A. “东数西算”全面启动 八枢纽激发数据新活力
近日,国家发展改革委、中央网信办、工信部、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。至此,全国一体化大数据中心体系完成总体布局设计,“东数西算”工程正式全面启动。
算力类似于农业时代之水利
工业时代之电力
数字经济正在成为重组要素资源、重塑经济结构、提升市场竞争力的关键力量,数字产业化、产业数字化是我国经济转型升级的重要方向。近年来,随着各行业数字化转型升级进度加快,特别是5G、人工智能、物联网等新技术的快速普及应用,全 社会 数据总量爆发式增长,数据存储、计算、传输、应用的需求大幅提升,迫切需要推动数据中心合理布局、优化供需、绿色集约和互联互通,构建数据中心、云计算、大数据一体化的新型算力网络体系。
相关研究报告显示,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‰。目前,以数据中心、超级计算中心等为代表的算力基础设施加快建设,正在成为支撑数字经济发展的重要底座。据统计,我国数据增量年均增速超过30%。
1月12日,国务院发布《“十四五”数字经济发展规划》。作为首个数字经济五年计划,该规划提出,“十四五”时期,我国数字经济转向深化应用、规范发展、普惠共享的新阶段。建设数据中心集群,加快实施“东数西算”工程,持续推进绿色数字中心建设。
作为“东数西算”工程的关键节点,全国一体化算力网络国家枢纽节点,是我国算力网络的骨干节点。在国家枢纽节点内部,逐步规划和发展若干数据中心集群。
除了2022年1月发布的位于内蒙古枢纽的和林格尔集群、贵州枢纽的贵安集群、甘肃枢纽的庆阳集群、宁夏枢纽的中卫集群这4个国家数据中心集群,此次国家发展改革委等部门又发布了6个国家数据中心集群,分别是位于京津冀枢纽的张家口集群,位于长三角枢纽的长三角生态绿色一体化发展示范区集群、芜湖集群,位于粤港澳枢纽的韶关集群,位于成渝枢纽的天府集群、重庆集群。这10个集群具有明确的地理范围边界,提供充分的政策保障和设施配套,支持各行业的大型、超大型数据中心在集群内建设。在集群和集群之间,建立高速数据中心直联网络。
东部供“数”
西部算“数”
像“西气东输”等工程一样,要实现“东数西算”,也需要建立高速宽带这样的传输设施,并且在枢纽节点方面进行合理的布局。2021年5月,国家发展改革委、中央网信办、工信部、国家能源局发布《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》(以下简称《实施方案》),明确提出布局建设全国算力网络国家枢纽节点,加快实施“东数西算”工程,构建国家算力网络体系。
《实施方案》明确了布局建设全国一体化算力网络国家枢纽节点的地区,分别为京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝,以及贵州、内蒙古、甘肃、宁夏等8个地区。
进入数据中心区域,站在长廊外,透过玻璃看机房,密密麻麻的服务器高效运转,机器人穿梭其中实时巡检……位于贵州贵安新区建设完成的华为云贵安数据中心在2021年年底正式商用,这也是华为云史上最大的数据中心,未来将达到100万台服务器规模。近年来,贵州发挥气候、能源、地质等方面的优势,抢先布局数字新基建。如今,仅在贵安新区,就云集了7个超大型数据中心。国家“东数西算”战略为贵州带来新机遇。
2021年12月,国家发展改革委等部门在《关于同意贵州省启动设全国一体化算力网络国家枢纽节点的复函》中回复,围绕贵安国家数据中心集群,抓紧优化存量,提升资源利用效率,以支持长三角、粤港澳大湾区等为主,积极承接东部地区算力需求。复函明确了贵安国家数据中心集群应抓紧完成起步区建设目标:数据中心平均上架率不低于65%。数据中心电能利用效率控制在1.2以下,可再生能源使用率显著提升。
国家发展改革委高技术司有关负责人近日在回答国家算力枢纽节点建设布局等问题时表示,关于两批8个节点的布局建设,定位不同,发挥的作用也有所不同。
具体来说,贵州、内蒙古、甘肃、宁夏这4个节点要打造面向全国的非实时性算力保障基地。定位于不断提升算力服务品质和利用效率,充分发挥其资源优势,夯实网络等基础保障,积极承接全国范围的后台加工、离线分析、存储备份等非实时算力需求。京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝4个节点要服务于重大区域发展战略实施需要。定位于进一步统筹好城市内部和周边区域的数据中心布局,实现大规模算力部署与土地、用能、水、电等资源的协调可持续,优化数据中心供给结构,扩展算力增长空间。
“要像‘南水北调’‘西电东送’一样,发挥我国体制机制优势,从全国角度一体化统筹布局,优化资源配置,提升资源使用效率。”孙伟说。
持续优化数据中心
能源使用效率
“东数西算”工程的实施,与绿色集约的目标不可分割。值得注意的是,数据中心在支撑数字经济快速发展的同时,不可忽略的是由于数据中心需要大量电力维持服务器、储存设备、备份装置、冷却系统等基础设施的运行,能耗和碳排放增长迅速。
中国电子技术标准化研究院发布的《绿色数据中心白皮书2020》指出,近年来,我国数据中心能效水平不断提高,超大型数据中心平均电能利用率(PUE)为1.46,部分优秀绿色数据中心已全球领先,PUE可达1.2-1.3。但目前我国数据中心能耗总量仍在高速增长,明显高于世界平均水平。这一方面是因为我国的数据中心建设规模增速较快,另一方面,我国的数据中心节能存在较大的提升空间。在“双碳”目标的引导和要求下,数据中心的节能减排,势在必行。
2021年11月,国家发展改革委等部门印发《贯彻落实碳达峰碳中和目标要求 推动数据中心和5G等新型基础设施绿色高质量发展实施方案》(以下简称《方案》),针对推动数据中心和5G等新型基础设施绿色高质量发展提出了具体目标。
《方案》指出,到2025年,数据中心和5G基本形成绿色集约的一体化运行格局。全国新建大型、超大型数据中心平均电能利用效率降到1.3以下,国家枢纽节点进一步降到1.25以下,绿色低碳等级达到4A级以上。西部数据中心利用率由30%提高到50%以上,东西部算力供需更为均衡。
对于实施“东数西算”工程的意义,孙伟给出了四个“有利于”。具体来说,一是有利于提升国家整体算力水平。通过全国一体化的数据中心布局建设,扩大算力设施规模,提高算力使用效率,实现全国算力的规模化和集约化。
二是有利于促进绿色发展。加大数据中心在西部布局,将大幅提升绿色能源在数据中心的使用比例,有助于就近消纳西部绿色能源,同时通过技术创新、以大换小、低碳发展等措施,持续优化数据中心能源利用效率。
三是有利于扩大有效投资。数据中心产业链条长、投资规模大,带动效应强。通过算力枢纽和数据中心集群建设,将有力带动产业上下游投资。
四是有利于促进区域协调发展。孙伟指出,通过算力设施由东向西布局,将带动相关产业有效转移,促进东西部数据流通、价值传递,延展东部发展空间,助力形成西部大开发新格局。
B. “东数西算”工程正式启动,全国数据中心是如何布局的
“东数西算”工程中的“数”,指的是数据;“算”指的是算力,即对数据的处理能力。与“西气东输”“西电东送”“南水北调”等工程相似,作为一项国家级的算力资源跨域调配战略工程,“东数西算”工程对于优化我国算力资源空间布局,加快打造全国算力“一张网”,构筑我国数字经济发展新优势,都具有重要的意义。
在满负荷运行的情况下,这家数据中心每年可节省电力10.1亿千瓦时,减少碳排放81万吨,相当于植树3567万棵。它所承载的大数据、云渲染、容灾备份等业务,则广泛覆盖重庆、广西、广东、云南、四川等地。未来,这里有望达到100万台服务器规模。
在全球数据量持续爆发式增长、数据中心产业规模迅速扩大的当下,绿色低碳成为数据中心行业的发展趋势,以保证在满足数字经济发展的同时,减少甚至“消除”数据中心建设对全球气候的影响,已经成为行业共识。“东数西算”工程的正式启动,对于推动算力建设,加速数字产业化和产业数字化进程,支撑经济高质量发展将起到重要作用。
京东云依托京东集团多年的基础设施建设和运维管理经验,已在全国范围内完成了数据中心布局,总计超过70座数据中心为客户提供强大的算力资源保障,并通过科学规划打造了多元化配套园区,全面辐射京津冀、长三角、粤港澳大湾区及成渝地区等核心经济带。
C. 全球算力竞争日趋白热化 智算中心成未来数据中心演进方向
数字技术与实体经济的加速融合,正在为经济 社会 的持续 健康 发展注入新动能。
国务院印发的《“十四五”数字经济发展规划》提到,数字经济是继农业经济、工业经济之后的主要经济形态,是促进公平与效率更加统一的新经济形态。
尤其是数字经济发展速度之快、辐射范围之广、影响程度之深前所未有,正推动生产方式、生活方式和治理方式深刻变革,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。
统计显示,2020年,我国数字经济核心产业增加值占国内生产总值(GDP)比重达到7.8%。到2025年,这一比重预计将达到10%。
而在推进数实融合的过程中,算力作为数字经济时代的关键生产要素,也成为挖掘数据要素价值、推动数字经济发展的核心支撑力和驱动力。
浪潮信息、IDC和清华大学全球产业研究院3月17日联合发布的《2021-2022全球计算力指数评估报告》(以下简称报告)指出,数字技术走向大规模应用的决定性因素是算力,因为每一项新技术的落地应用,背后都是庞大的算力资源做支撑。
报告研究表明,国家计算力指数与GDP的走势呈现出显著的正相关。当计算力指数平均每提高1点,国家的数字经济和GDP将分别增长3.5‰和1.8‰,而且该趋势预计在2021-2025年将继续保持。
不仅如此,当一个国家的计算力指数达到40分以上时,计算力指数每提升1点,对GDP增长的推动力将增加1.5倍,而当计算力指数值达到60分以上时,计算力指数每提升1点,对于GDP增长的推动力将提高到3倍,对经济的拉动作用变得更加显著。
这里的计算力指数模型是由计算能力、计算效率、应用水平、基础设施支持四个维度构成。以此进行的计算力指数国家排名结果显示,2021年,美国和中国分别以77分和70分位列前两位,处于领跑者位置。
而追赶者国家得分在40分到60分区间,包括日本、德国、英国、法国、加拿大、韩国、澳大利亚;得分低于40分的为起步者国家,包括印度、意大利、巴西、俄罗斯、南非和马来西亚。
与2020年相比,上述国家除南非外,算力评分均有所提升,但各国家所属阵营的划分并未发生变化,这在一定程度上反映出,虽然各国间的算力竞争愈发白热化,但是,全球各国算力竞争格局已初步形成。
在这些国家中,中国是过去一年算力指数增幅最大的国家,达到13.5%。其中在计算能力方面,中国的AI计算发展更是领跑全球,AI服务器指数规模同比增长44.5%,也首次超过美国位列全球第一。
李东红进一步指出,首先,算力资本作为一种新生产投入能够与传统物质资本形成互补效应。比如在对算力进行大量的产业化投资时,需要进行软硬件方面的建设,而算力相关产业的快速发展,也会催生出新的产业、业态和发展模式。
同时,算力资本能够以创新的知识和技术改造传统物质资本,促进资源的利用效率或者劳动利用率进一步提升,进而提升传统资本的边际收益。
其次,算力资本增长会产生正网络外部性效应和溢出效应。从基础设施的角度而言,加大对数据中心等算力基础设施的投资,将进一步增强算力资本与传统物质资本之间的互补效应和协同效应,提高一国生产物品和服务的能力,提升数字经济在国民经济中的比重,最终促进潜在GDP增长并提升整体经济发展水平。
最后,研究数据显示,一国增加对算力的投资比重,会进一步提高稳态经济增长率,这也说明算力作为一种新技术进步因素,其对经济发展的影响具有加速作用,所以加大算力的投资可能带来一国经济发展水平的跃升。
而在算力建设的过程中,加大对数据中心等算力基础设施的投资,是一项重要举措。
从供应方角度,计算更多是CPU主导,但智算偏向于特定的计算模式,这时候需要加入GPU以及一些专用处理器来实现。
张东提供了一个预估数据,未来对一个大模型训练所需的算力,可能每三四个月就需要翻一番,这意味着一年就要增加10倍。
而从应用端,算力的供给也亟须提升。比如VR产业经过多年的发展,仍未进入成熟期,一个很重要的原因就是算力支撑还不够。所以,接下来如何满足日益多元化的智算需求,就需要大力发展智算中心。
张东表示,数据中心未来的演进形态是智算中心,而智算中心必须具备三个特点,即开放标准、集约高效、普适普惠。
其中,“开放标准”要求数据中心从硬件到软件、从芯片到架构、从建设模式到应用服务都应该是开放的、标准的;“集约高效”要求数据中心的建设要有超大规模,要采用领先的技术,保证自身的先进性;“普适普惠”则要求数据中心发挥基础设施的 社会 价值,服务大众。
目前,在国家的统筹布局下,全国一体化大数据中心体系已完成总体布局设计,“东数西算”工程也已全面启动。根据规划,我国将在京津冀、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,同时还规划了10个国家数据中心集群。
对此,张东称,智算中心不仅包含算力基础设施,还有算法基础设施。算力基建化只是第一步,接下来,还需要加强算法基础设施建设。“只有实现算法基建化,才能让更多的企业享受普适普惠的智算服务。”
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D. 我国算力资源分布特征
集中分布。
我国算力资源有8个算力枢纽,10大数字中心集群,主要分布在在京津冀、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,呈集中分布。
算力,也称哈希率,是比特币网络处理能力的度量单位。即为计算机计算哈希函数输出的速度。比特币网络必须为了安全目的而进行密集的数学和加密相关操作。
E. 新科技新基建:“东数西算”打造数字经济新格局
前不久,国家发展改革委等四部委联合印发通知,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,这一国家性战略工程也被称为“东数西算”。那什么是“东数西算”?它能为我们的生活带来什么样的变化?首先来了解两个概念:数据和算力。
日常生活,我们每天的上下班早晚高峰时刻,全国数以万计、十万计、百万计的人,可能同时使用打车软件,有叫车的,有司机等待呼叫的。这么多数据信息要在短时间内集中处理还不出错,这是怎么做到的呢?
信息社会,数据可以是符号、文字、数字、语音、图像、视频等等。每天,我们打开手机,都会产生数据,社会上无论公共服务、经济运行、科学研究等各个领域,每时每刻都在产生数据,海量的数据还要有算力来支撑。
中国工程院院士邬贺铨说:“所谓算力,就是指每秒钟能够处理的信息数据量。曾经有一个公布的数据,为了做人的语音识别,要建立数学模型,优化出识别的人工智能算法,要调动1751个参数,耗掉45TB数据,而这背后一个是要大数据的供给,另外一个就是要有相应的算力来支撑。”
中国产生的数据量已经超过了美国,但是在算力方面。2020年,美国的算力占全球36%,中国的算力占全球31%,也就是说中国的算力还不能满足中国产生的大规模数据。海量数据的处理,是在数据中心完成的。
中国移动呼和浩特数据中心总经理助理包健说:“数据中心整个的计算量可以支撑全国所有的用户一个并发执行,经常用到的打车出行的应用,客户分布在全国各地,他的需求会在10毫秒以内,通过互联网传送到数据中心进行计算,对他的需求计算完成之后,将最优的路径、最合理的司机,以及所出行的计划反馈到他的手机上,完成打车软件的一个流程,同时通知最近的司机到什么位置去接他。”
除了手机打车这样的日常服务,每时每刻、各行各业都会产生大量的数据,像海水般涌入数据中心,而数据中心的作用之一,就是要在网络设施基础上,通过强大算力,对数据信息进行计算。前不久,国家发展改革委等四部委联合印发通知,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,这一国家性战略工程,也被称为“东数西算”。数据和算力转变为新一代生产要素,全面推进算力基础设施化,已经被提升到国家战略资源规划层面。
“东数”为什么要“西算”?
邬贺铨说:“中国区域发展是不平衡的,东部经济强于西部,数字经济也一样。东部像深圳,它的信息产业的产值占全球十分之一;上海、北京这些地区,随着经济的发达自然对数据计算能力的要求就更高。但是能源分布也是不平衡的,正好相反,能源中国是西部要富裕一些。”
算力越高,对能源的需求就越大。走进一座数据中心,最直观的印象是一排排机柜,里面是一列列的服务器。这些服务器日夜不停地运转,执行着数据交换、计算、存储的任务。一个大型的数据中心集群,这样的服务器可能达到几百万、上千万台,耗电量很大,仅电费就占到数据中心运营维护成本的七成。
邬贺铨说:“既然这样,我们可以把耗电的数据中心放在西部,可以更好地利用西部的能源,甚至直接利用可再生能源,就减少了碳排放。”
我国有很多大工程都是为了让资源更合理地配置,例如南水北调、西电东送、西气东输,东数西算也是如此。据有关部门测算统计,2020年我国数据中心耗电量已超过2000亿千瓦时,约占全社会用电量2%。庞大的电力需求,带来算力“西迁”的原生动力。
贵州、内蒙古等西部地区,是电力能源富集区,在这里建设数据中心集群,不用远距离传输电力,所以电价低,数据中心运营成本就低。内蒙古、贵州都是避暑的好地方,夏天的气温不高,这种独特的气候条件,更加适宜数据中心的节能降耗,减少碳排放。
“东数”如何去“西算”?
东数西算,把东部的大量数据跨越几千公里传输到西部的数据中心集群,这要怎么实现呢?截止到今年上半年,我国国家级互联网骨干直联点开通数量已经达到19个。国家级互联网骨干直联点,主要用于汇聚、疏通区域之间乃至全国的通信流量,降低数据传输时延,极大提升网间通信速度和质量,这就为工业互联网、东数西算等“新基建”发展奠定坚实的网络基础。
贵州省贵阳市大数据发展管理局局长张雪蓉说:“当时骨干直联点比较少的时候,贵阳的联通用户要访问成都的电信用户,需要从贵阳的联通连接到广州联通的互通点,再到上海的电信互通点,从上海再到成都才能够实现。现在可以实现直接连通,延时降到20毫秒以内,相当于你在深圳玩游戏和我在贵阳玩游戏是一样的感觉。”
缩短网络时延对于推动数字经济高质量创新发展,具有非常重要的意义。一秒等于1000毫秒,通常我们眨一下眼,大约要120—200毫秒。而建成国家级互联网骨干直联点,贵州到上海的时延可以降低到25毫秒,到广州的时延可以降低到12毫秒;内蒙古呼和浩特与北京互访时延仅为10毫秒左右。形象说,也就是我们一眨眼的工夫,数据传输可以在两地跑10多个来回。强大的算力,加上高速的数据传输,让数字技术的应用更加宽广,数字经济的发展前景也更加广阔。
“东数西算”为什么列入新基建?
统筹我国数据中心基础设施建设,势必会牵引数字产业发展和布局。“东数西算”不仅仅是平衡东西部的资源,它是在算力基础设施由东向西布局的大环境下,加速相关产业有序向西部转移。“十四五”期间,预计大数据中心投资将以每年超过20%的速度增长,累计带动各方面投资将超过3万亿元。新基建是实现经济高质量发展的推进器,“东数西算”搭建了数字经济“新底座”,形成了高质量发展“新支撑”,也将形成我国独立自主的高水平“新优势”。
“东数西算”会怎样影响我们的社会生活?
与超级计算中心不同的是,超算更侧重于计算,侧重于服务科研领域,而大数据中心承担了数据存储、计算、传输等多项功能,10个国家数据中心集群的布局,打造的是我们未来经济生活的云生态,服务的是全社会。内蒙古就利用数据中心集群,搭建起高性能计算公共服务平台“青城之光”,服务于智慧城市的建设。
加快推动“东数西算”建设,直接受益的是各类市场主体,数据中心为各行各业、为有需求的企业提供算力,促进数字化经济的发展。数据中心的建设,不仅促进了社会经济的快速发展,也将服务于民生的方方面面。国家数据中心集群的布局,也将推动我国的国际化进程。中国银行这家数据中心,建成后将日处理全球数亿笔的交易量。
随着数字经济时代的新基建不断完善,各类新技术、新产业、新业态、新模式会不断涌现,对西部地区的区域发展,也是一个推动。
邬贺铨说:“放在西部的数据中心,可以帮助西部更快利用算力的资源,并且通过数据中心把上下游产业带起来,有利于促进西部经济发展,所以这也是兼顾区域发展的一个重要举措。”
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。算力已经和水、电、燃气等等一样,成为不可或缺的资源。“东数西算”就是在“新基建”的大背景下,我国启动的一项至关重要的国家工程;既可以充分发挥西部区域气候、能源、环境等方面的优势,又能助力我国数据中心实现低碳、绿色、可持续发展,将为建设数字中国、推进经济高质量发展注入新动能。