童楠楠，陳東，李慧穎，朱洪林

1.國家信息中心，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”是通過建立我國東西部地區(qū)算力疏解通道來緩解我國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)增長極的有效手段，是數(shù)字經(jīng)濟(jì)時代比肩“南水北調(diào)”“西電東送”的國家戰(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。為做好全國一體化大數(shù)據(jù)中心建設(shè)的政策研究工作，國家信息中心組織團(tuán)隊(duì)開展專題研究，在2019年出版的《邁向萬物智聯(lián)新世界：5G時代·大數(shù)據(jù)·智能化》[1]一書中，首次提出了“東數(shù)西算”概念。2020年12月，國家發(fā)展和改革委員會聯(lián)合四部門發(fā)布《關(guān)于加快構(gòu)建全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系的指導(dǎo)意見》（發(fā)改高技〔2020〕1922號），指出“加強(qiáng)全國一體化大數(shù)據(jù)中心頂層設(shè)計”，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)的全國一體化大數(shù)據(jù)中心體系總體框架。2021年5月《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》（發(fā)改高技〔2021〕709號）發(fā)布，在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、貴州、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏8個地區(qū)布局全國算力網(wǎng)絡(luò)國家樞紐節(jié)點(diǎn)。隨后，八大國家樞紐節(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。從國家樞紐節(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)，我國算力資源格局進(jìn)一步擴(kuò)展和深化，打造全國算力一張網(wǎng)正當(dāng)其時?！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)建國家算力網(wǎng)的先導(dǎo)工程。在此背景下，本文將在梳理國內(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，針對進(jìn)一步深化“東數(shù)西算”戰(zhàn)略、構(gòu)建國家算力網(wǎng)提出建議。

1 研究綜述

1.1 國外研究現(xiàn)狀

算力是對計算性能和數(shù)據(jù)處理能力的通俗表達(dá)，受益于網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，各類計算資源得以相連，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)用問題的規(guī)模超出了單臺高性能計算機(jī)的處理能力，在互聯(lián)網(wǎng)普及的背景下，1998年美國芝加哥大學(xué)Ian Foster教授等人基于電力網(wǎng)提出了網(wǎng)格計算（grid computing）的概念，希望推動建立與電力網(wǎng)類似的算力網(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)略大會上首次提出云計算（cloud computing）的概念，掀起一場新的互聯(lián)網(wǎng)革命。云計算開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)生活方式帶來了深刻的改變。到目前為止，云計算仍然是算力服務(wù)市場的主流商業(yè)模式。

2021年，加州大學(xué)伯克利分校的SkyLab在云計算的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出Sky Computing架構(gòu)[2]，通過在異構(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)對等協(xié)議，將異構(gòu)云資源整合包裝為一站式服務(wù)，為開發(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)施專業(yè)知識即可使用云服務(wù)[3]。該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的開源框架SkyPilot能夠在任何云環(huán)境上無縫且經(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)場景，將用云成本降低至三分之一左右。基于相似的理念，Snowflake公司于2014年推出的云原生數(shù)據(jù)倉庫產(chǎn)品采用存儲與計算分離的創(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，從而打造出簡單的用戶界面，降低了服務(wù)使用門檻。Snowflake憑借簡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)庫市場的份額占有率持續(xù)攀升。

目前，國外云計算市場仍處于被AWS、微軟、谷歌等巨頭占據(jù)大部分市場份額的局面。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)的形成存在市場阻力。

1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

理論研究方面，國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)和專家學(xué)者密切關(guān)注我國算力網(wǎng)的發(fā)展。中國工程院院士孫凝暉認(rèn)為，算力是智能時代的普及性需求，正如人們需要多種多樣的交通，于是有了飛機(jī)、汽車，還有高鐵。對于信息基礎(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。李國杰院士認(rèn)為，未來“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，未來信息基礎(chǔ)設(shè)施必須做好算力、通信、電力網(wǎng)“全國一盤棋”的頂層設(shè)計，統(tǒng)籌兼顧，力爭全局優(yōu)化。國家信息中心大數(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]等人對算力網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計進(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4個技術(shù)步驟：一是應(yīng)用在單個數(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，并在單個數(shù)據(jù)中心運(yùn)行；三是應(yīng)用跨多個同構(gòu)數(shù)據(jù)中心運(yùn)行，或者跨異構(gòu)數(shù)據(jù)中心提交但在單個數(shù)據(jù)中心運(yùn)行；四是一個應(yīng)用可以跨多個異構(gòu)的數(shù)據(jù)中心同時運(yùn)行得到結(jié)果，最終實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)類似的模式，用戶只需要提交應(yīng)用需求，算力網(wǎng)絡(luò)通過兼容層把異構(gòu)的算力整合起來統(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)解決兩個問題，一是要吸取當(dāng)年網(wǎng)格計算發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，解決帶寬和延遲的問題；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)積極開展算力調(diào)度研發(fā)和實(shí)踐探索。2019年，中國聯(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》[11]，提出構(gòu)建計算與網(wǎng)絡(luò)深度融合的基礎(chǔ)設(shè)施，并基于“聯(lián)接+計算”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[12]。2021年，中國移動發(fā)布《算力網(wǎng)絡(luò)白皮書》[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，并已啟動在算力網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)網(wǎng)的部署和試驗(yàn)[14]。中國科學(xué)院計算技術(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首個一體化算力服務(wù)平臺，該平臺基于原生算力底座，實(shí)現(xiàn)對全國范圍內(nèi)算力、存儲、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，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的資源利用效率，通過綜合評估集群、資源、項(xiàng)目、任務(wù)的優(yōu)先級，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，通過對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，以云網(wǎng)深度融合、資源統(tǒng)一管理調(diào)度為核心，通過云、邊、端梯度層次化分流管理，在不同業(yè)務(wù)場景下提供不同層次服務(wù)質(zhì)量的算力服務(wù)。

目前，我國算力網(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，加快突破算力并網(wǎng)調(diào)度的技術(shù)與機(jī)制難點(diǎn)，力爭在國際范圍內(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)計與統(tǒng)籌，推動配套政策“四梁八柱”加速完善

自8個算力樞紐節(jié)點(diǎn)批復(fù)以來，各節(jié)點(diǎn)地區(qū)相繼成立建設(shè)工作領(lǐng)導(dǎo)小組和專班，制定出臺實(shí)施方案、專項(xiàng)規(guī)劃、相關(guān)支持政策等。工作機(jī)制層面，長三角、貴州、甘肅、寧夏等地領(lǐng)導(dǎo)小組均由省級負(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)開展工作。規(guī)劃和政策方面，成渝節(jié)點(diǎn)印發(fā)《全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)成渝國家樞紐節(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)《全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)國家樞紐節(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)全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)國家（貴州）樞紐節(jié)點(diǎn)的實(shí)施意見》，實(shí)施算力集群攻堅、算力輸送通道提速等七大專項(xiàng)行動。甘肅節(jié)點(diǎn)印發(fā)《關(guān)于支持全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)國家樞紐節(jié)點(diǎn)（甘肅）建設(shè)運(yùn)營的若干措施》，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)推動一批重大項(xiàng)目開工建設(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)目相繼開工建設(shè)。資金支持方面，國家發(fā)展改革委已連續(xù)兩年開展“東數(shù)西算”示范項(xiàng)目補(bǔ)貼申報。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通方面，長三角節(jié)點(diǎn)啟動建設(shè)長三角生態(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)啟動建設(shè)貴陽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)貴州至全國重點(diǎn)城市的直連網(wǎng)項(xiàng)目。內(nèi)蒙古節(jié)點(diǎn)啟動建設(shè)集寧集群直通北京的144芯點(diǎn)對點(diǎn)專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，重點(diǎn)推進(jìn)數(shù)據(jù)中心源網(wǎng)荷儲一體化項(xiàng)目建設(shè)。河北懷來縣合盈數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)園5吉瓦“源網(wǎng)荷儲”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)依托中國能建在能源領(lǐng)域的龍頭企業(yè)優(yōu)勢，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)，由中國能建投資55億元建設(shè)源網(wǎng)荷儲一體化數(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，推動各大節(jié)點(diǎn)加快補(bǔ)鏈完善產(chǎn)業(yè)布局

社會各界關(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。浙江移動和中國移動云能力中心聯(lián)合打造“移動云影視渲染平臺”，通過自動配置網(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)性研究報告陸續(xù)發(fā)布，包括《中國綜合算力指數(shù)》[18]、《中國算力白皮書》[19]、《中國存力白皮書》[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、計算為主線的產(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)《國家數(shù)據(jù)中心集群（甘肅·慶陽）“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 面臨問題

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

在供需端，算力能力建設(shè)與算力需求對接的矛盾依然突出。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、時延高、帶寬小、資費(fèi)高，難以支撐大量數(shù)據(jù)的低時延傳輸需求，從市場成本考慮，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個節(jié)點(diǎn)之間缺少過渡性的合作橋梁，無論是基礎(chǔ)設(shè)施條件還是數(shù)字化素養(yǎng)等方面都差距過大，短期內(nèi)難以統(tǒng)一步調(diào)。同時，東部算力需求中只有部分中高時延任務(wù)可以轉(zhuǎn)移到西部節(jié)點(diǎn)，中低時延任務(wù)仍無法外遷。

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，目前已有多地開展相關(guān)探索，但在建設(shè)過程中受到電網(wǎng)運(yùn)行機(jī)制的限制，源荷難以對接，需要國家、地方政府給予綠電直供、降低綜合供電成本等政策支持。而對于接入電網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心來說，既不能選擇也無法鑒別電網(wǎng)輸送來的電力是煤電還是風(fēng)電，導(dǎo)致清潔能源使用率難以評估。

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)字時代的重要基礎(chǔ)設(shè)施，數(shù)據(jù)中心安全關(guān)系到國家安全，軟硬件和操作系統(tǒng)必須全部推行國產(chǎn)化。盡管我國服務(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)對國外產(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。對于西部節(jié)點(diǎn)來說，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)幾乎都注冊在東部地區(qū)，消耗算力資源產(chǎn)生的利潤隨之流向東部，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，是指用于保證國家或地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)活動正常進(jìn)行的公共服務(wù)系統(tǒng)。在數(shù)字經(jīng)濟(jì)時代，算力正在像水、電一樣成為基礎(chǔ)設(shè)施。中國信息通信研究院李潔[22]、韓淑君[23]等人對算力基礎(chǔ)設(shè)施的現(xiàn)狀、趨勢進(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個視角來分析其內(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全球計算力指數(shù)評估報告》顯示，計算力與經(jīng)濟(jì)增長緊密相關(guān)。計算力指數(shù)平均每提高1個點(diǎn)，數(shù)字經(jīng)濟(jì)和GDP將分別增長3.3‰和1.8‰。2016—2020年，我國每年算力規(guī)模平均增長42%，數(shù)字經(jīng)濟(jì)規(guī)模增長16%。到2025年，我國數(shù)字經(jīng)濟(jì)規(guī)模有望突破80萬億元，2030年突破百萬億元。著眼全球算力指數(shù)排名，美國以77分位列國家計算力指數(shù)排名第一，中國獲得70分位列第二，計算力已成為衡量經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展水平的重要指標(biāo)?；诖?，以“東數(shù)西算”工程推動國家東西部算力資源均衡化發(fā)展則是中國特色的算力經(jīng)濟(jì)發(fā)展必由之路，是社會主義體制下實(shí)現(xiàn)共同富裕的重要前提。2020年我國已全面消除絕對貧困，而從工業(yè)社會進(jìn)入信息社會，數(shù)字經(jīng)濟(jì)在國民經(jīng)濟(jì)中的占比將會超過60%，我國東西部信息技術(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，我國還將面臨嚴(yán)峻的隱形貧困——信息貧困問題，特別是由算力東西部分布不均衡等帶來的數(shù)字鴻溝問題日益顯著。因此，我國脫貧攻堅任務(wù)還應(yīng)從物理空間延伸到信息空間，通過算力基礎(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)電站在美國紐約市投入運(yùn)行以來，美國電力系統(tǒng)日漸成熟，電力費(fèi)用的穩(wěn)定低價也極大地帶動著美國電器產(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)展提供了原動力。20世紀(jì)60年代，美國學(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，美國啟動實(shí)施“信息高速公路”計劃，用20多年時間、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。算力的價值在于“用”，當(dāng)前正處于人、機(jī)、物三元計算時代，海量的物端帶來了高通量的需求，算力成為支撐各類應(yīng)用場景的關(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)沒有釋放。而破解這一困局的關(guān)鍵就在于推動算力基礎(chǔ)設(shè)施化，當(dāng)算力成為人人易獲取又低價的生產(chǎn)資料時，市場使用活力自然將被激發(fā)，算力也會反向催生新的技術(shù)體系。當(dāng)前，我國正大規(guī)模開展新基建，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，帶動我國數(shù)字經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)全面起飛。

3.3 科技競爭視角：算力成為全球科技競爭新型戰(zhàn)略資源

在當(dāng)前形勢下，數(shù)字新基建被賦予新的使命。雖然我國算力總量目前位居世界第二，僅次于美國，但人均算力水平排名中后位，遠(yuǎn)落后于美歐等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計，2020年年末，我國在用數(shù)據(jù)中心機(jī)架達(dá)500萬架，年均增速達(dá)全球平均水平的2.3倍。加之未來各種智能化應(yīng)用興起帶動的算力需求爆炸式增長，我國未來算力資源將會嚴(yán)重不足。據(jù)預(yù)測，我國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2020年數(shù)字經(jīng)濟(jì)規(guī)模總量為13.6萬億美元，我國僅有5.4萬億美元，美國、德國、英國數(shù)字經(jīng)濟(jì)占GDP比重均超過60%，我國僅為38.6%。此外，我國信息領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)受制于人的局面仍未徹底打破。近年來，我國加快推動以安全可控為目標(biāo)的國產(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)化布局帶來經(jīng)濟(jì)社會效益顯著

“東數(shù)西算”具有新基建的典型特征，是一個通過短時投入就可持續(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，測算結(jié)果顯示：在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的網(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，“東數(shù)西算”將為市場節(jié)省成本約3.5%，帶動西部就業(yè)1.3萬人起。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越大，“東數(shù)西算”效益將日益凸顯，升級節(jié)點(diǎn)間直連網(wǎng)絡(luò)條件對“東數(shù)西算”成本節(jié)約將有進(jìn)一步的放大作用?？梢哉f，“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)對策：打造全國算力一張網(wǎng)體系

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

面向萬物互聯(lián)的新時代，打造全國一體化國家算力網(wǎng)正當(dāng)其時，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個樞紐節(jié)點(diǎn)、10個數(shù)據(jù)中心集群開展試點(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，構(gòu)建“國家-區(qū)域-城市”多級互聯(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、會用的生產(chǎn)資料。探索布局全國算力資源的統(tǒng)一管理體系，具體可參照國家電網(wǎng)總公司的建設(shè)模式，發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢，探索組建國家算網(wǎng)總公司，打造萬億級算力市場，形成全新產(chǎn)業(yè)集群。

4.2 打造縱橫聯(lián)動的跨域網(wǎng)絡(luò)傳輸通道

鼓勵網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商盡快升級東西部節(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。長遠(yuǎn)來看，應(yīng)合理規(guī)劃設(shè)計國家算力網(wǎng)架構(gòu)體系，將慶陽、和林格爾等地升級為網(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)傳輸時延，以滿足更多業(yè)務(wù)場景西遷的需求。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)開展試點(diǎn)示范，促進(jìn)算力供給側(cè)和需求側(cè)有效對接，推動云網(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。而我國作為后發(fā)國家，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。通過成立算力網(wǎng)絡(luò)技術(shù)攻關(guān)專項(xiàng)，加大科技力量投入，試點(diǎn)建設(shè)全國算力網(wǎng)。組織國內(nèi)超級計算機(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)、國家標(biāo)準(zhǔn)組織等成立攻關(guān)組，研究國家算力網(wǎng)的架構(gòu)、核心技術(shù)和應(yīng)用場景，并選擇代表性節(jié)點(diǎn)城市、典型場景（如人工智能領(lǐng)域的“東數(shù)西訓(xùn)”）開展試點(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、平臺系統(tǒng)等各個環(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)基石和國家算力產(chǎn)業(yè)發(fā)展的中國道路。

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

創(chuàng)新運(yùn)營機(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)營散”等帶來的產(chǎn)業(yè)鏈條短、營利模式少等問題，數(shù)據(jù)中心集群必須盡快轉(zhuǎn)變建設(shè)運(yùn)營模式，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，從而在算力流動的各個產(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)希望國家出面指導(dǎo)東西部地區(qū)節(jié)點(diǎn)間開展“結(jié)對子”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能耗評價體系，明確當(dāng)前各自發(fā)展的側(cè)重方向，避免東部與東部、西部與西部間無序競爭、惡意競爭，避免低層次的重復(fù)建設(shè)和資源浪費(fèi)。鼓勵探索完善跨區(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

“東數(shù)西算”工程的實(shí)施推開了我國算力經(jīng)濟(jì)加速發(fā)展的大門，經(jīng)過一年時間的試點(diǎn)建設(shè)，雖然暴露出一些問題，但是循著問題的軌跡和形勢的演進(jìn)，“東數(shù)西算”邁入了“2.0時代”，即國家算力網(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、科技競爭和成本收益4個視角，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，并提出打造全國算力一張網(wǎng)體系的構(gòu)想。期望隨著國家相關(guān)政策文件的出臺和算力網(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。