透視東數西算｜“東數西算”應用場景詳解

近日，國家發展改革委等部門近日聯合印發檔案，同意在京津冀、長三角、粵港澳大灣區、成渝、内蒙古、貴州、甘肅、甯夏啟動建設國家算力樞紐節點，并規劃了10個國家資料中心叢集。至此，全國一體化大資料中心體系完成總體布局設計，“東數西算”工程正式全面啟動。“東數西算”将如何開啟算力網絡新篇章？通信世界聚焦這一話題，廣邀業界專家發表觀點看法，我們一起透視“東數西算”。

從某種角度來說，瓦特（Watt）代表工業經濟，比特（Bit）代表數字經濟。從工業經濟邁向數字經濟，進而走向智能經濟是社會發展的必然趨勢，而數字經濟的發展是以工業經濟為基礎的，數字經濟也将更新工業經濟的發展模式。兩者之間也存在資源的博弈，通過博弈不斷達到均衡優化。“東數西算”就是大陸瓦特與比特均衡發展的典型創新成果。

比特與瓦特的關系

比特的發展以瓦特為基礎

數字經濟發展必然經曆三大階段：數字化、網際網路、數字孿生。以比特為生産力的數字經濟不會憑空而來，而需要以工業經濟為基礎。算力以電子工業技術為基礎，如果沒有半導體、內建電路設計、晶片設計與制造等技術，數字經濟就是空中樓閣，這從近些年大陸在資訊通信領域受到掣肘就可以看出端倪。

無論是物聯網裝置、通信裝置、伺服器，還是計算機、移動終端，都需要以電子工業技術為基礎，雖然大陸工業門類齊全，但是大而不強，數字經濟如要取得長足發展，還需要補齊工業經濟時代錯過的全球産業鍊分工的短闆。資料中心領域中節能技術的發展也依賴工業技術的進步，比如随着伺服器功耗密度增加，液冷技術将大大普及，而液冷技術需要不斷改進矽油材料的熱膨脹系數，這都依賴工業技術的創新與進步。

瓦特的更新以比特為技術基礎

以瓦特為生産力的工業經濟也經曆了三大發展階段：蒸汽機階段、電力階段、模拟電路階段。數字計算機的出現和普及代表着數字經濟到來，數字化技術帶來的是精準測量、精準計算、精細化管理，有利于改善傳統工業經濟的粗放發展問題。資料顯示，到2030年，各行業受益于資訊和通信技術減少的碳排放量将達121億噸，其中能源領域超過18億噸。國際能源署預測，采用數字化技術可在2016-2040年将年發電成本降低800億美元，相當于全球發電總成本的5%。不僅是電力行業，工業網際網路、物聯網、工業機器人等智能制造技術對工業各門類的更新都起到了決定性的作用，工業供應鍊、資金鍊、資料鍊、生産鍊最終都将彙聚到工業企業“大腦”中進行自動計算決策。

“東數西算”是必然選擇

大陸能源資源的分布特點

大陸90%的煤炭資源分布在秦嶺-淮河以北地區；水能資源可開發量的93%分布在西部和中南部地區；太陽能資源主要分布在北緯22-35度一帶的中西部地區；風能資源，内蒙古和甘肅北部為大陸次大風能資源區，東部沿海地區風能資源豐富，但是由于風速不穩定，可開發利用的資源不多，由此可見，大陸中西部地區的能源資源潛力較大。

從自然冷源的分布情況來看，年平均氣溫較低的為西南和東北地區，大陸南部地區水資源豐富而北部地區水資源匮乏。以上這些特點決定了農業濟領域形成“南水北調”，工業經濟領域形成“西氣東輸”“西電東送”，而數字經濟領域則形成了“東數西算”。

大陸算力需求的特點

進入2022年，中國算力總體規模達到170EFLOPS（每秒一萬七千億億次浮點運算），大陸資料中心規模已達500萬标準機架，随着數字技術向經濟社會各領域全面持續滲透，全社會對算力需求十分迫切，預計每年仍将以55%以上的速度快速增長，算力的需求與當地數字經濟的發展速度是強關聯的。中通服咨詢設計研究院編制的《中國數字經濟發展研究報告》DEEP指數顯示，數字經濟發展一線省市（如廣東、浙江、江蘇、上海和北京等）的DEEP 指數在180以上，第一梯隊的東部5省市憑借中心建構基礎優勢，在數字經濟發展浪潮中響應迅速，起到了引領發展的作用，數字經濟整體發展情況良好，這些地區的算力需求也占到了全國的70%以上。

中國資訊通信研究院《中國算力發展指數白皮書》釋出的資料顯示，中國算力資源中每投入1元帶來的經濟收益是3~4元，資料中心的投資帶來較高的經濟外部性、利潤溢出效應，但是目前有些地區迫于“碳達峰”“碳中和”的能耗管控壓力，将大于1萬千瓦時的資料中心納入高耗能管控限制其發展，雖然在某種程度上限制了數字經濟的發展，但也是無奈之舉。東部地區實施“碳達峰”的壓力遠遠高于西部地區。

“東數西算”政策演進階段

●建設綠色資料中心階段

大陸資料中心的年用電量已占到全社會用電的2%，巨大的能耗占比促使主管部門意識到資料中心的統一布局問題，工業和資訊化部在2013年初就釋出了《關于資料中心建設布局的指導意見》，提出了資料中心建設和布局的“資源環境優先”原則；2013—2015年，三大電信營運商、大型網際網路公司均已聯合在貴州、内蒙、甘肅、甯夏等布局了大型資料中心産業園區，這些園區目前承接了一半以上的中國算力工程。

“東數西算”并不是犧牲西部資源保障東部經濟，而是通過資料算力能耗的布局優化，由西部承接東部産業，東部沿海經濟帶動西部地區數字經濟跨越式發展；西部地區産業為東部地區提供算力服務時培育了當地的IT人才隊伍、數字化産業化服務，并借助便利的算力設施創造新的産業形态，優化本地就業結構、産業結構。

●建設一體化大資料中心階段

2021年5月，國家發展改革委、中央網信辦、工業和資訊化部、國家能源局聯合印發了《全國一體化大資料中心協同創新體系算力樞紐實施方案》（發改高技〔2021〕709号），提出布局建設全國一體化算力網絡國家樞紐節點。2021年7月，工信部印發《新型資料中心發展三年行動計劃（2021-2023年）》，進一步細化了資料中心規模階梯布局、節能技術與PUE标準、産業鍊布局等具體要求。

“東數西算”工程全面實施階段

2022年2月中旬，國家發展改革委等部門聯合複函，同意在京津冀、長三角、粵港澳大灣區、成渝、内蒙古、貴州、甘肅、甯夏啟動建設國家算力樞紐節點，并規劃了10個國家資料中心叢集，即“東數西算”工程。“東數西算”旨在通過建構資料中心、雲計算、大資料一體化的新型算力網絡體系，将東部算力需求有序引導到西部，優化資料中心建設布局，促進東西部協同關聯。簡單地說，就是讓西部的算力資源更充分地支撐東部資料的運算，更好為數字化發展賦能。

“東數西算”需要破解的三大瓶頸問題

東西部傳輸時延問題

東部對算力的需求不僅包括計算本身，還有算力的回報速度問題，其中對時延要求不高的業務可以使用“東數西算”工程，而對時延要求在5ms以内的計算服務則不适宜采用“東數西算”，尤其是對時延要求較高的金融大宗交易、大型線上遊戲、生産線操作等，基礎算力應配合“端-邊-雲”形成邊緣計算、本地雲計算、西部基礎算力相融合的算力網絡。随着大陸全光網、一幹傳輸網更新規劃建設，這些問題有望迎刃而解。

資料中心算力網絡技術問題

目前資料中心的算力網絡并不是将國家級算力網絡的存儲、網絡、計算三者融合設計，某市曾經出現了“核酸檢測預約伺服器當機事件”，原因是網絡防火牆不支援大規模的通路量申請，導緻誤判為網絡攻擊而拒絕服務。是以，未來大型資料中心算力網絡還要基于全國算力網絡的規劃開展設計，資源要能實作彈性選擇、控制與轉發分離，但控制面是目前資料中心網絡發展的瓶頸，資料中心算力網絡技術還需要進行重點研發突破。

确定性網絡問題

低延遲時間、低抖動是确定性網絡的特征，而IP承載網是“盡力而為”的路由解析、轉發機制，IP技術演進分為3個階段：IP/ETH時代、IP/MPLS時代、SRv6時代。SRv6新型網絡技術（SR指Segment Routing技術，v6指原生IPv6，SRv6就是IPv6+Segment Routing）已經具備了商業化的基礎，未來還需要繼續破解資料包帶寬占用問題，确定性網絡的提出将推動資料中心走向電信級服務保障級别。

“東數西算”的應用場景

存儲與災備算力

存儲與災備雖然嚴格意義上不是實時算力服務，但也是“東數西算”的重要業務場景。資料災難備份，是指為防止出現操作失誤或系統故障導緻資料丢失，而将全系統或部分資料集合，從應用主機的硬碟或陣列複制到其他存儲媒體的過程。按照外部環境對資料中心裝置破壞的分類來看，可以分為IT系統問題、網絡安全技術問題、資訊安全管理問題、災害類事件問題，前三者為人為的破壞，最後者是不可抗力導緻，對于東部地區來說以前三者為主。

資料災備按照等級可以分為三級：資料級（資料同步）、應用級（應用接管）、業務級（非IT因素）。對于東部地區來說，資料級占比最大，大陸“十四五”時期災備市場總體規模在1500億元左右，資料總量平均以每年30%左右的速度增長，其中需要提供災備的資料在50%以上。異地災備為東部地區的資料恢複提供了較好的保障。醫院的醫療影像和診斷記錄、電子圖書檔案、人事檔案、重要場所的監控資料等需要長期儲存，都可以納入“西算”場景範疇。

基礎算力

基礎算力占算力規模的70%左右，基于大陸移動網際網路的快速發展，網絡購物、移動視訊、移動支付等應用呈爆發式增長，網際網路行業算力應用占比達到47.1%左右；智慧城市、數字政府、政務雲、視訊監控的廣泛部署，使得政府算力占比達到13.9%；未來類似圖像渲染、視訊渲染等背景制作場景，以及大資料挖掘、數字孿生仿真模拟等離線分析場景會非常廣泛，對算力要求也将更高。

伺服器的更換周期一般為5~6年，企業建設私有雲的成本較高，如果采用公有雲服務則可以大大降低營運成本，而雲服務供應商将資料計算服務放在西部機房則又可以大大降低雲服務成本，兩者疊加将帶來較大的規模經濟效益。

智能算力

智能算力要求伺服器對資料的吞吐量較大，随着智慧城市的深入推進，攝像頭視訊通道的人工智能處理包括提供百萬路級的視訊接入、雲端智能計算能力、邊緣智能計算能力。智能算力要求GPU等算力晶片支援機器視覺算法，而對于車聯網、無人駕駛、智能網聯汽車等智能算力需要提供時延低于1ms的邊緣計算服務，邊緣計算不适用于“東數西算”，對于實時性不強的圖像計算服務則可以采用。另外，其他資料推理、強化學習訓練等也可以放在西部資料中心進行計算。

超算算力

衆所周知，大陸新型基礎設施建設包含三大方向：資訊基礎設施、資訊融合基礎設施和創新基礎設施，目前的創新基礎設施已與過去大不相同，需要處理的資料量非常龐大，必須要以超算算力為基礎，比如在氣象分析預測領域，超算可以大大提高網格的空間分辨率和播報頻率。其他應用場景還有高海拔宇宙線觀測、空氣動力學、車輛碰撞測試仿真實驗、藥品實驗資料分析，超算中心就像是一座大型的算力共享實驗室。

總之，大陸在建設數字經濟的同時，也在夯實智能經濟的三大底座——資料、算力、算法。算力基礎網絡的建設需要與工業經濟融合發展，在能源供應、伺服器節能、內建電路方面還需要依賴工業經濟的資源布局和技術創新；算力基礎設施的更新将進一步促進工業科技的發展，而“東數西算”則是兩者融合發展的典型創新案例。

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作者：中通服咨詢設計研究院有限公司 唐懷坤

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