腦、數(shù)盾在內(nèi)的全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心體系總體框架。2021年5月《全國(guó)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》（發(fā)改高技〔2021〕709號(hào)）發(fā)布，在京津冀、長(zhǎng)三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、貴州、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏8個(gè)地區(qū)布局全國(guó)算力網(wǎng)絡(luò)國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)。隨后，八大國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)的建設(shè)方案相繼獲得批復(fù)，“東數(shù)西算”工程建設(shè)全面啟動(dòng)。從國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)的重點(diǎn)建設(shè)任務(wù)看，“東數(shù)西算”工程更加聚焦全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心體系中的“數(shù)網(wǎng)”“數(shù)紐”以及“數(shù)盾”（安全）方面的建設(shè)任務(wù)，旨在構(gòu)建數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)一體化的新型算力網(wǎng)絡(luò)體系。隨著“東數(shù)西算”工程的立體化實(shí)施和縱深推進(jìn)，我國(guó)算力資源格局進(jìn)一步擴(kuò)展和深化，打造全國(guó)算力一張網(wǎng)正當(dāng)其時(shí)?！皷|數(shù)西算”作為推進(jìn)算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的關(guān)鍵工程，也是構(gòu)建國(guó)家算力網(wǎng)的先導(dǎo)工程。在此背景下，本文將在梳理國(guó)內(nèi)外算力網(wǎng)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合“東數(shù)西算”工程的實(shí)施現(xiàn)狀與面臨的問(wèn)題，從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、科技、成本視角分析“東數(shù)西算”工程的內(nèi)在邏輯，針對(duì)進(jìn)一步深化“東數(shù)西算”戰(zhàn)略、構(gòu)建國(guó)家算力網(wǎng)提出建議。

1 研究綜述

1.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀

算力是對(duì)計(jì)算性能和數(shù)據(jù)處理能力的通俗表達(dá)，受益于網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，各類(lèi)計(jì)算資源得以相連，承載算力資源與網(wǎng)絡(luò)資源融合演進(jìn)、協(xié)同調(diào)度的算力網(wǎng)絡(luò)構(gòu)想由此產(chǎn)生。超算領(lǐng)域中一些應(yīng)用問(wèn)題的規(guī)模超出了單臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)的處理能力，在互聯(lián)網(wǎng)普及的背景下，1998年美國(guó)芝加哥大學(xué)Ian Foster教授等人基于電力網(wǎng)提出了網(wǎng)格計(jì)算（grid computing）的概念，希望推動(dòng)建立與電力網(wǎng)類(lèi)似的算力網(wǎng)，至今其在科研、軍事等領(lǐng)域仍有廣泛應(yīng)用。2006年谷歌首席執(zhí)行官Eric Schmidt在搜索引擎戰(zhàn)略大會(huì)上首次提出云計(jì)算（cloud computing）的概念，掀起一場(chǎng)新的互聯(lián)網(wǎng)革命。云計(jì)算開(kāi)啟了算力資源在商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，使算力躍升為一種較為普及的生產(chǎn)力，為人們的生產(chǎn)生活方式帶來(lái)了深刻的改變。到目前為止，云計(jì)算仍然是算力服務(wù)市場(chǎng)的主流商業(yè)模式。

2021年，加州大學(xué)伯克利分校的SkyLab在云計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出Sky Computing架構(gòu)[2]，通過(guò)在異構(gòu)云之上搭建兼容層、云間層，并在云廠商間達(dá)成互惠數(shù)據(jù)對(duì)等協(xié)議，將異構(gòu)云資源整合包裝為一站式服務(wù)，為開(kāi)發(fā)者提供一致性屏蔽云體驗(yàn)，使用戶不需要具備任何云基礎(chǔ)設(shè)施專(zhuān)業(yè)知識(shí)即可使用云服務(wù)[3]。該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的開(kāi)源框架SkyPilot能夠在任何云環(huán)境上無(wú)縫且經(jīng)濟(jì)高效地運(yùn)行機(jī)器學(xué)習(xí)與數(shù)據(jù)科學(xué)批量作業(yè)，現(xiàn)已被10多家組織用于多種不同的任務(wù)場(chǎng)景，將用云成本降低至三分之一左右?；谙嗨频睦砟睿琒nowflake公司于2014年推出的云原生數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)產(chǎn)品采用存儲(chǔ)與計(jì)算分離的創(chuàng)新技術(shù)架構(gòu)[4]，省去相關(guān)軟硬件的設(shè)置需要，將技術(shù)復(fù)雜性進(jìn)行抽象，從而打造出簡(jiǎn)單的用戶界面，降低了服務(wù)使用門(mén)檻。Snowflake憑借簡(jiǎn)便的用戶操作和按需收費(fèi)模式受到用戶的廣泛青睞，該公司一躍成為云計(jì)算行業(yè)的“獨(dú)角獸”，截至2022年10月已擁有7 292名客戶，在全球數(shù)據(jù)庫(kù)市場(chǎng)的份額占有率持續(xù)攀升。

目前，國(guó)外云計(jì)算市場(chǎng)仍處于被AWS、微軟、谷歌等巨頭占據(jù)大部分市場(chǎng)份額的局面。盡管異構(gòu)云資源的兼容在技術(shù)上很容易實(shí)現(xiàn)，但不符合專(zhuān)有云廠商的利益，短期內(nèi)可能難以推廣，算力網(wǎng)的形成存在市場(chǎng)阻力。

1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

理論研究方面，國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)和專(zhuān)家學(xué)者密切關(guān)注我國(guó)算力網(wǎng)的發(fā)展。中國(guó)工程院院士孫凝暉認(rèn)為，算力是智能時(shí)代的普及性需求，正如人們需要多種多樣的交通，于是有了飛機(jī)、汽車(chē)，還有高鐵。對(duì)于信息基礎(chǔ)設(shè)施，人們也需要它們提供不同特性的算力，有的算得快，有的算得多。李國(guó)杰院士認(rèn)為，未來(lái)“算力指數(shù)”可能是比“電力指數(shù)”更重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，算力網(wǎng)絡(luò)前景光明、挑戰(zhàn)巨大，未來(lái)信息基礎(chǔ)設(shè)施必須做好算力、通信、電力網(wǎng)“全國(guó)一盤(pán)棋”的頂層設(shè)計(jì)，統(tǒng)籌兼顧，力爭(zhēng)全局優(yōu)化。國(guó)家信息中心大數(shù)據(jù)發(fā)展部主任于施洋認(rèn)為[5]，當(dāng)前應(yīng)將建設(shè)重點(diǎn)轉(zhuǎn)向城市算力網(wǎng)，把算力網(wǎng)打造為像水網(wǎng)、電網(wǎng)一樣的數(shù)字城市“新市政”。技術(shù)路徑方面，李少鶴[6]、崔占偉[7]、賈慶民[8]等人對(duì)算力網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。高文院士認(rèn)為[9]，算力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需要經(jīng)過(guò)4個(gè)技術(shù)步驟：一是應(yīng)用在單個(gè)數(shù)據(jù)中心提交并運(yùn)行；二是應(yīng)用在同構(gòu)的環(huán)境但不同的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行提交，并在單個(gè)數(shù)據(jù)中心運(yùn)行；三是應(yīng)用跨多個(gè)同構(gòu)數(shù)據(jù)中心運(yùn)行，或者跨異構(gòu)數(shù)據(jù)中心提交但在單個(gè)數(shù)據(jù)中心運(yùn)行；四是一個(gè)應(yīng)用可以跨多個(gè)異構(gòu)的數(shù)據(jù)中心同時(shí)運(yùn)行得到結(jié)果，最終實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)類(lèi)似的模式，用戶只需要提交應(yīng)用需求，算力網(wǎng)絡(luò)通過(guò)兼容層把異構(gòu)的算力整合起來(lái)統(tǒng)一調(diào)度使用。鄭緯民院士認(rèn)為，算力網(wǎng)建設(shè)需要重點(diǎn)解決兩個(gè)問(wèn)題，一是要吸取當(dāng)年網(wǎng)格計(jì)算發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，解決帶寬和延遲的問(wèn)題；二是要突破軟硬件適配障礙，解決調(diào)度的困難。紫金山實(shí)驗(yàn)室認(rèn)為[10]，下一步算力網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究應(yīng)聚焦軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。

行業(yè)實(shí)踐方面，各企業(yè)積極開(kāi)展算力調(diào)度研發(fā)和實(shí)踐探索。2019年，中國(guó)聯(lián)通發(fā)布了業(yè)界首部《算力網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與技術(shù)體系白皮書(shū)》[11]，提出構(gòu)建計(jì)算與網(wǎng)絡(luò)深度融合的基礎(chǔ)設(shè)施，并基于“聯(lián)接+計(jì)算”的算網(wǎng)一體理念，探索以云網(wǎng)為基、數(shù)智為核，實(shí)現(xiàn)算網(wǎng)聯(lián)動(dòng)[12]。2021年，中國(guó)移動(dòng)發(fā)布《算力網(wǎng)絡(luò)白皮書(shū)》[13]，向業(yè)界發(fā)出共同構(gòu)建算力網(wǎng)絡(luò)的倡議，并提出“算力泛在、算網(wǎng)共生、智能編排、一體服務(wù)”的發(fā)展愿景，并已啟動(dòng)在算力網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)網(wǎng)的部署和試驗(yàn)[14]。中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所提出建設(shè)“信息高鐵算力網(wǎng)絡(luò)”的構(gòu)想[15]，目標(biāo)是原生支持“人機(jī)物”三元融合和低熵有序，降低系統(tǒng)無(wú)序的負(fù)面影響，提升系統(tǒng)通量與應(yīng)用品質(zhì)[16]。中科曙光推出了全國(guó)首個(gè)一體化算力服務(wù)平臺(tái)，該平臺(tái)基于原生算力底座，實(shí)現(xiàn)對(duì)全國(guó)范圍內(nèi)算力、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)等分布資源的整合。在智算領(lǐng)域，鵬城實(shí)驗(yàn)室研發(fā)了兼容多種異構(gòu)AI芯片的核心軟件棧與分布式調(diào)度平臺(tái)，并聯(lián)合多家單位提出了《人工智能算力網(wǎng)絡(luò)》系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃，將異構(gòu)的智能算力分為不同層次進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，方便封裝、數(shù)據(jù)定義和資源的統(tǒng)一調(diào)配。寒武紀(jì)公司為提高算力平臺(tái)的資源利用效率，通過(guò)綜合評(píng)估集群、資源、項(xiàng)目、任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，實(shí)施單集群和跨集群相結(jié)合的算力調(diào)度策略。云網(wǎng)融合方面，亞信科技倡導(dǎo)構(gòu)建算力內(nèi)生網(wǎng)絡(luò)[17]，在不改變網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)功能與架構(gòu)的前提下，通過(guò)對(duì)5GBBU和5GMEC進(jìn)行功能增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的算力內(nèi)生。北京思特奇信息技術(shù)股份有限公司推出思特奇融合算力網(wǎng)平臺(tái)，以云網(wǎng)深度融合、資源統(tǒng)一管理調(diào)度為核心，通過(guò)云、邊、端梯度層次化分流管理，在不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景下提供不同層次服務(wù)質(zhì)量的算力服務(wù)。

目前，我國(guó)算力網(wǎng)建設(shè)已具備一定理論和實(shí)踐基礎(chǔ)，需要政企通力合作，發(fā)揮體制優(yōu)勢(shì)，加快突破算力并網(wǎng)調(diào)度的技術(shù)與機(jī)制難點(diǎn)，力爭(zhēng)在國(guó)際范圍內(nèi)率先完成算力網(wǎng)建設(shè)。

2 “東數(shù)西算”工程推進(jìn)現(xiàn)狀與問(wèn)題

2.1 推進(jìn)現(xiàn)狀

自2022年起，“東數(shù)西算”工程邁入加快推進(jìn)期，各大樞紐節(jié)點(diǎn)建設(shè)進(jìn)入提速升級(jí)新階段，圍繞土地規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)配套、用能指標(biāo)、產(chǎn)業(yè)引進(jìn)等方面不斷加大政策支持力度，一批重大示范項(xiàng)目開(kāi)工建設(shè)，以綠色低碳、集約高效、自主可控為特點(diǎn)的數(shù)據(jù)中心建設(shè)運(yùn)營(yíng)新模式不斷涌現(xiàn)，行業(yè)生態(tài)不斷完善。

（1）建機(jī)制，強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)與統(tǒng)籌，推動(dòng)配套政策“四梁八柱”加速完善

自8個(gè)算力樞紐節(jié)點(diǎn)批復(fù)以來(lái)，各節(jié)點(diǎn)地區(qū)相繼成立建設(shè)工作領(lǐng)導(dǎo)小組和專(zhuān)班，制定出臺(tái)實(shí)施方案、專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃、相關(guān)支持政策等。工作機(jī)制層面，長(zhǎng)三角、貴州、甘肅、寧夏等地領(lǐng)導(dǎo)小組均由省級(jí)負(fù)責(zé)同志牽頭掛帥；內(nèi)蒙古節(jié)點(diǎn)建立廳際聯(lián)席會(huì)議制度，從強(qiáng)化媒體宣傳、舉辦高峰論壇、建立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、強(qiáng)化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、推進(jìn)綠色發(fā)展、強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)集聚等方面重點(diǎn)開(kāi)展工作。規(guī)劃和政策方面，成渝節(jié)點(diǎn)印發(fā)《全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)成渝國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)（四川）實(shí)施方案》，強(qiáng)化統(tǒng)籌布局和要素保障，加快算力設(shè)施建設(shè)。寧夏節(jié)點(diǎn)印發(fā)《全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)寧夏樞紐建設(shè)方案》，明確2022年寧夏樞紐建設(shè)40項(xiàng)工作要點(diǎn)任務(wù)，確保一批“東數(shù)西算”典型示范場(chǎng)景和應(yīng)用加速落地。貴州節(jié)點(diǎn)發(fā)布《關(guān)于加快推進(jìn)“東數(shù)西算”工程建設(shè)全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)國(guó)家（貴州）樞紐節(jié)點(diǎn)的實(shí)施意見(jiàn)》，實(shí)施算力集群攻堅(jiān)、算力輸送通道提速等七大專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)。甘肅節(jié)點(diǎn)印發(fā)《關(guān)于支持全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)（甘肅）建設(shè)運(yùn)營(yíng)的若干措施》，從人才、資金、監(jiān)管等方面加快推進(jìn)節(jié)點(diǎn)建設(shè)。

（2）強(qiáng)保障，多措并舉加大資金和要素保障，扎實(shí)推動(dòng)一批重大項(xiàng)目開(kāi)工建設(shè)

節(jié)點(diǎn)地區(qū)積極謀劃“東數(shù)西算”項(xiàng)目，從資金、網(wǎng)絡(luò)、電力、用地用能等方面加強(qiáng)要素保障，一批重大項(xiàng)目相繼開(kāi)工建設(shè)。資金支持方面，國(guó)家發(fā)展改革委已連續(xù)兩年開(kāi)展“東數(shù)西算”示范項(xiàng)目補(bǔ)貼申報(bào)。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通方面，長(zhǎng)三角節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)建設(shè)長(zhǎng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)集群到安徽蕪湖集群間的電信網(wǎng)絡(luò)主干光纜。貴州節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)建設(shè)貴陽(yáng)至廣州光纜傳輸直連電路項(xiàng)目，貴州廣電聯(lián)合鉅成公司建設(shè)貴州至全國(guó)重點(diǎn)城市的直連網(wǎng)項(xiàng)目。內(nèi)蒙古節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)建設(shè)集寧集群直通北京的144芯點(diǎn)對(duì)點(diǎn)專(zhuān)用雙回路大容量光纜。電力保障方面，河北張家口集群、甘肅慶陽(yáng)集群、寧夏中衛(wèi)集群等地充分依托本地的風(fēng)、光資源優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)推進(jìn)數(shù)據(jù)中心源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目建設(shè)。河北懷來(lái)縣合盈數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)園5吉瓦“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”一體化一期項(xiàng)目已建成投用，實(shí)現(xiàn)園區(qū)100%綠電供應(yīng)。甘肅節(jié)點(diǎn)依托中國(guó)能建在能源領(lǐng)域的龍頭企業(yè)優(yōu)勢(shì)，圍繞零碳理念打造“投建運(yùn)一體化”的數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)園區(qū)，由中國(guó)能建投資55億元建設(shè)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化數(shù)據(jù)中心，確保園區(qū)數(shù)據(jù)中心綠能供應(yīng)。

（3）聚生態(tài)，搭建多層次立體化交流平臺(tái)，推動(dòng)各大節(jié)點(diǎn)加快補(bǔ)鏈完善產(chǎn)業(yè)布局

社會(huì)各界關(guān)注熱度持續(xù)不減，自發(fā)地涌現(xiàn)出優(yōu)秀應(yīng)用實(shí)踐。浙江移動(dòng)和中國(guó)移動(dòng)云能力中心聯(lián)合打造“移動(dòng)云影視渲染平臺(tái)”，通過(guò)自動(dòng)配置網(wǎng)絡(luò)帶寬和算法模型，遠(yuǎn)程高效調(diào)用西部算力完成視頻渲染，極大地縮短渲染周期，降低渲染成本。行業(yè)生態(tài)逐步建立，行業(yè)性研究報(bào)告陸續(xù)發(fā)布，包括《中國(guó)綜合算力指數(shù)》[18]、《中國(guó)算力白皮書(shū)》[19]、《中國(guó)存力白皮書(shū)》[20]、《東數(shù)西算戰(zhàn)略下綠色智算中心產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報(bào)告》[21]等。除數(shù)據(jù)中心機(jī)房建設(shè)外，各節(jié)點(diǎn)也在著力布局?jǐn)?shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)鏈上下游。長(zhǎng)三角節(jié)點(diǎn)加快推進(jìn)嘉善縣阿里巴巴數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)園建設(shè)，招引聞泰通訊、立訊智造、日善電腦等“鏈主型”企業(yè)落地；內(nèi)蒙古節(jié)點(diǎn)初步建成以服務(wù)器生產(chǎn)、存儲(chǔ)、計(jì)算為主線的產(chǎn)業(yè)鏈框架，清華同方、百信等公司落地；甘肅節(jié)點(diǎn)印發(fā)《國(guó)家數(shù)據(jù)中心集群（甘肅·慶陽(yáng)）“東數(shù)西算”產(chǎn)業(yè)園區(qū)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃》，打造“智算”“智能”“智產(chǎn)”三大重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)。

2.2 面臨問(wèn)題

“東數(shù)西算”工程在實(shí)施過(guò)程中取得了豐碩成果，同時(shí)也暴露出一些問(wèn)題。

在供需端，算力能力建設(shè)與算力需求對(duì)接的矛盾依然突出。東西部節(jié)點(diǎn)間聯(lián)系薄弱，算力跨域流動(dòng)的條件尚不成熟。一方面，東西部高速直連網(wǎng)絡(luò)尚未搭建，節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)傳輸能力差、時(shí)延高、帶寬小、資費(fèi)高，難以支撐大量數(shù)據(jù)的低時(shí)延傳輸需求，從市場(chǎng)成本考慮，企業(yè)需求不敢輕易向西遷移。另一方面，算力網(wǎng)建設(shè)需要更多地區(qū)加入。目前分布在東西部的8個(gè)節(jié)點(diǎn)之間缺少過(guò)渡性的合作橋梁，無(wú)論是基礎(chǔ)設(shè)施條件還是數(shù)字化素養(yǎng)等方面都差距過(guò)大，短期內(nèi)難以統(tǒng)一步調(diào)。同時(shí)，東部算力需求中只有部分中高時(shí)延任務(wù)可以轉(zhuǎn)移到西部節(jié)點(diǎn)，中低時(shí)延任務(wù)仍無(wú)法外遷。

在能源端，數(shù)據(jù)中心清潔能源供電難以落地。建設(shè)“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”供電系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心低碳發(fā)展的重要舉措，目前已有多地開(kāi)展相關(guān)探索，但在建設(shè)過(guò)程中受到電網(wǎng)運(yùn)行機(jī)制的限制，源荷難以對(duì)接，需要國(guó)家、地方政府給予綠電直供、降低綜合供電成本等政策支持。而對(duì)于接入電網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心來(lái)說(shuō)，既不能選擇也無(wú)法鑒別電網(wǎng)輸送來(lái)的電力是煤電還是風(fēng)電，導(dǎo)致清潔能源使用率難以評(píng)估。

在技術(shù)端，一些瓶頸亟待突破。一方面，算力基礎(chǔ)設(shè)施距全面實(shí)現(xiàn)自主可控仍有較大差距。作為數(shù)字時(shí)代的重要基礎(chǔ)設(shè)施，數(shù)據(jù)中心安全關(guān)系到國(guó)家安全，軟硬件和操作系統(tǒng)必須全部推行國(guó)產(chǎn)化。盡管我國(guó)服務(wù)器自主可控已基本實(shí)現(xiàn)，但在關(guān)鍵的芯片、算法、應(yīng)用系統(tǒng)等環(huán)節(jié)對(duì)國(guó)外產(chǎn)品依賴度較高，需要加大研發(fā)力度。另一方面，算力調(diào)度是實(shí)現(xiàn)“東數(shù)西算”的關(guān)鍵一環(huán)，而目前國(guó)內(nèi)跨域算力調(diào)度、異構(gòu)算力調(diào)度、算網(wǎng)聯(lián)合調(diào)度等技術(shù)尚不成熟，算力調(diào)度應(yīng)用試驗(yàn)進(jìn)展緩慢。

在機(jī)制端，一些空白亟待填補(bǔ)。一方面，東部節(jié)點(diǎn)缺乏統(tǒng)籌機(jī)制。一些選址區(qū)域跨省級(jí)行政區(qū)劃的節(jié)點(diǎn)內(nèi)部尚未就“東數(shù)西算”建立實(shí)質(zhì)性的跨域溝通機(jī)制，算力網(wǎng)的建設(shè)運(yùn)營(yíng)主體不明確。另一方面，東西部之間缺乏利益協(xié)調(diào)機(jī)制。對(duì)于西部節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，租賃機(jī)房的云服務(wù)商和需要算力資源的互聯(lián)網(wǎng)頭部企業(yè)幾乎都注冊(cè)在東部地區(qū)，消耗算力資源產(chǎn)生的利潤(rùn)隨之流向東部，西部節(jié)點(diǎn)城市只能從數(shù)據(jù)中心企業(yè)的收益中直接或者間接受益。為保障西部節(jié)點(diǎn)利益，需要國(guó)家在稅收共享等方面進(jìn)行機(jī)制創(chuàng)新。

3 “東數(shù)西算”的內(nèi)在邏輯：算力基礎(chǔ)設(shè)施化

所謂基礎(chǔ)設(shè)施，是指用于保證國(guó)家或地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)正常進(jìn)行的公共服務(wù)系統(tǒng)。在數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代，算力正在像水、電一樣成為基礎(chǔ)設(shè)施。中國(guó)信息通信研究院李潔[22]、韓淑君[23]等人對(duì)算力基礎(chǔ)設(shè)施的現(xiàn)狀、趨勢(shì)進(jìn)行了討論。算力基礎(chǔ)設(shè)施化是指算力成為基礎(chǔ)設(shè)施的程度、狀態(tài)。孫凝暉院士認(rèn)為“東數(shù)西算”工程建設(shè)應(yīng)以實(shí)現(xiàn)算力基礎(chǔ)設(shè)施化為目標(biāo)，處理好算力標(biāo)準(zhǔn)化、算力使用抽象化等問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)算力基礎(chǔ)設(shè)施化的關(guān)鍵。結(jié)合“東數(shù)西算”的戰(zhàn)略部署，本文認(rèn)為可從以下4個(gè)視角來(lái)分析其內(nèi)在邏輯。

3.1 經(jīng)濟(jì)形態(tài)視角：算力是數(shù)字經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的重要支撐

算力是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的三要素之一，據(jù)《2021—2022全球計(jì)算力指數(shù)評(píng)估報(bào)告》顯示，計(jì)算力與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)緊密相關(guān)。計(jì)算力指數(shù)平均每提高1個(gè)點(diǎn)，數(shù)字經(jīng)濟(jì)和GDP將分別增長(zhǎng)3.3‰和1.8‰。2016—2020年，我國(guó)每年算力規(guī)模平均增長(zhǎng)42%，數(shù)字經(jīng)濟(jì)規(guī)模增長(zhǎng)16%。到2025年，我國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)規(guī)模有望突破80萬(wàn)億元，2030年突破百萬(wàn)億元。著眼全球算力指數(shù)排名，美國(guó)以77分位列國(guó)家計(jì)算力指數(shù)排名第一，中國(guó)獲得70分位列第二，計(jì)算力已成為衡量經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展水平的重要指標(biāo)?；诖?，以“東數(shù)西算”工程推動(dòng)國(guó)家東西部算力資源均衡化發(fā)展則是中國(guó)特色的算力經(jīng)濟(jì)發(fā)展必由之路，是社會(huì)主義體制下實(shí)現(xiàn)共同富裕的重要前提。2020年我國(guó)已全面消除絕對(duì)貧困，而從工業(yè)社會(huì)進(jìn)入信息社會(huì)，數(shù)字經(jīng)濟(jì)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的占比將會(huì)超過(guò)60%，我國(guó)東西部信息技術(shù)發(fā)展的差異還有可能進(jìn)一步拉大。相比于顯式的經(jīng)濟(jì)貧困，我國(guó)還將面臨嚴(yán)峻的隱形貧困——信息貧困問(wèn)題，特別是由算力東西部分布不均衡等帶來(lái)的數(shù)字鴻溝問(wèn)題日益顯著。因此，我國(guó)脫貧攻堅(jiān)任務(wù)還應(yīng)從物理空間延伸到信息空間，通過(guò)算力基礎(chǔ)設(shè)施化，全局統(tǒng)籌，最大化解決東西部、城鄉(xiāng)間在數(shù)字化轉(zhuǎn)型中出現(xiàn)的信息發(fā)展不均衡的問(wèn)題。正如“要想富先修路”一樣，發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)首先要推動(dòng)實(shí)現(xiàn)算力基礎(chǔ)設(shè)施化，打造“數(shù)字致富路”。

3.2 技術(shù)趨勢(shì)視角：算力基礎(chǔ)設(shè)施化將催生新的技術(shù)體系

自1882年世界第一座商業(yè)用蒸汽發(fā)電站在美國(guó)紐約市投入運(yùn)行以來(lái)，美國(guó)電力系統(tǒng)日漸成熟，電力費(fèi)用的穩(wěn)定低價(jià)也極大地帶動(dòng)著美國(guó)電器產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，生產(chǎn)要素的基礎(chǔ)設(shè)施化為技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了原動(dòng)力。20世紀(jì)60年代，美國(guó)學(xué)者提出，算力要像水、電一樣隨用隨取，即算力基礎(chǔ)設(shè)施化。20世紀(jì)90年代初，美國(guó)啟動(dòng)實(shí)施“信息高速公路”計(jì)劃，用20多年時(shí)間、耗資近4 000億美元建設(shè)“信息高速公路”，實(shí)現(xiàn)企業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率提高20%～40%，促進(jìn)了互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)騰飛。算力的價(jià)值在于“用”，當(dāng)前正處于人、機(jī)、物三元計(jì)算時(shí)代，海量的物端帶來(lái)了高通量的需求，算力成為支撐各類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)景的關(guān)鍵基座之一。然而，在用電成本、網(wǎng)絡(luò)傳輸成本等多重環(huán)節(jié)的疊加下，算力資源的使用成本尚未達(dá)到普惠水平，這在一定程度上制約著小微企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)等主體的使用積極性，算力需求端的潛力遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有釋放。而破解這一困局的關(guān)鍵就在于推動(dòng)算力基礎(chǔ)設(shè)施化，當(dāng)算力成為人人易獲取又低價(jià)的生產(chǎn)資料時(shí)，市場(chǎng)使用活力自然將被激發(fā)，算力也會(huì)反向催生新的技術(shù)體系。當(dāng)前，我國(guó)正大規(guī)模開(kāi)展新基建，以算力網(wǎng)為核心的數(shù)字新基建的終極目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)算力基礎(chǔ)設(shè)施化，帶動(dòng)我國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)全面起飛。

3.3 科技競(jìng)爭(zhēng)視角：算力成為全球科技競(jìng)爭(zhēng)新型戰(zhàn)略資源

在當(dāng)前形勢(shì)下，數(shù)字新基建被賦予新的使命。雖然我國(guó)算力總量目前位居世界第二，僅次于美國(guó)，但人均算力水平排名中后位，遠(yuǎn)落后于美歐等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年年末，我國(guó)在用數(shù)據(jù)中心機(jī)架達(dá)500萬(wàn)架，年均增速達(dá)全球平均水平的2.3倍。加之未來(lái)各種智能化應(yīng)用興起帶動(dòng)的算力需求爆炸式增長(zhǎng)，我國(guó)未來(lái)算力資源將會(huì)嚴(yán)重不足。據(jù)預(yù)測(cè)，我國(guó)2025年數(shù)據(jù)中心算力缺口將達(dá)到24%～50%。算力差距直接體現(xiàn)在數(shù)字經(jīng)濟(jì)規(guī)模上。美國(guó)2020年數(shù)字經(jīng)濟(jì)規(guī)?？偭繛?3.6萬(wàn)億美元，我國(guó)僅有5.4萬(wàn)億美元，美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)占GDP比重均超過(guò)60%，我國(guó)僅為38.6%。此外，我國(guó)信息領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)受制于人的局面仍未徹底打破。近年來(lái)，我國(guó)加快推動(dòng)以安全可控為目標(biāo)的國(guó)產(chǎn)化替代，部分重要環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)原位替換和局部強(qiáng)化，力求盡快掌握科技創(chuàng)新主動(dòng)權(quán)，構(gòu)建自主可控的算力產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。

3.4 成本收益視角：算力優(yōu)化布局帶來(lái)經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著

“東數(shù)西算”具有新基建的典型特征，是一個(gè)通過(guò)短時(shí)投入就可持續(xù)獲得高效產(chǎn)出的工程。相較于東部，西部建設(shè)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)中心涉及的成本除了土地租賃費(fèi)、機(jī)電和園區(qū)建設(shè)費(fèi)、電費(fèi)、人員薪酬等，還包括跨域網(wǎng)絡(luò)租賃費(fèi)。以我國(guó)東西部實(shí)際建設(shè)運(yùn)行的大型數(shù)據(jù)中心為例，分析實(shí)施“東數(shù)西算”的數(shù)據(jù)規(guī)模與經(jīng)濟(jì)效益，測(cè)算結(jié)果顯示：在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)條件下，“十四五”期末，東部約有585.67 EB的數(shù)據(jù)可向西流動(dòng)，“東數(shù)西算”將為市場(chǎng)節(jié)省成本約3.5%，帶動(dòng)西部就業(yè)1.3萬(wàn)人起。在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)傳輸條件下，若將東部可遷移數(shù)據(jù)全部西遷，“十四五”期末將節(jié)省約185.49億元的數(shù)據(jù)中心建設(shè)運(yùn)營(yíng)成本（如圖1所示），包括49.63億元的數(shù)據(jù)中心一次性建設(shè)成本和135.86億元的運(yùn)維成本。在一次性建設(shè)成本中，機(jī)電建設(shè)成本約占80%，機(jī)房園區(qū)配套建設(shè)成本約占20%，土地成本僅占0.3%。在運(yùn)維成本中，用電成本約占64%，網(wǎng)絡(luò)租賃成本約占32%，人工成本占比較小。總體來(lái)看，在東西部建設(shè)數(shù)據(jù)中心，一次性建設(shè)成本差異較小，但隨著逐年累積，運(yùn)維成本制造的差距越來(lái)越大，“東數(shù)西算”效益將日益凸顯，升級(jí)節(jié)點(diǎn)間直連網(wǎng)絡(luò)條件對(duì)“東數(shù)西算”成本節(jié)約將有進(jìn)一步的放大作用?？梢哉f(shuō)，“東數(shù)西算”是功在當(dāng)代、利在千秋的戰(zhàn)略工程。

圖1 現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)條件下“東數(shù)西算”成本節(jié)約效應(yīng)

4 推進(jìn)對(duì)策：打造全國(guó)算力一張網(wǎng)體系

4.1 強(qiáng)化國(guó)家“東數(shù)西算”戰(zhàn)略頂層布局

面向萬(wàn)物互聯(lián)的新時(shí)代，打造全國(guó)一體化國(guó)家算力網(wǎng)正當(dāng)其時(shí)，應(yīng)按照“先局部再全局，先試點(diǎn)再推廣”的總體思路，重點(diǎn)圍繞8個(gè)樞紐節(jié)點(diǎn)、10個(gè)數(shù)據(jù)中心集群開(kāi)展試點(diǎn)示范，著重強(qiáng)化東西部算力樞紐集群內(nèi)部和集群之間的統(tǒng)籌聯(lián)動(dòng)，構(gòu)建“國(guó)家-區(qū)域-城市”多級(jí)互聯(lián)的算力資源協(xié)同調(diào)度網(wǎng)，分階段、分步驟推進(jìn)算力網(wǎng)協(xié)同布局，讓算力資源在高效有序的調(diào)度之下成為人人可取、會(huì)用的生產(chǎn)資料。探索布局全國(guó)算力資源的統(tǒng)一管理體系，具體可參照國(guó)家電網(wǎng)總公司的建設(shè)模式，發(fā)揮新型舉國(guó)體制優(yōu)勢(shì)，探索組建國(guó)家算網(wǎng)總公司，打造萬(wàn)億級(jí)算力市場(chǎng)，形成全新產(chǎn)業(yè)集群。

4.2 打造縱橫聯(lián)動(dòng)的跨域網(wǎng)絡(luò)傳輸通道

鼓勵(lì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商盡快升級(jí)東西部節(jié)點(diǎn)地區(qū)重點(diǎn)城市之間的網(wǎng)絡(luò)帶寬，滿足即將爆發(fā)的算力跨域調(diào)度需求。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，應(yīng)合理規(guī)劃設(shè)計(jì)國(guó)家算力網(wǎng)架構(gòu)體系，將慶陽(yáng)、和林格爾等地升級(jí)為網(wǎng)絡(luò)骨干直聯(lián)點(diǎn)，降低東西部節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延，以滿足更多業(yè)務(wù)場(chǎng)景西遷的需求。加快確定性網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與推廣應(yīng)用，鼓勵(lì)云網(wǎng)邊端、多云之間的聯(lián)通調(diào)度相關(guān)技術(shù)突破，支持東西部節(jié)點(diǎn)開(kāi)展試點(diǎn)示范，促進(jìn)算力供給側(cè)和需求側(cè)有效對(duì)接，推動(dòng)云網(wǎng)邊端高效協(xié)同的算力部署[24]。

4.3 構(gòu)建自主完備的算力調(diào)度技術(shù)體系

美國(guó)建設(shè)“信息高速公路”，采取“追求高性能、弱化全局控制能力、外掛式安全”的模式，對(duì)于全球技術(shù)與生態(tài)的頂層掌控者，此種模式能夠?qū)崿F(xiàn)利益最大化。而我國(guó)作為后發(fā)國(guó)家，應(yīng)從自身人口多、能源少的實(shí)際出發(fā)，增強(qiáng)數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的安全防護(hù)能力，構(gòu)建數(shù)字技術(shù)自主可控的算力調(diào)度技術(shù)體系。通過(guò)成立算力網(wǎng)絡(luò)技術(shù)攻關(guān)專(zhuān)項(xiàng)，加大科技力量投入，試點(diǎn)建設(shè)全國(guó)算力網(wǎng)。組織國(guó)內(nèi)超級(jí)計(jì)算機(jī)探索者、先進(jìn)云服務(wù)商、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商、研究機(jī)構(gòu)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)組織等成立攻關(guān)組，研究國(guó)家算力網(wǎng)的架構(gòu)、核心技術(shù)和應(yīng)用場(chǎng)景，并選擇代表性節(jié)點(diǎn)城市、典型場(chǎng)景（如人工智能領(lǐng)域的“東數(shù)西訓(xùn)”）開(kāi)展試點(diǎn)，從網(wǎng)絡(luò)傳輸、能源供給、芯片、服務(wù)器、操作系統(tǒng)、中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)、平臺(tái)系統(tǒng)等各個(gè)環(huán)節(jié)，探索算力基礎(chǔ)設(shè)施化的最優(yōu)路徑，形成東數(shù)西算的技術(shù)基石和國(guó)家算力產(chǎn)業(yè)發(fā)展的中國(guó)道路。

4.4 創(chuàng)新算力基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)發(fā)展運(yùn)營(yíng)機(jī)制

創(chuàng)新運(yùn)營(yíng)機(jī)制，激活西部算力產(chǎn)業(yè)活力。從西部自身看，為解決當(dāng)前“用能散”“用地散”“運(yùn)營(yíng)散”等帶來(lái)的產(chǎn)業(yè)鏈條短、營(yíng)利模式少等問(wèn)題，數(shù)據(jù)中心集群必須盡快轉(zhuǎn)變建設(shè)運(yùn)營(yíng)模式，以補(bǔ)鏈、延鏈、強(qiáng)鏈為目標(biāo)，構(gòu)建“投、建、運(yùn)”一體化、集約化、園區(qū)化的算力生態(tài)體系，從而在算力流動(dòng)的各個(gè)產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)降低成本、提高收益。從東部協(xié)同看，多數(shù)節(jié)點(diǎn)希望國(guó)家出面指導(dǎo)東西部地區(qū)節(jié)點(diǎn)間開(kāi)展“結(jié)對(duì)子”合作，探索跨域利益分配機(jī)制，建立更加科學(xué)合理的數(shù)據(jù)中心單位GDP能耗評(píng)價(jià)體系，明確當(dāng)前各自發(fā)展的側(cè)重方向，避免東部與東部、西部與西部間無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)、惡意競(jìng)爭(zhēng)，避免低層次的重復(fù)建設(shè)和資源浪費(fèi)。鼓勵(lì)探索完善跨區(qū)域算力結(jié)算交易機(jī)制，避免出現(xiàn)“核心利潤(rùn)留在東部、低端運(yùn)維放在西部”的局面，保障“東數(shù)西算”工程實(shí)施的可持續(xù)性。

5 結(jié)束語(yǔ)

“東數(shù)西算”工程的實(shí)施推開(kāi)了我國(guó)算力經(jīng)濟(jì)加速發(fā)展的大門(mén)，經(jīng)過(guò)一年時(shí)間的試點(diǎn)建設(shè)，雖然暴露出一些問(wèn)題，但是循著問(wèn)題的軌跡和形勢(shì)的演進(jìn)，“東數(shù)西算”邁入了“2.0時(shí)代”，即國(guó)家算力網(wǎng)建設(shè)階段。為此，本文分別從經(jīng)濟(jì)形態(tài)、技術(shù)趨勢(shì)、科技競(jìng)爭(zhēng)和成本收益4個(gè)視角，闡述了“東數(shù)西算”的內(nèi)在邏輯，解釋了算力基礎(chǔ)設(shè)施化的必要性，并提出打造全國(guó)算力一張網(wǎng)體系的構(gòu)想。期望隨著國(guó)家相關(guān)政策文件的出臺(tái)和算力網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)向深層次推進(jìn)，本文研究能為“東數(shù)西算”工程的落地落實(shí)以及相關(guān)研究提供有益借鑒。