“东数西算”工程系列解读之一 | “东数西算”工程 助力我国全面推进算力基础设施化
近日，国家发展改革委、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局联合印发通知，同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8地启动建设国家算力枢纽节点，并规划了10个国家数据中心集群，标志着“东数西算”工程正式全面启动。与“西气东输”“西电东送”“南水北调”等工程相似，“东数西算”是一个国家级算力资源跨域调配战略工程，针对我国东西部算力资源分布总体呈现出“东部不足、西部过剩”的不平衡局面，引导中西部利用能源优势建设算力基础设施，“数据向西，算力向东”，服务东部沿海等算力紧缺区域，解决我国东西部算力资源供需不均衡的现状。
“东数西算”工程是我国从国家战略、技术发展、能源政策等多方面出发，在“新基建”的大背景下，启动的一项至关重要的国家工程，首次将算力资源提升到水、电、燃气等基础资源的高度，统筹布局建设全国一体化算力网络国家枢纽节点，助力我国全面推进算力基础设施化。
“东数西算”工程对我国的长远发展有重要的战略意义。从技术视角来看，就是助力我国全面推进算力基础设施化。早在1961年，美国John McCarthy教授便提出过算力应该像电话系统一样，成为一个公共服务，用户可以随用随取，按用付费。1990年，美国Ian Foster教授提出算力应该像电力网格一样，成为一个公共服务。但时至今日，在全球范围内，依旧没有真正实现。
我们国家过去40年的高速发展，主要得益于支撑国民经济的主要元素，如能源，交通，金融等，都快速实现了基础设施化，才能够支撑国民经济上规模。“要想富，先修路”已经成为中国老百姓口口相传的实践真理，也是我国在交通领域基础设施化的过程中积累的宝贵经验。而算力作为数字经济时代的新生产力，也同样需要通过基础设施化，从而广泛服务于我国数字社会转型中的方方面面，加速提升我国数字经济在国民经济中的占比。据《2020全球计算力指数评估报告》显示，计算力指数平均每提高1个百分点，数字经济和GDP将分别增长3.3‰和1.8‰。其中，当一个国家的计算力指数达到40分以上时，指数每提升1点，对于GDP增长的拉动将提高到1.5倍；当计算力指数达到60分以上时，对GDP的拉动将进一步提升至2.9倍。可见，算力正成为我国在新发展格局下衡量经济状况的“晴雨表”。
算力基础设施化并不简单等同于算力总量的拉升。算力的基础设施化并不是简单的算力堆砌，当前各类机构的算力总量测算方式都是将各行业、各公司的私有算力进行累加，甚至还会加上手机终端等移动端的算力，这些算力确实能够服务一定的群体，但算力资源并不能面向全社会提供统一一致的服务。
建设“东数西算”一体化大数据中心国家枢纽节点，将对现有的信息技术体系提出诸多挑战。应加快推进东西算力资源的协调调度，应对人机物三元融合的智能时代所带来的新的信息洪流。一方面，应加强建设“东数西算”工程技术试验，研发面向“东数西算”工程的算力共同体管理、算力测调和撮合交易系统，形成算力基础设施化上的核心技术、基础软件和关键系统，向“东数西算”工程推广；另一方面，应加强关键技术验证演练，加快各环节关键技术从孵化到完善的全过程，形成一套可推广的技术体系。（作者：孙凝晖 中国工程院院士、中国科学院计算技术研究所学术所长）
“东数西算”工程系列解读之二 | 实施“东数西算”工程——全面贯彻落实十四五规划和二〇三五年远景目标纲要精神
2020年12月23日，国家发展改革委、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局（以下简称四部委）联合印发《关于加快构建全国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》，提出构建全国一体化大数据中心协同创新体系。2021年5月24日，四部委联合印发《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》，提出布局建设全国一体化算力网络国家枢纽节点，加快实施“东数西算”工程，国家枢纽节点之间进一步打通网络传输通道，提升跨区域算力调度水平，加强云算力服务、数据流通、数据应用、安全保障等方面的探索实践，发挥示范和带动作用。近日，四部委联合复函同意京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、贵州、甘肃、内蒙古和宁夏启动建设国家算力枢纽节点。至此，“东数西算”工程实施的政策框架体系基本建立，“东数西算”工程正式全面启动。
中国国际工程咨询有限公司全程参与了上述政策框架的研究过程，组织开展了国家“东数西算”工程实施路径的研究设计工作。下面根据相关研究体会，对东数西算工程进行宏观解读，抛砖引玉，以期进一步提升各界对东数西算工程的认识，进一步推动有关各方组织实施好工程的建设工作。
一、“东数西算”工程是推进我国数字经济高质量发展的关键举措
习近平总书记在《求是》2022年第2期发表重要文章《不断做强做优做大我国数字经济》中指出，党中央高度重视发展数字经济，将其上升为国家战略，从国家层面部署推动数字经济发展。数据中心是支撑数字经济高质量发展的关键基础设施，具有重要的战略性地位。当前，我国数字经济蓬勃发展，各行业数字化转型升级进度逐步加快，全社会数据总量爆发式增长，数据资源存储、计算和应用需求大幅提升，但我国数据中心发展模式仍显粗放，东西布局失衡、算力配置分散、数据流通遇阻等问题凸显，在一定程度上掣肘数字经济发展速度。
“东数西算”工程是对坚持新发展理念、构建新发展格局的贯彻落实，通过科学合理的顶层设计，引导东部数据中心集约化发展、西部数据中心跨越式发展，统筹调度东西部数据中心算力需求与供给，实现全国算力、网络、数据、能源等协同联动，为我国数字产业化和产业数字化发展打好坚实底座，既可支撑数字社会、数字政府建设，提升公共服务、社会治理等数字化智能化水平，又能推动数据资源交易流通和开发利用，为数据资源充分发挥价值奠定基础，从而实现数字经济发展质量变革、效率变革、动力变革。
二、“东数西算”工程是实现关键核心技术自主创新的重要抓手
随着新一代信息技术的高速发展，数据中心已成为体系化和复杂性程度极高的聚集地，具有典型的技术密集型特征。目前，我国数据中心部分关键核心技术仍存在短板：在网络传输方面，东西部国家级枢纽节点之间现有网络通信带宽供给不足，传输延时偏大，不能满足数据应用需求；在计算运营方面，核心算力装备仍依赖于国外产品，算力资源调度技术仍需探索，智能运维能力有待提升；在能源利用方面，电、冷和空间等资源使用不平衡和碎片化，造成资源浪费，效率偏低。
党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央着眼全局、面向未来，作出“必须把创新作为引领发展的第一动力”的重大战略抉择，实施创新驱动发展战略，加快建设创新型国家。通过数据中心发展规划布局，明确战略方向，强化创新驱动，配置市场资源，促进信息、装备、能源等行业突破核心关键技术瓶颈，抢占技术创新制高点，实现产品快速迭代和规模化应用，加快产业转型升级，带动产业高质量发展。
三、“东数西算”工程是完成碳达峰碳中和目标的有效助力
数据中心耗电量高，其能耗和碳排放贯穿全生命周期过程，且尤以运营阶段最多。据有关机构测算统计，2020年我国数据中心耗电量已逾2000亿千瓦时，约占全社会用电量2％，电能利用率（PUE）高达1.49；二氧化碳排放量约1.35亿吨，碳排放强度（CUE）为0.82，约占全国二氧化碳排放量的1.14%。结合数据中心规模增长趋势，可以判定，数据中心将成为未来为数不多能源消耗占社会总用电量和碳排放量比例持续增长的行业，给全社会供能源应和环保带来了巨大压力，积极践行碳中和已迫在眉睫。
习近平总书记在十九届中央政治局第三十六次集体学习时强调，要加快绿色低碳科技革命，狠抓绿色低碳技术攻关，加快先进适用技术研发和推广应用。“东数西算”工程聚焦创新节能，在集约化、规模化、绿色化方面着重发力，支持高效供配电技术、制冷技术、节能协同技术研发和应用，鼓励自发自用、微网直供、本地储能等手段提高可再生能源使用率，降低数据中心电能利用率（PUE），引导其向清洁低碳、循环利用方向发展，推动数据中心与绿色低碳产业深度融合，建设绿色制造体系和服务体系，力争将绿色生产方式贯彻数据中心全行业全链条，助力我国在2060年前实现碳中和目标。
在“东数西算”工程实施路径的研究设计中，始终秉持了系统观念，前瞻性思考、全局性谋划、战略性布局。后续工程实施过程中，要坚持全国一盘棋，扬优势、强弱项，统筹推进实施“东数西算”工程，为全面贯彻落实我国国民经济和社会发展十四五规划和实现二〇三五年远景目标做出应有的贡献。（作者：包英群 中国国际工程咨询有限公司高技术司业务部副主任）
“东数西算”工程系列解读之三 | “东数西算”助力中国数字经济均衡发展
近年来，随着互联网、大数据、云计算、人工智能、区块链等技术加速创新，数字经济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。近日，国家发展改革委、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局联合印发通知，同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8地启动建设国家算力枢纽节点，并规划了10个国家数据中心集群，标志着正式全面启动了“东数西算”工程，对于推动中国数字经济和西部地区发展意义重大。
一、东数西算意味着什么
全球的数字化转型已经进入飞速发展阶段，各个国家的数字经济占比持续提升，数据转变为新一代生产要素，已经被提升到国家战略资源规划层面。算力代表了对数据的处理能力，是数字化技术持续发展的衡量标准，也是数字经济时代的核心生产力。东数西算项目是促进算力、数据流通，激活数字经济活力的重要手段。
东数西算是促进绿色节能，助力实现碳达峰、碳中和目标的重要手段。目前东部算力需求旺盛，但东部地区在气候、资源、环境等方面不利于低碳、绿色数据中心的建设。通过算力基础设施的西部迁移，可以充分发挥西部区域气候、能源、环境等方面的优势，引导数据中心向西部资源丰富地区聚集，扩大可再生能源的供给，促进可再生能源就近消纳，加强数据、算力和能源之间的协同联动，助力我国数据中心实现低碳、绿色、可持续发展，完成碳达峰、碳中和目标。
东数西算能有效缓解地区数字经济发展不均衡的问题。东部地区创新能力强、数字经济发展迅速、产业发展相对完善，对算力的需求量大，数据中心建设相对密集，吸引相应的资金、人才和技术在东部不断聚集，西部地区数字产业欠发达，人才、资金投入短缺的现象日益严重。数据和信息要素的新型集聚作用是决定城市和区域在整个经济网络中向产业链高端迈进的重要因素，“东数西算”将推动数据和信息要素从东部向西部的流动，将提升西部地区对人才和资金的吸引力和吸纳能力，从而引领带动物资流、资金流、人才流、技术流等从东部向西部流动，也能促进东部地区的互联网、大数据、人工智能等企业产业链环节向西部地区的延伸，从而激发西部数字经济活力，促进西部经济快速发展。
东数西算有利于解决东部地区能源供给短缺的问题。5G、AI计算、区块链等新技术的推广普及，将对我国以数据中心为代表的数字新型基础设施发展带来巨大压力，预计我国数据中心总体将出现较大算力资源缺口，特别是东部地区，算力需求相比中西部地区增长更快，未来算力资源短缺问题将更加严重，如果继续在东部进行数据中心建设，将对东部的供电、能耗指标带来非常大的压力。通过将算力向西部数据中心调度，能有效的降低对东部地区的算力需求，从而缓解东部地区能源供给短缺的问题。
二、保障东数西算实施的关键问题
一是要解决算力供给问题。一方面，要通过集约化的算力中心建设，保障算力总体布局合理，实现区域平衡和绿色生态。另一方面，也要解决算力供给的普及性问题。通过算力的标准化、异构算力的接入，避免算力主要集中在少数大型云商的手中，而大量中小企业的算力无法参与社会算力的调度分配的问题。当前多云算力的统一管理、调度技术相对成熟，但如何屏蔽多云的算力差异，实现算力的标准化，还需要国家进一步的统筹推进。
二是要解决算力输送网络的问题。算力作为数字经济的核心生产力，未来会成为像水、电、气一样的基础公共资源，算力的输送网络就像水电气的管网一样成为影响国计民生的关键基础设施。既需要构建低时延、智能化的“东数西算”承载网络，保证数据的自由流通，也要构建高效、泛在的接入网络实现用户方便的使用。算力调度依赖网络智能化能力，网络成为关键基础设施，网络能力是实现“东数西算”算力调度的核心。基础电信运营商要加快打造极致时延、高度自治的承载网络，为“东数西算”保驾护航。
三是要解决算力的调度问题。一方面，算力调度要保证算力使用的便捷性，使用户可以方便的使用不同区域、不同企业提供的算力资源。另一方面，算力调度要支持算力资源分配的自动化和智能化，保证算力需求的合理分布，提高算力资源使用率，提升用户体验。调度系统应具备智能解析及网络感知功能，能根据业务特性，将对时延敏感，访问量大的应用调度到离用户最近的算力节点，将不直接面向用户、大数据、备份等应用调度到西部节点，从而实现东西部之间的智能算力调度。
上述关键问题的解决，还依赖于一些核心技术的突破，如：异构网络的端到端控制和服务化能力、网络智能感知能力、云网一体化交付能力、算网的智能调度能力等。相信随着“东数西算”工程的实施和这些关键技术的突破，将使得我国在算力建设及应用方面取得举世瞩目的新成就。（作者：张涌 中迅邮电咨询设计院有限公司总经理）
“东数西算”工程系列解读之四 | 加快推动“东数西算” 培育壮大算力经济
自去年5月底发布《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》以来，“东数西算”工程受到社会各界广泛关注。当前，随着京津冀、甘肃等8地算力网络国家枢纽节点获得正式批复，2022年将作为“东数西算”元年，开启我国国土空间算力资源跨区域统筹布局的新篇章。
一、实施“东数西算”的三个出发点
过去十几年间，我国东、中、西部算力资源布局在取得长足进步的同时，依然存在发展不平衡、不充分等问题，与5G时代全面建设“数字中国”的战略需求还有较大差距。现阶段实施“东数西算”工程，优化我国算力资源空间布局，是推动新型基础设施高质量发展、构建全国一体化国家大数据中心体系的必然选择。
一是从社会生态文明建设来看，数据中心行业高耗能问题亟待缓解。在我国提出“3060”目标下，数据中心行业高耗能问题再次受到社会各界广泛关注，甚至有人称其为“不冒烟的钢厂”。一方面，东部发达地区特别是北、上、广、深等一线城市能耗指标紧张，难以支撑大型以上数据中心在东部地区落地，制约了数字经济发展。东部发达城市“碳瓶颈”问题使得数据中心外溢成为大势所趋，亟待统筹规划布局。另一方面，甘肃、宁夏等西部地区气候环境适宜、清洁能源富集，在此建设数据中心，电子元器件长期运行费用低、清洁能源使用成本低。
二是从市场主体经营成本来看，西部数据中心电价具有明显优势。数据中心电力需求较为庞大，电费占到数据中心运维成本的七成，因此西部多地针对数据中心用电、税收等方面纷纷出台优惠政策，甚至有些地区数据中心用电补贴后低至0.3元/度以下，为企业带来 算力“西迁”的原生动力。越来越多的数字经济企业业务重心也开始向西、向北转移，除网络游戏、电商交易、在线支付等对网络时延要求极高的业务外，大量从事数据存储、离线数据分析等业务的数字经济企业均通过在西部地区部署数据中心或购买西部地区数据中心云服务来有效降低运营成本，缓解东部压力的同时也带动了西部产业转型和就业增长。
三是从国家安全稳定发展来看，算力基础设施应全局统筹布局。一方面，我国数据中心布局整体呈现“东部沿海多、中西北部少”的趋势，一旦发生地震等自然灾害，数据安全将成为数字经济社会发展的重大隐患，数据多点灾备尤为重要。另一方面，打造陆海内外互动、东西双向开放的国内国际双循环格局，区位优越、资源充沛的西部地区不会更不能成为国内大循环中的“阻梗”。然而，我国东西部信息技术发展的差异持续拉大，相比于显式的经济贫困，恐将面临严峻的隐形贫困——信息贫困。因此，应以“东数西算”工程为牵引，加强西部算力基础设施布局，最大化消除东西部、城乡间在数字化转型中出现的信息发展不均衡的问题。
二、构建“东数西算”跨域资源协同调度体系
建议下一步在推进“东数西算”时，强化东西部8个算力枢纽集群内部和集群之间的统筹联动，实现网络、能源、算力、资本、人才等各方面资源协同，重点通过三类机制强化推动东西部跨域统筹发展。
一是建立较为成熟的能耗指标跨域调配机制。建议统筹电网和数网两张网整体布局，通过错峰供电、负载调整等方式保障和数据中心用电供电问题。制定数据中心集群优惠用电补贴标准及补贴方案，将数据中心集群纳入直购电范围，吸引数据中心产业快速落地西部地区。建立国家数据中心能耗指标单列与东西部省份数据中心能耗指标共享统筹机制，优先支持省级大型或超大型数据中心集约建设，避免无序发展局面。支持鼓励数据中心企业积极探索利用西部地区清洁能源建设新一代数据中心，更多开发和利用光伏发电和风能发电等清洁能源，有效降低西部地区弃风和弃光电量。
二是建立政产学研一体的产业生态合作机制。鼓励各地政府和企业、高校等强化产学研合作，结合数据中心东西部产业发展实际，着重考虑构建“东数西算”产业闭环，实现西部地区内生发展。不断完善集群内产业生态体系，通过招商产业进行强链、补链、延链。加强服务器、芯片、发电机组、光模块等数据中心上游设备制造业和下游数据要素流通、数据创新型应用和新型消费产业等集聚落地。鼓励产业界探索完善跨区域数据中心运行服务统筹结算机制，避免出现“核心利润留在东部、低端运维放在西部”的局面，保障“东数西算”工程实施的可持续性。
三是建立投建运一体的数据中心集群发展机制。针对国家枢纽节点内数据中心集群，建议研究东西部在算力补贴、算力结算交易、税收统筹等方面的政策衔接机制，探索研究投建运一体的集成化运营商，在用地、能源、网络、招商、投资等方面强化统筹协调，统筹东西部数据中心集群内超大规模数据中心的建设运营和算力调度，实现数据中心集群“紧耦合”发展。探索产城一体的园区化发展模式，加强国家枢纽节点内数据中心集群与城市边缘节点之间的产业协作，统筹规划建设涵盖数据存算加工、人工智能、科学计算、隐私计算等核心产业的数据中心产业基地。（作者：王建冬 国家信息中心大数据发展部规划与应用处）
