2021年5月24日，國家發(fā)展改革委、中央網(wǎng)信辦、工業(yè)和信息化部、國家能源局聯(lián)合發(fā)布《全國一體化大數據中心協(xié)同創(chuàng )新體系算力樞紐實(shí)施方案》，明確提出布局建設全國一體化算力網(wǎng)絡(luò )國家樞紐節點(diǎn)，加快實(shí)施“東數西算”工程。其后，四部委又分別于2021年12月20日和2022年2月7日正式復函同意京津冀、長(cháng)三角、粵港澳大灣區、成渝、內蒙古、貴州、甘肅、寧夏等地啟動(dòng)建設國家算力網(wǎng)絡(luò )樞紐節點(diǎn)。至此，“東數西算”工程全面進(jìn)入建設期。
顧名思義，“東數西算”工程就是把東部地區的非實(shí)時(shí)算力需求以及大量生產(chǎn)生活數據輸送到西部地區的數據中心進(jìn)行存儲、計算并反饋。其目的是希望構建更綠色、更平衡和更高效的國家算力網(wǎng)絡(luò )體系，以滿(mǎn)足新時(shí)代各行各業(yè)數字化轉型、數字技術(shù)與生活場(chǎng)景加速融合所帶來(lái)的海量計算、傳輸、存儲需求，最大化實(shí)現數據中心產(chǎn)業(yè)綠色集約發(fā)展，推動(dòng)資源統籌利用和西部數字經(jīng)濟建設?？梢灶A見(jiàn)，“東數西算”工程未來(lái)將發(fā)揮與眾所周知的“南水北調”工程（建設國家高品質(zhì)水網(wǎng)）和“西電東送”工程（建設國家高品質(zhì)電網(wǎng)）相似重要作用和價(jià)值，并與西部發(fā)展、生態(tài)文明建設和雙碳戰略等當前重大國策休戚相關(guān)，同步發(fā)展。
從整體上，“東數西算”工程將圍繞“五個(gè)一體化”的工程目標建設：
網(wǎng)絡(luò )一體化。圍繞集群建設數據中心直聯(lián)網(wǎng)，建立合理網(wǎng)絡(luò )結算機制，增大網(wǎng)絡(luò )帶寬，提高傳輸速度，降低傳輸費用。圍繞集群穩妥有序推進(jìn)新型互聯(lián)網(wǎng)交換中心、互聯(lián)網(wǎng)骨干直聯(lián)點(diǎn)建設。
能源一體化。從國家雙碳戰略整體規劃出發(fā)，充分發(fā)掘西部豐富的風(fēng)光等可再生資源，應對好可再生能源波動(dòng)性問(wèn)題，擴大清潔能源市場(chǎng)化交易范圍，促進(jìn)建立清潔能源消納的市場(chǎng)化機制。從整體規劃層面對數據中心集群進(jìn)行統一能耗指標調配。
算力一體化。在集群和城區內部的兩級算力布局下，推動(dòng)各行業(yè)數據中心加強一體化聯(lián)通調度，促進(jìn)多云之間、云和數據中心之間、云和網(wǎng)絡(luò )之間的資源聯(lián)動(dòng)，構建算力服務(wù)資源池。
數據一體化。建設數據開(kāi)放共享、政企數據融合應用等數據流通共性設施平臺。試驗多方安全計算、區塊鏈、隱私計算、數據沙箱等技術(shù)模式，構建數據可信流通環(huán)境。
應用一體化。開(kāi)展一體化城市數據大腦建設，選擇公共衛生、自然災害、市場(chǎng)監管等突發(fā)應急場(chǎng)景，試驗開(kāi)展“數據靶場(chǎng)”建設，探索不同應急狀態(tài)下的數據利用規則和協(xié)同機制。
回顧以往，建設國家級超級計算中心與基礎服務(wù)環(huán)境，我國已經(jīng)有了超過(guò)十年的積累，取得了令世界矚目的成就；在超大型數據中心和云計算平臺的建設上，一些基礎電信運營(yíng)商、云服務(wù)商也積累了大量經(jīng)驗，在該領(lǐng)域已進(jìn)入國際先進(jìn)行列。但對照“東數西算”的預設目標，面對更廣域、更多方參與和更高品質(zhì)要求下的數據和應用流動(dòng)場(chǎng)景，現有的技術(shù)儲備、工程建設水平、市場(chǎng)化等方面仍舊面臨著(zhù)大量挑戰。
從筆者視角，“東數西算”工程能夠從以下三個(gè)方面發(fā)力，解決遇到的問(wèn)題和挑戰。
一、通過(guò)“東數西算”解決算力分布式使用面臨的挑戰
“東數西算”工程最為顯著(zhù)的特點(diǎn)就是提出了算力聯(lián)接網(wǎng)絡(luò )，異地算力與網(wǎng)絡(luò )協(xié)同工作的實(shí)現思路。這種思路希望突破傳統計算與數據中心算力提供服務(wù)的限制，在目前已經(jīng)取得廣泛成功的大數據中心和云計算平臺上實(shí)現廣域擴展和頂層優(yōu)化。然而，算力資源傳統上來(lái)自計算與數據中心的內部資源且集中部署和管理，要滿(mǎn)足算力一體化需求，需要算力的無(wú)縫分布式使用，業(yè)界目前還沒(méi)有成熟可靠的解決方案。計算的實(shí)施是建立在數據之上的，算力的流動(dòng)首先應完成高效的數據流動(dòng)，需要更加完善和先進(jìn)的數據平臺、服務(wù)與相關(guān)制度。技術(shù)層面，可以借鑒數據網(wǎng)格、數據中心網(wǎng)絡(luò )、廣域與分布式文件系統的技術(shù)經(jīng)驗，融合新型存儲介質(zhì)與體系架構，推動(dòng)新一代分布式數據訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議、存儲系統和基礎軟件（分布式數據庫、分布式文件系統）的演進(jìn)。政策層面，則應進(jìn)一步加快推動(dòng)數據要素市場(chǎng)制度建設，推動(dòng)數據市場(chǎng)化交易模式的落地。
二、通過(guò)“東數西算”解決算力交付方式面臨的困境
在云服務(wù)中，算力作為一種IaaS資源被使用與管理。但是單一的云平臺調度范圍（區域）有限，過(guò)大的管理調度范圍將導致云業(yè)務(wù)交付無(wú)法確保服務(wù)質(zhì)量。無(wú)論是采用資源交付還是云服務(wù)交付都面臨困難。前者需要一體化的資源管理平臺，實(shí)現起來(lái)相對簡(jiǎn)單，對用戶(hù)要求高；后者需要統一的云服務(wù)平臺，實(shí)現起來(lái)將引入更多的服務(wù)因素，難度更大。在這方面的探索上，超算互聯(lián)網(wǎng)正開(kāi)展一些初步工作。“十四五”初期就啟動(dòng)了“國家高性能計算環(huán)境的領(lǐng)域應用平臺及服務(wù)體系”項目，構建高速網(wǎng)絡(luò )連接無(wú)錫、廣州、北京、天津、深圳、長(cháng)沙、青島等地的多個(gè)國家級超算中心，集成與研發(fā)跨超算資源管理環(huán)境、共性應用函數庫與工具軟件，建立復雜力學(xué)體系與量子物理體系、生物與材料、環(huán)境治理與災害防治三個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域的應用資源集成與服務(wù)集成，探索跨中心的超算社區運行機制與快速響應與協(xié)同機制?？绮煌嬎慵軜嬛g的應用有效部署仍是該項目面臨的挑戰和亟須完成的技術(shù)突破。同時(shí)，算力本身存在著(zhù)位置分散、能力各異和動(dòng)態(tài)變化的特征，導致算力存在度量困難，從而影響構建算力使用的結算體系，進(jìn)一步損害產(chǎn)業(yè)運轉。因此，做好算力感知、算力建模及算力評估刻不容緩，面向全網(wǎng)的算力資源（計算、存儲和網(wǎng)絡(luò )），開(kāi)展對各類(lèi)算力資源的狀態(tài)、動(dòng)態(tài)性及分布的分析、度量以及建模，實(shí)現基于干擾分析的算力資源評估，作為算力資源發(fā)現、交易、調度的依據。
三、通過(guò)“東數西算”解決算力使用面臨的安全問(wèn)題
數據信息傳輸過(guò)程中，物理設施、網(wǎng)絡(luò )安全、應用安全、數據安全和信息安全等方面可能面臨多重風(fēng)險。而“東數西算”工程實(shí)現的算力資源開(kāi)放使用則面臨更多的信息安全問(wèn)題，算力資源從申請到使用再到結算清退，過(guò)程中至少跨越使用方和供給方的邊界，一旦有風(fēng)險，不僅導致算力使用方出現漏洞，也會(huì )引發(fā)算力供給方的隱患，從而給整個(gè)算網(wǎng)資源體系帶來(lái)風(fēng)險。因此，如何在數據開(kāi)放共享、大范圍多方融合應用的需求和場(chǎng)景下實(shí)現端到端的安全，需要技術(shù)突破和政策制定等多方面努力，例如：采用和部署內生安全的基礎設施，合理規劃網(wǎng)絡(luò )的安全區域以及不同區域之間的訪(fǎng)問(wèn)權限，試驗多方安全計算、區塊鏈、隱私計算、數據沙箱等技術(shù)模式，做好網(wǎng)絡(luò )安全態(tài)勢監測。
算力設施是數字經(jīng)濟健康發(fā)展的底座，對推動(dòng)數字經(jīng)濟健康發(fā)展作用巨大。有數據顯示，算力指數平均每提高1個(gè)百分點(diǎn)，數字經(jīng)濟和GDP將分別增長(cháng)0.33%和0.18%。算力網(wǎng)絡(luò )的技術(shù)理念已逐步在行業(yè)中達成共識?？梢灶A見(jiàn)，“東數西算”工程將為我國以數據為中心的產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)新的契機，并持續提升數據資產(chǎn)對于經(jīng)濟發(fā)展的貢獻度，帶動(dòng)廣大西部地區參與智能化引導的數字經(jīng)濟浪潮當中。盡管面臨上述一系列挑戰，隨著(zhù)“東數西算”工程的逐步建設，大數據、云計算、高性能計算技術(shù)、新一代網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、端到端安全技術(shù)，以及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)和政策法規的快速進(jìn)步與完善，創(chuàng )新開(kāi)放的業(yè)態(tài)和場(chǎng)景不斷涌現，未來(lái)將逐步實(shí)現網(wǎng)絡(luò )與計算的一體融合，有效賦能數字經(jīng)濟。
顧名思義，“東數西算”工程就是把東部地區的非實(shí)時(shí)算力需求以及大量生產(chǎn)生活數據輸送到西部地區的數據中心進(jìn)行存儲、計算并反饋。其目的是希望構建更綠色、更平衡和更高效的國家算力網(wǎng)絡(luò )體系，以滿(mǎn)足新時(shí)代各行各業(yè)數字化轉型、數字技術(shù)與生活場(chǎng)景加速融合所帶來(lái)的海量計算、傳輸、存儲需求，最大化實(shí)現數據中心產(chǎn)業(yè)綠色集約發(fā)展，推動(dòng)資源統籌利用和西部數字經(jīng)濟建設?？梢灶A見(jiàn)，“東數西算”工程未來(lái)將發(fā)揮與眾所周知的“南水北調”工程（建設國家高品質(zhì)水網(wǎng)）和“西電東送”工程（建設國家高品質(zhì)電網(wǎng)）相似重要作用和價(jià)值，并與西部發(fā)展、生態(tài)文明建設和雙碳戰略等當前重大國策休戚相關(guān)，同步發(fā)展。
從整體上，“東數西算”工程將圍繞“五個(gè)一體化”的工程目標建設：
網(wǎng)絡(luò )一體化。圍繞集群建設數據中心直聯(lián)網(wǎng)，建立合理網(wǎng)絡(luò )結算機制，增大網(wǎng)絡(luò )帶寬，提高傳輸速度，降低傳輸費用。圍繞集群穩妥有序推進(jìn)新型互聯(lián)網(wǎng)交換中心、互聯(lián)網(wǎng)骨干直聯(lián)點(diǎn)建設。
能源一體化。從國家雙碳戰略整體規劃出發(fā)，充分發(fā)掘西部豐富的風(fēng)光等可再生資源，應對好可再生能源波動(dòng)性問(wèn)題，擴大清潔能源市場(chǎng)化交易范圍，促進(jìn)建立清潔能源消納的市場(chǎng)化機制。從整體規劃層面對數據中心集群進(jìn)行統一能耗指標調配。
算力一體化。在集群和城區內部的兩級算力布局下，推動(dòng)各行業(yè)數據中心加強一體化聯(lián)通調度，促進(jìn)多云之間、云和數據中心之間、云和網(wǎng)絡(luò )之間的資源聯(lián)動(dòng)，構建算力服務(wù)資源池。
數據一體化。建設數據開(kāi)放共享、政企數據融合應用等數據流通共性設施平臺。試驗多方安全計算、區塊鏈、隱私計算、數據沙箱等技術(shù)模式，構建數據可信流通環(huán)境。
應用一體化。開(kāi)展一體化城市數據大腦建設，選擇公共衛生、自然災害、市場(chǎng)監管等突發(fā)應急場(chǎng)景，試驗開(kāi)展“數據靶場(chǎng)”建設，探索不同應急狀態(tài)下的數據利用規則和協(xié)同機制。
回顧以往，建設國家級超級計算中心與基礎服務(wù)環(huán)境，我國已經(jīng)有了超過(guò)十年的積累，取得了令世界矚目的成就；在超大型數據中心和云計算平臺的建設上，一些基礎電信運營(yíng)商、云服務(wù)商也積累了大量經(jīng)驗，在該領(lǐng)域已進(jìn)入國際先進(jìn)行列。但對照“東數西算”的預設目標，面對更廣域、更多方參與和更高品質(zhì)要求下的數據和應用流動(dòng)場(chǎng)景，現有的技術(shù)儲備、工程建設水平、市場(chǎng)化等方面仍舊面臨著(zhù)大量挑戰。
從筆者視角，“東數西算”工程能夠從以下三個(gè)方面發(fā)力，解決遇到的問(wèn)題和挑戰。
一、通過(guò)“東數西算”解決算力分布式使用面臨的挑戰
“東數西算”工程最為顯著(zhù)的特點(diǎn)就是提出了算力聯(lián)接網(wǎng)絡(luò )，異地算力與網(wǎng)絡(luò )協(xié)同工作的實(shí)現思路。這種思路希望突破傳統計算與數據中心算力提供服務(wù)的限制，在目前已經(jīng)取得廣泛成功的大數據中心和云計算平臺上實(shí)現廣域擴展和頂層優(yōu)化。然而，算力資源傳統上來(lái)自計算與數據中心的內部資源且集中部署和管理，要滿(mǎn)足算力一體化需求，需要算力的無(wú)縫分布式使用，業(yè)界目前還沒(méi)有成熟可靠的解決方案。計算的實(shí)施是建立在數據之上的，算力的流動(dòng)首先應完成高效的數據流動(dòng)，需要更加完善和先進(jìn)的數據平臺、服務(wù)與相關(guān)制度。技術(shù)層面，可以借鑒數據網(wǎng)格、數據中心網(wǎng)絡(luò )、廣域與分布式文件系統的技術(shù)經(jīng)驗，融合新型存儲介質(zhì)與體系架構，推動(dòng)新一代分布式數據訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議、存儲系統和基礎軟件（分布式數據庫、分布式文件系統）的演進(jìn)。政策層面，則應進(jìn)一步加快推動(dòng)數據要素市場(chǎng)制度建設，推動(dòng)數據市場(chǎng)化交易模式的落地。
二、通過(guò)“東數西算”解決算力交付方式面臨的困境
在云服務(wù)中，算力作為一種IaaS資源被使用與管理。但是單一的云平臺調度范圍（區域）有限，過(guò)大的管理調度范圍將導致云業(yè)務(wù)交付無(wú)法確保服務(wù)質(zhì)量。無(wú)論是采用資源交付還是云服務(wù)交付都面臨困難。前者需要一體化的資源管理平臺，實(shí)現起來(lái)相對簡(jiǎn)單，對用戶(hù)要求高；后者需要統一的云服務(wù)平臺，實(shí)現起來(lái)將引入更多的服務(wù)因素，難度更大。在這方面的探索上，超算互聯(lián)網(wǎng)正開(kāi)展一些初步工作。“十四五”初期就啟動(dòng)了“國家高性能計算環(huán)境的領(lǐng)域應用平臺及服務(wù)體系”項目，構建高速網(wǎng)絡(luò )連接無(wú)錫、廣州、北京、天津、深圳、長(cháng)沙、青島等地的多個(gè)國家級超算中心，集成與研發(fā)跨超算資源管理環(huán)境、共性應用函數庫與工具軟件，建立復雜力學(xué)體系與量子物理體系、生物與材料、環(huán)境治理與災害防治三個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域的應用資源集成與服務(wù)集成，探索跨中心的超算社區運行機制與快速響應與協(xié)同機制?？绮煌嬎慵軜嬛g的應用有效部署仍是該項目面臨的挑戰和亟須完成的技術(shù)突破。同時(shí)，算力本身存在著(zhù)位置分散、能力各異和動(dòng)態(tài)變化的特征，導致算力存在度量困難，從而影響構建算力使用的結算體系，進(jìn)一步損害產(chǎn)業(yè)運轉。因此，做好算力感知、算力建模及算力評估刻不容緩，面向全網(wǎng)的算力資源（計算、存儲和網(wǎng)絡(luò )），開(kāi)展對各類(lèi)算力資源的狀態(tài)、動(dòng)態(tài)性及分布的分析、度量以及建模，實(shí)現基于干擾分析的算力資源評估，作為算力資源發(fā)現、交易、調度的依據。
三、通過(guò)“東數西算”解決算力使用面臨的安全問(wèn)題
數據信息傳輸過(guò)程中，物理設施、網(wǎng)絡(luò )安全、應用安全、數據安全和信息安全等方面可能面臨多重風(fēng)險。而“東數西算”工程實(shí)現的算力資源開(kāi)放使用則面臨更多的信息安全問(wèn)題，算力資源從申請到使用再到結算清退，過(guò)程中至少跨越使用方和供給方的邊界，一旦有風(fēng)險，不僅導致算力使用方出現漏洞，也會(huì )引發(fā)算力供給方的隱患，從而給整個(gè)算網(wǎng)資源體系帶來(lái)風(fēng)險。因此，如何在數據開(kāi)放共享、大范圍多方融合應用的需求和場(chǎng)景下實(shí)現端到端的安全，需要技術(shù)突破和政策制定等多方面努力，例如：采用和部署內生安全的基礎設施，合理規劃網(wǎng)絡(luò )的安全區域以及不同區域之間的訪(fǎng)問(wèn)權限，試驗多方安全計算、區塊鏈、隱私計算、數據沙箱等技術(shù)模式，做好網(wǎng)絡(luò )安全態(tài)勢監測。
算力設施是數字經(jīng)濟健康發(fā)展的底座，對推動(dòng)數字經(jīng)濟健康發(fā)展作用巨大。有數據顯示，算力指數平均每提高1個(gè)百分點(diǎn)，數字經(jīng)濟和GDP將分別增長(cháng)0.33%和0.18%。算力網(wǎng)絡(luò )的技術(shù)理念已逐步在行業(yè)中達成共識?？梢灶A見(jiàn)，“東數西算”工程將為我國以數據為中心的產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)新的契機，并持續提升數據資產(chǎn)對于經(jīng)濟發(fā)展的貢獻度，帶動(dòng)廣大西部地區參與智能化引導的數字經(jīng)濟浪潮當中。盡管面臨上述一系列挑戰，隨著(zhù)“東數西算”工程的逐步建設，大數據、云計算、高性能計算技術(shù)、新一代網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、端到端安全技術(shù)，以及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)和政策法規的快速進(jìn)步與完善，創(chuàng )新開(kāi)放的業(yè)態(tài)和場(chǎng)景不斷涌現，未來(lái)將逐步實(shí)現網(wǎng)絡(luò )與計算的一體融合，有效賦能數字經(jīng)濟。
