國(guó)家“東數(shù)西算”工程背景下新型算力基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展研究報(bào)告

國(guó)家“東數(shù)西算”工程背景下

新型算力基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展研究報(bào)告

單志廣何寶宏張?jiān)迫?/p>

出品單位：支持單位：

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國(guó)家“東數(shù)西算”工程背景下

新型算力基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展研究報(bào)告

編寫委員會(huì)

顧問：陳潤(rùn)生陳國(guó)良鄭緯民袁國(guó)興

主編：?jiǎn)沃緩V何寶宏張?jiān)迫?/p>

執(zhí)行主編：安靜王海峰張廣彬

編委：沈文海陳學(xué)斌方娟賈海鵬賴能和袁良

張延強(qiáng)王丹丹陳栩涂菲菲劉殷戴彧

宋心榮舍日古楞徐凌驗(yàn)張翼李英浩

特別鳴謝：清華大學(xué)益企研究院

參編單位：國(guó)家信息中心

信通院云大所

中科院計(jì)算所

清華大學(xué)

國(guó)家氣象中心

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國(guó)家“東數(shù)西算”工程背景下新型算力基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展研究報(bào)告

目錄CONTENTS

P04“東數(shù)西算”定義和解讀

P08前言

P09第一章東數(shù)西算對(duì)算力新基建的影響

P10數(shù)據(jù)中心布局向供需協(xié)調(diào)有序、綜合能效優(yōu)化演進(jìn)

P13東數(shù)西算向時(shí)延要求低、存算要求高類型應(yīng)用場(chǎng)景拓展

P15算力結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多元算力協(xié)同、算網(wǎng)一體化發(fā)展態(tài)勢(shì)

P16產(chǎn)業(yè)鏈上下游集聚發(fā)展，生態(tài)體系逐步壯大完善

P16綠色低碳技術(shù)推廣應(yīng)用，清潔能源供給不斷加大

P18新老節(jié)點(diǎn)加快有序銜接，強(qiáng)化算力網(wǎng)絡(luò)智能調(diào)度

P19數(shù)字技能水平要求提升，技能人才需求不斷凸顯

P21第二章算力新基建呈現(xiàn)的10大挑戰(zhàn)和實(shí)踐

P23算力基礎(chǔ)設(shè)施化保障資源多元供給

P32關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施的安全性要求

P36信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)化：國(guó)產(chǎn)化、自主化

P38算力設(shè)施整體能耗偏高，綠色低碳應(yīng)用仍需持續(xù)推廣

P43高密度機(jī)柜功率密度提升

P46算力智能調(diào)度：跨區(qū)域、跨云、云邊調(diào)度

P50多元算力多樣計(jì)算

P52算力服務(wù)成為新業(yè)態(tài)

P54原生應(yīng)用：云原生、AI原生

P57規(guī)?；退憔W(wǎng)融合

P63第三章展望·面向2030年的算力基礎(chǔ)設(shè)施

P64數(shù)字文明時(shí)代加速到來(lái)，要求算力基礎(chǔ)設(shè)施資源充沛、泛在普惠

P65隱私計(jì)算為代表的技術(shù)為組織間數(shù)據(jù)流通提供解決方案

P67可信隱私計(jì)算是未來(lái)數(shù)據(jù)要素化的理想技術(shù)方案之一

P69Web3.0驅(qū)動(dòng)規(guī)?；?、泛在化的智能算力構(gòu)建

P71第五范式AIforScience對(duì)算力的需求

P73大模型成為人工智能工程化重要方向，智能算力需求幾何級(jí)增長(zhǎng)

P75邊緣創(chuàng)新與新興應(yīng)用

P76自動(dòng)駕駛進(jìn)入無(wú)人化新階段，云邊端高效協(xié)同

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“東數(shù)西算”定義和解讀

“東數(shù)西算”定義和解讀

一、東數(shù)西算工程

今年2月，國(guó)家發(fā)展改革委會(huì)同中央網(wǎng)信辦、工業(yè)和信息化部、國(guó)家

能源局等有關(guān)部門，同意在京津冀、長(zhǎng)三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內(nèi)

蒙古、貴州、甘肅、寧夏8地啟動(dòng)建設(shè)國(guó)家算力樞紐，并設(shè)立10個(gè)國(guó)

家數(shù)據(jù)中心集群，正式啟動(dòng)“東數(shù)西算”工程，構(gòu)建全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中

心協(xié)同創(chuàng)新體系。

與“西氣東輸”“西電東送”“南水北調(diào)”等工程相似，“東數(shù)西算”是一個(gè)國(guó)

家級(jí)算力資源跨域調(diào)配戰(zhàn)略工程，針對(duì)我國(guó)東西部算力資源分布總體

呈現(xiàn)出“東部不足、西部過(guò)?！钡牟黄胶饩置妫龑?dǎo)中西部利用能源優(yōu)勢(shì)

建設(shè)算力基礎(chǔ)設(shè)施，“數(shù)據(jù)向西，算力向東”，服務(wù)東部沿海等算力緊缺

區(qū)域，解決我國(guó)東西部算力資源供需不均衡的現(xiàn)狀。

圖片來(lái)源：/fzggw/jgsj/gjss/sjdt/202209/t20220923_1336061.html?code=&state=123

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國(guó)家“東數(shù)西算”工程背景下新型算力基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展研究報(bào)告

二、東數(shù)西算內(nèi)涵

“東數(shù)西算”是“全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系”的一個(gè)下轄概念，而

后者旨在推進(jìn)技術(shù)、業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)融合，實(shí)現(xiàn)跨層級(jí)、跨地域、跨系統(tǒng)、跨

部門、跨業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)協(xié)同管理和服務(wù)，其實(shí)現(xiàn)方式不是固定不變的。

因此，不一定過(guò)度強(qiáng)調(diào)“東數(shù)西算”，面對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景，還可能有東數(shù)

東算、南數(shù)北算等模式，應(yīng)因地制宜。但無(wú)論哪種模式，都有著共同

的目標(biāo)：一是促進(jìn)數(shù)據(jù)中心資源最大化共享、流通和利用，二是通過(guò)

數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)化布局，促進(jìn)國(guó)家碳達(dá)峰、碳中和戰(zhàn)略實(shí)現(xiàn)。

三、東數(shù)西算與算力基礎(chǔ)設(shè)施化

算力代表了對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力，是數(shù)字化技術(shù)持續(xù)發(fā)展的衡量標(biāo)準(zhǔn)，也

是數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代的核心生產(chǎn)力。東數(shù)西算項(xiàng)目是促進(jìn)算力、數(shù)據(jù)流通，激

活數(shù)字經(jīng)濟(jì)活力的重要手段。

東數(shù)西算首次將算力資源提升到水、電、燃?xì)獾然A(chǔ)資源的高度，統(tǒng)

籌布局建設(shè)全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)，助力我國(guó)全面推進(jìn)算

力基礎(chǔ)設(shè)施化。

算力基礎(chǔ)設(shè)施化并不簡(jiǎn)單等同于算力總量的拉升。算力的基礎(chǔ)設(shè)施化

并不是簡(jiǎn)單的算力堆砌，當(dāng)前各類機(jī)構(gòu)的算力總量測(cè)算方式都是將各

行業(yè)、各公司的私有算力進(jìn)行累加，甚至還會(huì)加上手機(jī)終端等移動(dòng)端

的算力，這些算力確實(shí)能夠服務(wù)一定的群體，但算力資源并不能面向

全社會(huì)提供統(tǒng)一一致的服務(wù)。

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“東數(shù)西算”定義和解讀

四、東數(shù)西算與綠色節(jié)能

東數(shù)西算是促進(jìn)綠色節(jié)能，助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的重要手段。

目前東部算力需求旺盛，但東部地區(qū)在氣候、資源、環(huán)境等方面不利

于低碳、綠色數(shù)據(jù)中心的建設(shè)。通過(guò)算力基礎(chǔ)設(shè)施的西部遷移，可以

充分發(fā)揮西部區(qū)域氣候、能源、環(huán)境等方面的優(yōu)勢(shì)，引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心向

西部資源豐富地區(qū)聚集，擴(kuò)大可再生能源的供給，促進(jìn)可再生能源就

近消納，加強(qiáng)數(shù)據(jù)、算力和能源之間的協(xié)同聯(lián)動(dòng)，助力我國(guó)數(shù)據(jù)中心

實(shí)現(xiàn)低碳、綠色、可持續(xù)發(fā)展，完成碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)。

“東數(shù)西算”工程聚焦創(chuàng)新節(jié)能，在集約化、規(guī)?；⒕G色化方面著重發(fā)

力，支持高效供配電技術(shù)、制冷技術(shù)、節(jié)能協(xié)同技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用，鼓

勵(lì)自發(fā)自用、微網(wǎng)直供、本地儲(chǔ)能等手段提高可再生能源使用率，降

低數(shù)據(jù)中心電能利用率（PUE），引導(dǎo)其向清潔低碳、循環(huán)利用方向發(fā)

展，推動(dòng)數(shù)據(jù)中心與綠色低碳產(chǎn)業(yè)深度融合，建設(shè)綠色制造體系和服

務(wù)體系，力爭(zhēng)將綠色生產(chǎn)方式貫徹?cái)?shù)據(jù)中心全行業(yè)全鏈條，助力我國(guó)

在2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。

五、“東數(shù)西算”工程“五個(gè)一體化”的目標(biāo)建設(shè)

東數(shù)西算把東部地區(qū)的非實(shí)時(shí)算力需求以及大量生產(chǎn)生活數(shù)據(jù)輸送到

西部地區(qū)的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行存儲(chǔ)、計(jì)算并反饋。在其上則是希望構(gòu)建更

綠色、更平衡和更高效的國(guó)家算力網(wǎng)絡(luò)體系，以滿足新時(shí)代各行各業(yè)

數(shù)字化轉(zhuǎn)型、數(shù)字技術(shù)與生活場(chǎng)景加速融合所帶來(lái)的海量計(jì)算、傳輸、存

儲(chǔ)需求，最大化實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)綠色集約發(fā)展，推動(dòng)資源統(tǒng)籌利用

和西部數(shù)字經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

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國(guó)家“東數(shù)西算”工程背景下新型算力基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展研究報(bào)告

?網(wǎng)絡(luò)一體化圍繞集群建設(shè)數(shù)據(jù)中心直連網(wǎng)，建立合理網(wǎng)絡(luò)結(jié)算機(jī)

制，增大網(wǎng)絡(luò)帶寬，提高傳輸速度，降低傳輸費(fèi)用。圍繞集群穩(wěn)妥

有序推進(jìn)新型互聯(lián)網(wǎng)交換中心、互聯(lián)網(wǎng)骨干直連點(diǎn)建設(shè)。

?能源一體化從國(guó)家雙碳戰(zhàn)略整體規(guī)劃出發(fā)，充分發(fā)掘西部豐富的風(fēng)

光等可再生資源，應(yīng)對(duì)好可再生能源波動(dòng)性問題，擴(kuò)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(jī)制。從整體規(guī)劃

層面對(duì)數(shù)據(jù)中心集群進(jìn)行統(tǒng)一能耗指標(biāo)調(diào)配。

?算力一體化在集群和城區(qū)內(nèi)部的兩級(jí)算力布局下，推動(dòng)各行業(yè)數(shù)據(jù)

中心加強(qiáng)一體化聯(lián)通調(diào)度，促進(jìn)多云之間、云和數(shù)據(jù)中心之間、云

和網(wǎng)絡(luò)之間的資源聯(lián)動(dòng)，構(gòu)建算力服務(wù)資源池。

?數(shù)據(jù)一體化建設(shè)數(shù)據(jù)共享開放、政企數(shù)據(jù)融合應(yīng)用等數(shù)據(jù)流通共性

設(shè)施平臺(tái)。試驗(yàn)多方安全計(jì)算、區(qū)塊鏈、隱私計(jì)算、數(shù)據(jù)沙箱等技

術(shù)模式，構(gòu)建數(shù)據(jù)可信流通環(huán)境。

?應(yīng)用一體化開展一體化城市數(shù)據(jù)大腦建設(shè)，選擇公共衛(wèi)生、自然災(zāi)

害、市場(chǎng)監(jiān)管等突發(fā)應(yīng)急場(chǎng)景，試驗(yàn)開展“數(shù)據(jù)靶場(chǎng)”建設(shè)，探索不

同應(yīng)急狀態(tài)下的數(shù)據(jù)利用規(guī)則和協(xié)同機(jī)制。

關(guān)于“東數(shù)西算”工程“五個(gè)一體化目標(biāo)”闡述來(lái)源：

中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系教授鄭緯民

/xwdt/ztzl/dsxs/zjjd1/202203/t20220321_1319866.html?code=&state=123

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前言

2022年初，國(guó)家發(fā)展改革委、中央網(wǎng)信辦、工業(yè)和信息化部、國(guó)

家能源局聯(lián)合印發(fā)通知，同意在京津冀、長(zhǎng)三角、粵港澳大灣

區(qū)、成渝、內(nèi)蒙古、貴州、甘肅、寧夏等8地啟動(dòng)建設(shè)國(guó)家算

力樞紐節(jié)點(diǎn)，并規(guī)劃了10個(gè)國(guó)家數(shù)據(jù)中心集群，標(biāo)志著“東數(shù)西算”

工程正式全面啟動(dòng)。

數(shù)據(jù)中心不僅是算力的聚集地，也是數(shù)據(jù)應(yīng)用的發(fā)祥地，更是企

業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的根據(jù)地。2022年發(fā)布的《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)

展規(guī)劃》第一條支線即為底層信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域，包括

5G、數(shù)據(jù)中心、光纖寬帶等，可以理解為此前反復(fù)強(qiáng)調(diào)的“新基建”

的延續(xù)。

東數(shù)西算工程從國(guó)家戰(zhàn)略、技術(shù)發(fā)展、能源政策等多方面綜合考

慮，將算力資源提升到水、電、燃?xì)獾然A(chǔ)資源的高度，統(tǒng)籌布

局建設(shè)全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)，在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心一體

化協(xié)同創(chuàng)新的要求方面，給出了高質(zhì)量的解決方案，助力我國(guó)全

面推進(jìn)算力基礎(chǔ)設(shè)施化，其戰(zhàn)略價(jià)值已經(jīng)被大家認(rèn)同。但在具體

實(shí)施落地過(guò)程中，需要解決諸多問題，諸如實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心有效整

合、優(yōu)化算力布局，降低算力成本、完成算力調(diào)度、實(shí)現(xiàn)算網(wǎng)融

合、政府作用與市場(chǎng)力量有機(jī)結(jié)合等關(guān)鍵問題。

為此，中國(guó)智能計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、益企研究院基于實(shí)踐調(diào)查、探索

研究后提出了幾個(gè)維度的洞察，并分析東數(shù)西算對(duì)新型算力基礎(chǔ)

設(shè)施發(fā)展的影響、新型算力基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)架構(gòu)的迭代和演進(jìn)，以

及如何通過(guò)技術(shù)驅(qū)動(dòng)提升算力新基建的競(jìng)爭(zhēng)力。

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國(guó)家“東數(shù)西算”工程背景下新型算力基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展研究報(bào)告

CHAPTER1

東數(shù)西算

對(duì)算力新基建的影響

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CHAPTER1·東數(shù)西算對(duì)算力新基建的影響

數(shù)據(jù)中心布局向供需協(xié)調(diào)有序、綜合能效優(yōu)化演進(jìn)

數(shù)據(jù)中心按照規(guī)模，分為超大型數(shù)據(jù)中心、大型數(shù)據(jù)中心和中小型數(shù)據(jù)中心。按照主

要處理的業(yè)務(wù)類型，又可分為邊緣計(jì)算類、低時(shí)延類、中時(shí)延類和高時(shí)延類。數(shù)據(jù)中

心建設(shè)作為資本密集、技術(shù)密集型投資，數(shù)據(jù)中心地理位置的選擇與其投資規(guī)模、投

資成本、數(shù)據(jù)中心類型、服務(wù)質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益等因素緊密相關(guān)。隨著全國(guó)一體化大數(shù)

據(jù)中心體系總體布局的實(shí)施，在京津冀、長(zhǎng)三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內(nèi)蒙古、貴州、甘

肅、寧夏啟動(dòng)建設(shè)8個(gè)國(guó)家算力樞紐節(jié)點(diǎn)，并規(guī)劃了張家口集群、長(zhǎng)三角生態(tài)綠色一

體化發(fā)展示范區(qū)集群、蕪湖集群、韶關(guān)集群、天府集群、重慶集群、貴安集群、和林

格爾集群、慶陽(yáng)集群、中衛(wèi)集群等10個(gè)國(guó)家數(shù)據(jù)中心集群。重點(diǎn)從頂層設(shè)計(jì)層面加強(qiáng)

數(shù)據(jù)中心布局、算力、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、電力、能耗等方面的全國(guó)性統(tǒng)籌規(guī)劃、一體化發(fā)展，數(shù)

據(jù)中心的布局也將更加規(guī)范和優(yōu)化。數(shù)據(jù)中心在選址布局時(shí)也將呈現(xiàn)如下變化。

一是數(shù)據(jù)中心選址向算力需求中心聚集。當(dāng)前我國(guó)數(shù)據(jù)中心分布以大灣區(qū)、長(zhǎng)三角、京

津冀經(jīng)濟(jì)人口等較發(fā)達(dá)地域?yàn)橹鳎谟脭?shù)據(jù)中心中約80%集中在用戶規(guī)模較大、應(yīng)用

需求強(qiáng)烈的互聯(lián)網(wǎng)骨干節(jié)點(diǎn)所在省市及周邊人口稠密、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、總部企業(yè)密布一線

城市。截至2021年底，北京及周邊、上海及周邊的數(shù)據(jù)中心機(jī)架數(shù)量排列分列一二。

圖片來(lái)源：《2021中國(guó)云數(shù)據(jù)考察報(bào)告》

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國(guó)家“東數(shù)西算”工程背景下新型算力基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展研究報(bào)告

數(shù)據(jù)中心選址數(shù)據(jù)中心選址數(shù)據(jù)中心選址

01向算力需求02向綜合能效03向用戶終端

中心聚集最優(yōu)聚集靠近

但是隨著北京、上海、廣州等一線城市土地、能耗指標(biāo)日益縮緊，對(duì)數(shù)據(jù)中心的政策

約束愈加嚴(yán)格，已建數(shù)據(jù)中心已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)算力的需求，一線城市

周邊地區(qū)逐漸成為互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的首要選擇。例如，緊鄰北京的張家口、廊坊，靠

近上海的南通、昆山，距離廣深不遠(yuǎn)的韶關(guān)、云浮、清遠(yuǎn)等都是數(shù)據(jù)中心密集落戶的

地區(qū)。阿里云五大超級(jí)數(shù)據(jù)中心選址烏蘭察布、張北、南通、杭州、河源，均位于在

中心城市周邊。隨著10個(gè)數(shù)據(jù)中心集群的規(guī)劃建設(shè)，數(shù)據(jù)中心供給結(jié)構(gòu)優(yōu)化，擴(kuò)展

算力增長(zhǎng)空間，政策方面也明確要求對(duì)于符合條件且納入國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)中心集群

范圍的建設(shè)項(xiàng)目，積極協(xié)調(diào)安排能耗指標(biāo)予以適當(dāng)支持，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模算力部署與土地、用

能、水、電等資源的協(xié)調(diào)可持續(xù)。

二是數(shù)據(jù)中心選址向綜合能效最優(yōu)聚集。數(shù)據(jù)中心的主要運(yùn)營(yíng)成本包括土地、水、電、運(yùn)

維等要素，運(yùn)營(yíng)成本因?yàn)閰^(qū)位的不同有顯著的差異，其中，高能耗導(dǎo)致的高電力成本

是制約數(shù)據(jù)中心發(fā)展的主要因素之一。在土地、氣候、政策、能源供給等優(yōu)勢(shì)加持下，

數(shù)據(jù)中心建設(shè)選址向可再生能源豐富、氣候適宜、數(shù)據(jù)中心綠色發(fā)展?jié)摿^大、綜合

能效最優(yōu)的節(jié)點(diǎn)城市聚集，著重提升算力服務(wù)品質(zhì)和利用效率，充分發(fā)揮資源優(yōu)勢(shì)，夯

實(shí)網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)保障，積極承接全國(guó)范圍需后臺(tái)加工、離線分析、存儲(chǔ)備份等非實(shí)時(shí)算

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CHAPTER1·東數(shù)西算對(duì)算力新基建的影響

力需求，打造面向全國(guó)的非實(shí)時(shí)性算力保障基地。通信運(yùn)營(yíng)商、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)等也紛紛

將數(shù)據(jù)備份存儲(chǔ)、大數(shù)據(jù)處理等對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延要求較低的業(yè)務(wù)向綜合能效優(yōu)勢(shì)地區(qū)轉(zhuǎn)移。

例如，內(nèi)蒙古烏蘭察布“草原硅谷”，吸引了華為、阿里、快手等知名企業(yè)來(lái)此設(shè)立數(shù)

據(jù)中心。西南地區(qū)的“云上貴州”吸引了蘋果、騰訊、華為等企業(yè)，2021年貴陽(yáng)貴安成

為全球集聚超大型數(shù)據(jù)中心最多的地區(qū)之一，數(shù)字經(jīng)濟(jì)占比達(dá)34%。甘肅的“云天中衛(wèi)”

建成了亞馬遜、美利云、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、天云網(wǎng)絡(luò)、創(chuàng)客超算6個(gè)大型、超大

型數(shù)據(jù)中心，中國(guó)電信、炫我科技、愛特云翔、中國(guó)廣電4個(gè)數(shù)據(jù)中心也在加快建設(shè)。

三是數(shù)據(jù)中心選址向用戶終端靠近。隨著超高清視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（VR/

AR）、金融支付、金融證券、自動(dòng)駕駛、工業(yè)制造、遠(yuǎn)程醫(yī)療等對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延要求較高

的業(yè)務(wù)的廣泛應(yīng)用，靠近用戶側(cè)，作為算力“邊緣”端的邊緣計(jì)算型、中小型數(shù)據(jù)中心

建設(shè)逐漸成為趨勢(shì)?！稄V東省5G基站和數(shù)據(jù)中心總體布局（2021-2025）》提出，原

則上只可建中型及以下的數(shù)據(jù)中心，承載邊緣計(jì)算和低時(shí)延業(yè)務(wù)，中時(shí)延業(yè)務(wù)逐步遷

移至粵東粵西粵北地區(qū)，高時(shí)延業(yè)務(wù)更要求遷移至省外?！侗本┦袛?shù)據(jù)中心統(tǒng)籌發(fā)展

實(shí)施方案（2021-2023年）》提出，適度利用騰退后資源和空間改造建設(shè)邊緣計(jì)算中

心，支撐低時(shí)延業(yè)務(wù)應(yīng)用，服務(wù)智慧城市、車聯(lián)網(wǎng)等重點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)景落地。除邊緣計(jì)算

中心外，東、西城區(qū)禁止新建或擴(kuò)建數(shù)據(jù)中心。因此，數(shù)據(jù)中心選址時(shí)還會(huì)考慮數(shù)據(jù)

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國(guó)家“東數(shù)西算”工程背景下新型算力基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展研究報(bào)告

中心功能定位、數(shù)據(jù)處理要求、所承載業(yè)務(wù)的時(shí)延敏感性等因素合理選擇

新建數(shù)據(jù)中心的地理位置，例如自動(dòng)駕駛(車聯(lián)網(wǎng))、工業(yè)制造(機(jī)器人)、遠(yuǎn)

程醫(yī)療、金融證券等對(duì)時(shí)延非常敏感的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的數(shù)據(jù)中心，可以選擇在

節(jié)點(diǎn)城市內(nèi)部發(fā)展，服務(wù)后臺(tái)加工、離線分析、冷數(shù)據(jù)存儲(chǔ)備份等對(duì)時(shí)延

不敏感的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的數(shù)據(jù)中心，就可以優(yōu)先向貴州、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏

節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置，提升資源使用效率。

東數(shù)西算向時(shí)延要求低、存算要求高類型應(yīng)用場(chǎng)景拓展

帶寬和時(shí)延是信息傳輸?shù)膬蓚€(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，受限于物理規(guī)律，無(wú)論網(wǎng)絡(luò)帶寬

多大，傳輸速度多快，傳輸時(shí)延都是客觀存在的。因此，在“東數(shù)西算”中，工

業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、災(zāi)害預(yù)警、遠(yuǎn)程醫(yī)療、自動(dòng)駕駛等需要被計(jì)算節(jié)點(diǎn)頻繁訪問、網(wǎng)

絡(luò)時(shí)延要求高的實(shí)時(shí)在線類“熱數(shù)據(jù)”不適合“西算”，而離線分析、后臺(tái)加

工、存儲(chǔ)備份等離線類訪問頻率低、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延要求不高的“冷數(shù)據(jù)”以及介于

兩者之間的“溫?cái)?shù)據(jù)”，則更適合“西算”。雖然“東數(shù)西算”在網(wǎng)絡(luò)時(shí)延上的限

制使其不適用于時(shí)效緊迫型的數(shù)據(jù)應(yīng)用，但是“東數(shù)西存”“東數(shù)西渲”“東數(shù)

西訓(xùn)”，以及未來(lái)的“東云西庫(kù)”等對(duì)存力、算力要求高，但對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)效性要

求不高的應(yīng)用場(chǎng)景將成為“東數(shù)西算”未來(lái)應(yīng)用的重要支點(diǎn)。

一是“東數(shù)西存”應(yīng)用空間極其廣闊。數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展推動(dòng)海量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，這

些數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需要有強(qiáng)大的存力支持。從一般的統(tǒng)計(jì)來(lái)看，社會(huì)運(yùn)行所產(chǎn)

生的數(shù)據(jù)中，冷、溫、熱數(shù)據(jù)的占比分別為80%、15%、5%，其中冷數(shù)據(jù)

是存量最多的數(shù)據(jù)1。對(duì)于冷數(shù)據(jù)來(lái)講，計(jì)算不是常態(tài)，其最主要的需求還

“東數(shù)西算”只是“全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系”

的一個(gè)下轄概念，而后者旨在推進(jìn)技術(shù)、業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)融

合，實(shí)現(xiàn)跨層級(jí)、跨地域、跨系統(tǒng)、跨部門、跨業(yè)務(wù)的

協(xié)同管理和服務(wù)，其實(shí)現(xiàn)方式不是固定不變的。

1.鄔賀銓：東數(shù)西算實(shí)為“東數(shù)西存”如何處理冷熱數(shù)據(jù)值得研究

/dy/article/HDHNHS2G0512D3VJ.html

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CHAPTER1·東數(shù)西算對(duì)算力新基建的影響

是存儲(chǔ)。隨著“東數(shù)西算”工程的逐漸深入，內(nèi)蒙古自治區(qū)、甘肅省、寧夏回族自治區(qū)、貴

州省等樞紐節(jié)點(diǎn)省份存力規(guī)模將持續(xù)擴(kuò)大，為西部數(shù)據(jù)中心承接?xùn)|部“冷數(shù)據(jù)”“溫?cái)?shù)據(jù)”

夯實(shí)了基礎(chǔ)，其發(fā)展空間和發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

二是“東數(shù)西渲”應(yīng)用價(jià)值逐漸凸顯。隨著網(wǎng)絡(luò)游戲、影視媒體的快速發(fā)展，云游戲

XR、視頻制作等渲染視頻數(shù)據(jù)需求凸顯，完成大規(guī)模的視頻渲染離不開算力的支持，“東

數(shù)西算”工程的實(shí)施為這些渲染業(yè)務(wù)提供了良好的基礎(chǔ)能力支撐。隨著云計(jì)算技術(shù)的逐

漸成熟，渲染業(yè)務(wù)云化發(fā)展是大勢(shì)所趨，通過(guò)建立渲染云應(yīng)用平臺(tái)，業(yè)務(wù)需求方可以

將渲染任務(wù)快速提交到平臺(tái)，從而獲取算力、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)一體化資源，實(shí)現(xiàn)資源編排、調(diào)

度等的最優(yōu)匹配。

三是“東數(shù)西訓(xùn)”應(yīng)用潛力逐步釋放。隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，人工智能產(chǎn)業(yè)與

經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的結(jié)合日益緊密。面向指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的海量數(shù)據(jù)，想要有效激發(fā)數(shù)據(jù)資源

的價(jià)值，離不開高級(jí)人工智能算法和強(qiáng)大算力的支持。特別是針對(duì)大規(guī)模人工智能任

務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景下的復(fù)雜計(jì)算，東部算力資源的成本過(guò)高，為降低算力資源的使用成本，可

以將訓(xùn)練數(shù)據(jù)和訓(xùn)練任務(wù)調(diào)度至西部樞紐數(shù)據(jù)中心集群進(jìn)行上億級(jí)參數(shù)的大模型深度

學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)算網(wǎng)資源綜合成本最優(yōu)。

四是“東數(shù)西算”應(yīng)用前景非?？善?。隨著一批中西部地區(qū)數(shù)據(jù)中心建成投運(yùn)，國(guó)家高

性能計(jì)算環(huán)境進(jìn)一步完善，從試點(diǎn)走向規(guī)模應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)科學(xué)計(jì)算“東數(shù)西算”的基礎(chǔ)條

件日益成熟。一些算力需求巨大的科學(xué)計(jì)算應(yīng)用，如格點(diǎn)量子色動(dòng)力學(xué)、分子動(dòng)力學(xué)

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國(guó)家“東數(shù)西算”工程背景下新型算力基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展研究報(bào)告

模擬、材料計(jì)算、生物信息等開始探索適用于“東數(shù)西算”場(chǎng)景。如格點(diǎn)量子色動(dòng)力學(xué)

的大規(guī)模數(shù)值模擬，涉及場(chǎng)景多、應(yīng)用廣，是最耗費(fèi)計(jì)算資源的科研領(lǐng)域之一，其運(yùn)

算過(guò)程以及運(yùn)算后海量組態(tài)數(shù)據(jù)分析，就適合于東數(shù)西算場(chǎng)景。又如材料基因組工程

的各類高通量計(jì)算，每個(gè)計(jì)算任務(wù)之間無(wú)耦合，可以分配到任何可用節(jié)點(diǎn)，因此可以

充分利用超算互聯(lián)網(wǎng)連接的各超算中心的閑置資源。目前，中西部地區(qū)新建的數(shù)據(jù)中

心已經(jīng)開始面向全國(guó)科研用戶提供綠色普惠的高性能一體化算力服務(wù)。

總的來(lái)說(shuō)，“東數(shù)西存”“東數(shù)西渲”“東數(shù)西訓(xùn)”等應(yīng)用場(chǎng)景是推動(dòng)“東數(shù)西算”均衡發(fā)展的

有效途徑，通過(guò)對(duì)東西部算力、存力等資源供需關(guān)系的合理匹配，讓“東數(shù)西算”融入

到各個(gè)實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景中，賦能千行百業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

算力結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多元算力協(xié)同、算網(wǎng)一體化發(fā)展態(tài)勢(shì)

一是算力設(shè)施多元化布局加快推進(jìn)。一方面，“東數(shù)西算”工程布局空間跨度大，增加

了數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延，為有效解決這一問題，不僅需要高效靈活的東西部算力資源調(diào)度機(jī)

制，也需要對(duì)東西部各類算力資源，包括通用算力、智算算力、超算算力、邊緣算力

等的配比進(jìn)行優(yōu)化，算力設(shè)施的異構(gòu)化、多樣化供給需求將明顯增強(qiáng)。另一方面，智

能化正以前所未有的速度在我國(guó)重塑各行各業(yè)，人工智能應(yīng)用場(chǎng)景呈現(xiàn)出多元化、規(guī)

?；l(fā)展趨勢(shì)，除了通用算力，對(duì)智能算力的需求與日俱增。工信部《新型數(shù)據(jù)中心

發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃(2021-2023年)》提出，到2023年底，全國(guó)數(shù)據(jù)中心總算力超

過(guò)200EFLOPS，高性能算力占比達(dá)到10%。綜上，我國(guó)算力基礎(chǔ)設(shè)施迎來(lái)了大規(guī)模

需求的繁榮期，結(jié)合不同應(yīng)用場(chǎng)景需求的多元化布局將加快推進(jìn)。

二是算力網(wǎng)絡(luò)一體化格局加速形成?！度珖?guó)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》提出要構(gòu)建一體化的新型算力網(wǎng)絡(luò)體系，在通用算力方面，工信部數(shù)據(jù)顯

示，截至2021年底，我國(guó)在用數(shù)據(jù)中心機(jī)架總規(guī)模超過(guò)520萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架，平均上架

率超過(guò)55%。在智算算力方面，公開資料顯示，當(dāng)前全國(guó)智算中心已超過(guò)20個(gè)，主

要分布在東部和中部地區(qū)。在邊緣算力方面，我國(guó)還處于起步階段，但在工信部公布

的2021年國(guó)家新型數(shù)據(jù)中心典型案例名單中，已有12個(gè)邊緣數(shù)據(jù)中心入選。隨著“東

數(shù)西算”工程的推進(jìn)，以及多元算力適配與調(diào)度、算網(wǎng)融合等關(guān)鍵技術(shù)的突破，全國(guó)算

力網(wǎng)絡(luò)一體化格局將加速形成。

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CHAPTER1·東數(shù)西算對(duì)算力新基建的影響

產(chǎn)業(yè)鏈上下游集聚發(fā)展，生態(tài)體系逐步壯大完善

算力新基建產(chǎn)業(yè)鏈條長(zhǎng)、覆蓋門類廣、投資規(guī)模大、帶動(dòng)效應(yīng)強(qiáng)，“東數(shù)西算”工程將

推動(dòng)新建數(shù)據(jù)中心尤其是大型、超大型數(shù)據(jù)中心向中西部地區(qū)以及北上廣深等一線城

市周邊布局，同時(shí)帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)有效轉(zhuǎn)移集聚，促進(jìn)東西部數(shù)據(jù)流動(dòng)、價(jià)值傳遞。如

中科曙光近年來(lái)在重慶、太原等地積極布局，探索實(shí)現(xiàn)了“以算促用”、“以算帶動(dòng)創(chuàng)新”。

一方面，從中短期看將直接拉動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈上游和中游發(fā)展。“東數(shù)西算”工程的啟動(dòng)實(shí)施，將

直接拉動(dòng)新一輪數(shù)據(jù)中心建設(shè)投資，IDC基建率先受益。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自2022年以來(lái)，全

國(guó)10個(gè)數(shù)據(jù)中心集群中，新開工項(xiàng)目達(dá)到25個(gè)，數(shù)據(jù)中心規(guī)模達(dá)54萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架，帶

動(dòng)各方面投資超過(guò)1900億元2。網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是算力均衡布局的基礎(chǔ)，符合“東數(shù)西算”需

求的網(wǎng)絡(luò)特別是西部網(wǎng)絡(luò)建設(shè)將全面提速，加速光纖通信向全光網(wǎng)演進(jìn)。此外，在全

球數(shù)據(jù)激增和“雙碳”戰(zhàn)略的大背景下，“東數(shù)西算”工程對(duì)數(shù)據(jù)中心建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格，平

均上架率至少要達(dá)到65%以上，對(duì)PUE也提出了更高的要求，綠色、低能耗的數(shù)據(jù)

中心基建設(shè)備、邊緣計(jì)算等環(huán)節(jié)將迎來(lái)持續(xù)發(fā)展機(jī)遇，溫控散熱技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)升級(jí)。

另一方面，從長(zhǎng)期看將逐步壯大完善產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系?！皷|數(shù)西算”工程實(shí)施后將加速推

動(dòng)數(shù)據(jù)中心上游設(shè)備制造業(yè)和下游數(shù)據(jù)要素流通、數(shù)據(jù)創(chuàng)新型應(yīng)用和新型消費(fèi)產(chǎn)業(yè)等

集聚發(fā)展，西部地區(qū)有望吸引數(shù)據(jù)加工、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)內(nèi)容服務(wù)等偏勞動(dòng)密集型產(chǎn)

業(yè)落地。此外，隨著數(shù)據(jù)規(guī)模和算力水平的提升，將有效激發(fā)數(shù)據(jù)要素創(chuàng)新活力，培

育涌現(xiàn)出一批數(shù)據(jù)交易所、算力運(yùn)營(yíng)商、余熱利用經(jīng)銷商、綠色數(shù)據(jù)中心評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu)等

新模式新業(yè)態(tài)。

綠色低碳技術(shù)推廣應(yīng)用，清潔能源供給不斷加大

因此，不一定過(guò)度強(qiáng)調(diào)“東數(shù)西算”，面對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景，還可能有東數(shù)東算、南數(shù)北

算等模式，應(yīng)因地制宜。但無(wú)論哪種模式，都有著共同的目標(biāo)，一是促進(jìn)數(shù)據(jù)中心資

源最大化共享、流通和利用，二是通過(guò)數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)化布局，促進(jìn)國(guó)家碳達(dá)峰、碳

中和戰(zhàn)略實(shí)現(xiàn)。

2.國(guó)家發(fā)展改革委高技術(shù)司負(fù)責(zé)同志就“東數(shù)西算”投資建設(shè)進(jìn)展相關(guān)問題答記者問

/fggz/fgzy/shgqhy/202204/t20220425_1323056.html?code=&state=123

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國(guó)家“東數(shù)西算”工程背景下新型算力基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展研究報(bào)告

PUE值

要求

2017

2018

2019

2020

2021

2022年份

國(guó)家和地方政策對(duì)數(shù)據(jù)中心PUE值要求演變圖

一是數(shù)據(jù)中心綠色低碳發(fā)展。數(shù)據(jù)中心作為“東數(shù)西算”工程重要算力基礎(chǔ)設(shè)施，高能

耗是其顯著特征。面向“碳達(dá)峰”“碳中和”發(fā)展目標(biāo)，國(guó)家和地方持續(xù)出臺(tái)一系列政策,

進(jìn)一步規(guī)范了數(shù)據(jù)中心的能耗管理和PUE值，如圖所示，明確要求全國(guó)新建大型、超

大型數(shù)據(jù)中心平均電能利用效率(PUE)降到1.3以下，國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步降到1.25

以下，綠色低碳等級(jí)達(dá)到4A級(jí)以上。北京根據(jù)數(shù)據(jù)中心建設(shè)規(guī)模，將PUE準(zhǔn)入水平

分別設(shè)定為1.3、1.25和1.15。上海數(shù)據(jù)中心新建項(xiàng)目PUE控制在1.3以下，改建項(xiàng)

目控制在1.4以下，集聚區(qū)新建大型數(shù)據(jù)中心綜合PUE降至1.25以下。旨在有序推

動(dòng)數(shù)據(jù)中心綠色高質(zhì)量發(fā)展。

二是推動(dòng)清潔能源有效利用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年，我國(guó)數(shù)據(jù)中心年耗電量2161億千瓦時(shí)，約

占全國(guó)總用電量的2.6%。且我國(guó)當(dāng)前在用數(shù)據(jù)中心機(jī)架主要分布在北上廣及其周邊地

區(qū)，能源使用壓力巨大。從一體化大數(shù)據(jù)中心算力樞紐節(jié)點(diǎn)來(lái)看，內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏、貴

州等省份是我國(guó)清潔能源大省，除貴州擁有豐富的水電資源外，其他三地都是風(fēng)光資

源的“富集區(qū)”，“東數(shù)西算”工程實(shí)施，承接?xùn)|部算力需求的潛力，將大幅提升綠色能源

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CHAPTER1·東數(shù)西算對(duì)算力新基建的影響

的需求，提高西部地區(qū)的綠色能源消納水平。

三是節(jié)能減排實(shí)踐加速涌現(xiàn)。液冷、蓄冷、高壓直流、余熱利用、蓄能電站等技術(shù)應(yīng)用，以

及太陽(yáng)能，風(fēng)能等可再生能源利用，進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)中心能耗及碳排放。中科曙光經(jīng)

過(guò)十年研制成功的浸沒式相變液體冷卻技術(shù)可以將計(jì)算系統(tǒng)的PUE值降到1.04，達(dá)到

全球領(lǐng)先水平。建設(shè)運(yùn)營(yíng)綠色低碳數(shù)據(jù)中心實(shí)踐不斷涌現(xiàn)，百度云計(jì)算（陽(yáng)泉）中心

應(yīng)用市直供+HVDC、自研“零功耗”置頂冷卻單元及AI調(diào)優(yōu)技術(shù)，年均達(dá)到1.08。西

部（重慶）科學(xué)城先進(jìn)數(shù)據(jù)中心通過(guò)采用浸沒液冷、光伏發(fā)電、微模塊等技術(shù)，整體

綜合PUE低至1.14。

新老節(jié)點(diǎn)加快有序銜接，強(qiáng)化算力網(wǎng)絡(luò)智能調(diào)度

一方面，將加快新建算力設(shè)施和已有算力設(shè)施銜接配合。“東數(shù)西算”工程是一個(gè)讓算

力資源從過(guò)去的分散到相對(duì)集中，從個(gè)體運(yùn)營(yíng)到國(guó)家統(tǒng)籌的過(guò)程?！皷|數(shù)西算”不是單

圖片來(lái)源：《2021中國(guó)云數(shù)據(jù)考察報(bào)告》

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國(guó)家“東數(shù)西算”工程背景下新型算力基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展研究報(bào)告

“東數(shù)西算”工程是一個(gè)讓算力資源從過(guò)去的分散到相

對(duì)集中，從個(gè)體運(yùn)營(yíng)到國(guó)家統(tǒng)籌的過(guò)程。

純的覆蓋原有的算力設(shè)施，按照算力設(shè)施目前布局情況，除了“東數(shù)西算”

要建設(shè)的節(jié)點(diǎn)集群外，原來(lái)各個(gè)地方已經(jīng)有大量的數(shù)據(jù)中心、超算中心和

智算中心，將促進(jìn)新建和已有算力設(shè)施的有機(jī)融合。當(dāng)前，京津冀、長(zhǎng)三

角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內(nèi)蒙古、貴州、甘肅、寧夏、山東等地出臺(tái)了

一體化算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案，通過(guò)科學(xué)規(guī)劃布局，使國(guó)家數(shù)據(jù)中心的集群和

現(xiàn)有的各地各類型的算力設(shè)施統(tǒng)籌銜接和配合，從而形成合理分工、科學(xué)

聯(lián)動(dòng)、高效協(xié)作的機(jī)制。

另一方面，將推動(dòng)?xùn)|西部算力設(shè)施供需匹配和智能調(diào)度。“東數(shù)西算”要面

臨很多類型的數(shù)據(jù)處理需求，以及多樣化的業(yè)務(wù)需求，如何保證東數(shù)和西

算形成有效的供需匹配成為一個(gè)重要難題。如果沒有業(yè)務(wù)保障，算力設(shè)施

就無(wú)法發(fā)揮應(yīng)有作用，從而造成設(shè)施空置和能源空耗。算力設(shè)施供需匹配

將會(huì)在國(guó)家層面、省市級(jí)層面、企業(yè)層面、業(yè)務(wù)層面等多個(gè)層級(jí)開展面向

性能、面向價(jià)格、面向效益的多方面測(cè)算，從而形成真正的應(yīng)用需求供給

和可持續(xù)的勞動(dòng)力機(jī)制。進(jìn)一步地，作為“東數(shù)西算”未來(lái)的神經(jīng)中樞，算

力網(wǎng)絡(luò)的集中化調(diào)度是重中之重，有利于將所有的網(wǎng)絡(luò)資源包括帶寬資源

和云資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，實(shí)現(xiàn)算力網(wǎng)絡(luò)的云網(wǎng)協(xié)同。

數(shù)字技能水平要求提升，技能人才需求不斷凸顯

一方面，算力基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)?；G色化智能化趨勢(shì)明顯，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)人才短

缺。數(shù)據(jù)中心是數(shù)字技術(shù)創(chuàng)新的高地，隨著數(shù)據(jù)中心綠色低碳、智能運(yùn)營(yíng)、算

網(wǎng)調(diào)度等要求的不斷升級(jí)，將加大對(duì)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和人工智能等相關(guān)高

技術(shù)領(lǐng)域的人才需求。人社部中國(guó)就業(yè)培訓(xùn)技術(shù)指導(dǎo)中心的《新職業(yè)在線

學(xué)習(xí)平臺(tái)發(fā)展報(bào)告》指出，未來(lái)5年，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算產(chǎn)業(yè)人才缺口將高

達(dá)150萬(wàn)。掌握云架構(gòu)、云配置管理、IT基礎(chǔ)設(shè)備管理、信息安全、數(shù)據(jù)

中心綜合管理以及節(jié)能減排等技能人員成為未來(lái)數(shù)據(jù)中心最為搶手的技術(shù)

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CHAPTER1·東數(shù)西算對(duì)算力新基建的影響

10%15%20%

超10%的企業(yè)15%的企業(yè)超20%的企業(yè)

不具備數(shù)字化不了解如何進(jìn)行存在員工

的IT能力數(shù)字化轉(zhuǎn)型IT技能不足的問題

IDC《中國(guó)中小企業(yè)調(diào)查——企業(yè)數(shù)字化挑戰(zhàn)，2022》

領(lǐng)域人才。目前，就業(yè)與招工難在數(shù)據(jù)中心行業(yè)同時(shí)并存，數(shù)據(jù)中心權(quán)威機(jī)構(gòu)Uptime

Institute的報(bào)告顯示，調(diào)查的受訪人當(dāng)中，有一半表示目前很難找到空缺職位，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高

于2018年的38%；從企業(yè)端看，數(shù)據(jù)中心對(duì)復(fù)合人才需求巨大，很多求職者并不符合

招聘職位的要求，高等院校目前難以培養(yǎng)出足夠的技術(shù)人才。

另一方面，算力設(shè)施普及將加速各領(lǐng)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐，數(shù)字技能人才需求加大?！皷|

數(shù)西算”不僅有助于改善數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施不平衡的布局，而且有助于企業(yè)更好地提供云

存儲(chǔ)、云計(jì)算、數(shù)據(jù)工具、研發(fā)平臺(tái)、AI技術(shù)等服務(wù)，進(jìn)一步降低上云用數(shù)成本，加

快更多傳統(tǒng)企業(yè)及中小企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。數(shù)字化人才儲(chǔ)備是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵，當(dāng)

前中國(guó)勞動(dòng)力市場(chǎng)的數(shù)字化人才短缺。根據(jù)IDC《中國(guó)中小企業(yè)調(diào)查——企業(yè)數(shù)字化

挑戰(zhàn)，2022》報(bào)告顯示，超10%的企業(yè)不具備數(shù)字化的IT能力，15%的企業(yè)不了解

如何進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型，超20%的企業(yè)存在員工IT技能不足的問題?！稊?shù)字經(jīng)濟(jì)就業(yè)

影響研究報(bào)告》指出，2020年中國(guó)數(shù)字化人才缺口接近1100萬(wàn)。根據(jù)人社部發(fā)布的

相關(guān)報(bào)告測(cè)算，我國(guó)人工智能人才目前存在較大缺口，國(guó)內(nèi)供求比例為1∶10，供需

比例嚴(yán)重失衡。

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國(guó)家“東數(shù)西算”工程背景下新型算力基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展研究報(bào)告

CHAPTER2

算力新基建

呈現(xiàn)的10大挑戰(zhàn)和實(shí)踐

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CHAPTER2·算力新基建呈現(xiàn)的10大挑戰(zhàn)和實(shí)踐

2021年12月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》提出，到2025年，數(shù)字

經(jīng)濟(jì)邁向全面擴(kuò)展期，數(shù)字經(jīng)濟(jì)核心產(chǎn)業(yè)增加值占GDP比重達(dá)到10％。發(fā)展數(shù)字經(jīng)

濟(jì)，已經(jīng)成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略的重中之重。

發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)，算力又是重要支撐，算力作為核心生產(chǎn)力成為共識(shí)。2018年，中國(guó)科

學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究員張?jiān)迫岢鏊懔?jīng)濟(jì)概念，指出以計(jì)算為核心的算力經(jīng)濟(jì)

將成為衡量一個(gè)地方數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度的代表性指標(biāo)和新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的主要手段，算

力經(jīng)濟(jì)涵蓋算力基礎(chǔ)設(shè)施、算力資源、算力服務(wù)和算力應(yīng)用等產(chǎn)業(yè)。從中國(guó)信通院發(fā)

布的數(shù)據(jù)來(lái)看，在算力中每投入1元，帶動(dòng)3-4元經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出；算力發(fā)展指數(shù)每提高1

點(diǎn)，GDP增長(zhǎng)約1293億元。

數(shù)據(jù)來(lái)源：《中國(guó)算力發(fā)展指數(shù)研究報(bào)告》

同樣，將羅蘭貝格算力估算結(jié)果同IMD智能化水平評(píng)估結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)國(guó)家分類

結(jié)果基本吻合，從而證明人均算力與國(guó)家智能化水平正相關(guān)。

算力在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用越來(lái)越多，數(shù)據(jù)潛力才會(huì)不斷被挖掘，因此加快算力基礎(chǔ)設(shè)

施建設(shè)，優(yōu)化算力資源布局、支持跨區(qū)域算力網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)、靈活調(diào)度運(yùn)營(yíng)，提升算力應(yīng)

用強(qiáng)度至關(guān)重要。

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國(guó)家“東數(shù)西算”工程背景下新型算力基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展研究報(bào)告

一、算力基礎(chǔ)設(shè)施化保障資源多元供給

綜合來(lái)看，算力是硬件和軟件配合共同執(zhí)行某種計(jì)算需求的能力。算力服務(wù)是提供算

力的一種商業(yè)模式，是包括算力生產(chǎn)者、算力調(diào)度者、算力服務(wù)商以及算力消費(fèi)者在

內(nèi)的算力產(chǎn)業(yè)鏈上算力經(jīng)濟(jì)模式的統(tǒng)稱。

在加速算力服務(wù)核心技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展方面，未來(lái)需要加強(qiáng)算力網(wǎng)絡(luò)、基礎(chǔ)設(shè)施化、開放

應(yīng)用模型、云邊協(xié)同、云原生等算力服務(wù)核心技術(shù)布局，打造開放靈活的算力服務(wù)用

戶平臺(tái)，推動(dòng)算力經(jīng)濟(jì)供給側(cè)改革，激發(fā)算力服務(wù)的范式創(chuàng)新。

讓算力像水、電資源一樣隨取隨用，使算力服務(wù)成為一種公共服務(wù)，是61年前“人工

智能之父”約翰·麥卡錫的預(yù)測(cè)。但不同于標(biāo)準(zhǔn)化的電力，因?yàn)閿?shù)據(jù)來(lái)源、結(jié)構(gòu)存在多

樣性和復(fù)雜性，一些特定場(chǎng)景對(duì)計(jì)算能力的要求或者對(duì)計(jì)算特性的要求會(huì)越來(lái)越多，如

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CHAPTER2·算力新基建呈現(xiàn)的10大挑戰(zhàn)和實(shí)踐

AI服務(wù)、音視頻服務(wù)等場(chǎng)景有足夠的市場(chǎng)，顯然通用計(jì)算無(wú)法滿足其效率

需求。與此同時(shí)，企業(yè)為尋求更加敏捷、靈活和高效的應(yīng)用開發(fā)模式，以

加速應(yīng)用的創(chuàng)新和快速上市，如容器、微服務(wù)和DevOps，這些應(yīng)用開發(fā)

模式拉近了業(yè)務(wù)和計(jì)算平臺(tái)之間的聯(lián)系，應(yīng)用開發(fā)團(tuán)隊(duì)將定義基礎(chǔ)設(shè)施的

性能、可用性和規(guī)模，直接推動(dòng)計(jì)算平臺(tái)架構(gòu)的變革和創(chuàng)新。

算力基礎(chǔ)設(shè)施化并非易事，隨著多樣性技術(shù)路線的引入和發(fā)展，以

GPU、FPGA為代表的異構(gòu)計(jì)算與以ARM為代表CPU架構(gòu)的兼容性問題

更加突出，多樣性算力的標(biāo)準(zhǔn)化度量與輸出成為挑戰(zhàn)。不同算力平臺(tái)（超

級(jí)計(jì)算中心、云數(shù)據(jù)中心、智能計(jì)算中心）的技術(shù)方案、系統(tǒng)架構(gòu)、軟件

平臺(tái)、硬件設(shè)備、服務(wù)保障存在很大差異。

要加快算力基礎(chǔ)設(shè)施化進(jìn)程，需要多類算力基礎(chǔ)設(shè)施并行發(fā)展，保障算力

資源的多元供給，圍繞強(qiáng)化數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級(jí)、融合創(chuàng)新支撐來(lái)統(tǒng)籌布

局云數(shù)據(jù)中心、智能計(jì)算中心，超級(jí)計(jì)算中心等算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

1）算力服務(wù)能力是云數(shù)據(jù)中心的基石

云計(jì)算的推廣，使得算力得以普惠化。用戶按需采購(gòu)算力、存儲(chǔ)、帶寬即

可開展業(yè)務(wù)，可以將精力集中在拓展、開發(fā)新的應(yīng)用，專注于本行業(yè)的知

識(shí)創(chuàng)新，而不必在基礎(chǔ)硬件、系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、安全等需求上重復(fù)建設(shè)，也不

用擔(dān)心業(yè)務(wù)快速發(fā)展時(shí)受困于系統(tǒng)瓶頸。自此，不論是大中小型企業(yè)，亦

或是個(gè)人，都可以通過(guò)不同形式的云(IaaS、PaaS、SaaS)獲得需要的服務(wù)。

我國(guó)的云數(shù)據(jù)中心作為數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施的核心節(jié)點(diǎn)，這幾年飛速發(fā)展。云

數(shù)據(jù)中心不僅是算力的聚集地，還是數(shù)據(jù)應(yīng)用的發(fā)祥地，更是企業(yè)數(shù)字化

云計(jì)算的推廣，使得算力得以普惠化。用戶按需采購(gòu)

算力、存儲(chǔ)、帶寬即可開展業(yè)務(wù)，可以將精力集中在

拓展、開發(fā)新的應(yīng)用，專注于本行業(yè)的知識(shí)創(chuàng)新

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國(guó)家“東數(shù)西算”工程背景下新型算力基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展研究報(bào)告

轉(zhuǎn)型的根據(jù)地。益企研究院在實(shí)地考察8個(gè)國(guó)家算力樞紐節(jié)點(diǎn)、7個(gè)數(shù)據(jù)中心集群后

發(fā)現(xiàn)，算力基礎(chǔ)設(shè)施的使用效率，會(huì)直接影響到云服務(wù)商的創(chuàng)新能力和盈利能力。

全方位的計(jì)算力服務(wù)能力是云服務(wù)商競(jìng)爭(zhēng)力的基石，云服務(wù)商不斷優(yōu)化硬件基礎(chǔ)設(shè)施

提升算力效率，尤其在服務(wù)器產(chǎn)品層面，通過(guò)高計(jì)算密度提供高算力和能效比，通過(guò)

高速互聯(lián)技術(shù)提升集群的擴(kuò)展性，通過(guò)高度集成化設(shè)計(jì)、模塊化和冗余設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化交付

部署流程，通過(guò)高效率散熱系統(tǒng)打造綠色節(jié)能的集群系統(tǒng)。

在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部，基于云數(shù)據(jù)中心規(guī)模化優(yōu)勢(shì)，云服務(wù)商通過(guò)規(guī)?；?、定制化能力支

撐各項(xiàng)新型業(yè)務(wù)，將新的技術(shù)應(yīng)用于云服務(wù)器來(lái)適配云端業(yè)務(wù)場(chǎng)景，通過(guò)完善從底層

到應(yīng)用層的自研技術(shù)體系，不斷優(yōu)化硬件基礎(chǔ)設(shè)施提升算力效率，快速靈活對(duì)市場(chǎng)做

出反應(yīng)。

為通用算力輸出單元的CPU也走向多元化：ARM陣營(yíng)百花齊放。對(duì)云服務(wù)商而言，一

方面需要CPU有更強(qiáng)的核心和更多的核心數(shù)，另一方面需要不同的CPU滿足客戶多

元化細(xì)分場(chǎng)景的需求，都與效率有著密不可分的關(guān)系。最大的變化是，在自主可控的

大潮推動(dòng)下，中國(guó)“芯”力量正在崛起，國(guó)產(chǎn)CPU龍頭海光信息成功登陸科創(chuàng)板，成為

2022年半導(dǎo)體領(lǐng)域知名的IPO事件，海光、龍芯、飛騰等產(chǎn)品的技術(shù)成熟度和應(yīng)用

范圍正在追趕主流。

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CHAPTER2·算力新基建呈現(xiàn)的10大挑戰(zhàn)和實(shí)踐

從數(shù)字中國(guó)萬(wàn)里行的洞察中發(fā)現(xiàn)，云數(shù)據(jù)中心完成多元算力的布局，但多元算力的多

元的開發(fā)生態(tài)體系相對(duì)獨(dú)立，應(yīng)用的跨架構(gòu)開發(fā)和遷移困難，亟需通過(guò)開源、開放的

方式建立可屏蔽底層硬件差異的統(tǒng)一異構(gòu)開發(fā)平臺(tái)。

在數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施層面，新基建、雙碳、東數(shù)西算，每年都有新熱點(diǎn)，背后的指導(dǎo)

思想則是一以貫之，兼顧效率與均衡、可持續(xù)的發(fā)展。從國(guó)家戰(zhàn)略層面來(lái)說(shuō)，希望通

過(guò)建設(shè)高效集約、普適普惠的新型基礎(chǔ)設(shè)施，推動(dòng)計(jì)算力向綠色化和集約化方向加速

演進(jìn)。

2）智算中心成為新熱點(diǎn)

人工智能需要海量的計(jì)算資源和存儲(chǔ)空間，再加上非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的大爆發(fā)以及AI算法

的快速演進(jìn)，對(duì)傳統(tǒng)計(jì)算范式造成了巨大的沖擊，很多特定計(jì)算任務(wù)開始涌現(xiàn)，且需

要在并行度、吞吐量和時(shí)延上做到極致。

無(wú)論是智慧城市還是智能制造、無(wú)人駕駛、數(shù)字孿生等場(chǎng)景，除了要有數(shù)據(jù)支撐以外，還

要和各領(lǐng)域、各場(chǎng)景的知識(shí)模型、機(jī)理模型甚至物理模型相疊加，形成基于人工智能

的新應(yīng)用和場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)。復(fù)雜模型、復(fù)雜場(chǎng)景勢(shì)必需要面向AI的算力基礎(chǔ)設(shè)施，即智算

中心，智能計(jì)算中心。

集約化成為“智算中心”算力基礎(chǔ)設(shè)施的趨勢(shì)，通過(guò)AI服務(wù)器把算力高密度地集中在一

起，解決了調(diào)度和有效利用計(jì)算資源、數(shù)據(jù)、算法等問題，同時(shí)減少閑置浪費(fèi)，通過(guò)

算力共享模式，大幅降低AI算力成本，支持更廣泛的AI創(chuàng)新研究和應(yīng)用。作為城市

級(jí)公共算力平臺(tái)，智算中心支撐類似大模型訓(xùn)練等大算力需求，滿足區(qū)域內(nèi)政府、企

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國(guó)家“東數(shù)西算”工程背景下新型算力基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展研究報(bào)告

業(yè)、高校等各類用戶的算力需求，以AI專用芯片為計(jì)算算力底座，使用算力單位略有

不同，集約化成為“智算中心”算力基礎(chǔ)設(shè)施的趨勢(shì)，通過(guò)AI服務(wù)器把算力高密度地集

中在一起，解決了調(diào)度和有效利用計(jì)算資源、數(shù)據(jù)、算法等問題，同時(shí)減少閑置浪費(fèi)，通

過(guò)算力共享模式，大幅降低AI算力成本，支持更廣泛的AI創(chuàng)新研究和應(yīng)用。作為城

市級(jí)公共算力平臺(tái)，智算中心支撐類似大模型訓(xùn)練等大算力需求，滿足區(qū)域內(nèi)政府、企

業(yè)、高校等各類用戶的算力需求，需要配備多元融合算力。以曙光5A級(jí)智算中心為例，其

通過(guò)分布式異構(gòu)并行體系結(jié)構(gòu)，搭載多類型芯片，實(shí)現(xiàn)全精度、多樣性算力供應(yīng)，滿

足包含數(shù)值模擬、AI訓(xùn)練、AI推理在內(nèi)的不同應(yīng)用場(chǎng)景需求。

目前智算中心發(fā)展尚處于初期階段卻發(fā)展迅速，智算中心圍繞模型算法來(lái)提供更好的

數(shù)據(jù)和算力支持，需要將算法、模型、算力三者有機(jī)融合起來(lái)，輸出AI的數(shù)據(jù)庫(kù)、AI

的模型、AI的開放平臺(tái)等多種AI產(chǎn)品，讓人工智能應(yīng)用透明化，為政府、企業(yè)和科

研院所提供普惠AI算力服務(wù)，真正支持?jǐn)?shù)字經(jīng)濟(jì)的技術(shù)創(chuàng)新、平臺(tái)創(chuàng)新、應(yīng)用創(chuàng)新、生

態(tài)創(chuàng)新和監(jiān)管創(chuàng)新。

3）超算2.0：賦能產(chǎn)業(yè)

超算算力是基于超級(jí)計(jì)算機(jī)等計(jì)算集群所提供的高性能計(jì)算能力，可進(jìn)行普通計(jì)算機(jī)

無(wú)法完成的工作，芯片以CPU為主，可含部分GPU加速器，以提供雙精度浮點(diǎn)數(shù)（64

位）計(jì)算能力為主。

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CHAPTER2·算力新基建呈現(xiàn)的10大挑戰(zhàn)和實(shí)踐

截至目前，已批準(zhǔn)建立的國(guó)家超級(jí)計(jì)算中心共有十所，分別是國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心、廣

州中心、深圳中心、長(zhǎng)沙中心、濟(jì)南中心、無(wú)錫中心、鄭州中心、昆山中心、成都中心。

而從2021年11月發(fā)布的中國(guó)TOP100的行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域趨勢(shì)圖和Linpack性能份額圖

來(lái)看，除了超算中心、人工智能、科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域之外，高性能計(jì)算逐漸在生物制藥、基

因測(cè)序、動(dòng)漫渲染、數(shù)字電影、數(shù)據(jù)挖掘、金融分析以及互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)等領(lǐng)域中擴(kuò)展。

電信

1%

工業(yè)/制造

1%

政府

1%

電子商務(wù)

1%

能源/石油

1%

教育科研

1%

互聯(lián)網(wǎng)

1%

算力服務(wù)

46%

金融

2%

科學(xué)計(jì)算

3%

短視頻

4%

云計(jì)算

5%

超算中心

24%

人工智能

9%

中國(guó)TOP100行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域機(jī)器Linpack市場(chǎng)份額圖（2021.11）

數(shù)據(jù)來(lái)源：《2021年中國(guó)高性能計(jì)算機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀分析與展望》

在應(yīng)用領(lǐng)域新增算力服務(wù)，充分反映了在大數(shù)據(jù)、人工智能算法和算力三駕馬車協(xié)同

配合時(shí)代中算力經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，算力的多樣化正成為高性能計(jì)算領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。

目前，國(guó)家也重視超算互聯(lián)網(wǎng)工程，整合多個(gè)超算中心包括云計(jì)算中心的軟硬件資源，平

衡算力的需求與供給，通過(guò)建設(shè)超算資源共享與交易平臺(tái)，支持算力、數(shù)據(jù)、軟件、應(yīng)

用等資源的共享與交易，同時(shí)向用戶提供多樣化的算力服務(wù)。

?28

國(guó)家“東數(shù)西算”工程背景下新型算力基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展研究報(bào)告

國(guó)家超級(jí)計(jì)算中心共有十所，分別是國(guó)家超級(jí)計(jì)算天

津中心、廣州中心、深圳中心、長(zhǎng)沙中心、濟(jì)南中心、無(wú)

錫中心、鄭州中心、昆山中心、成都中心

4）云邊融合邊緣?mèng)吆诵?/p>

邊緣計(jì)算可代表一類場(chǎng)景，基礎(chǔ)需求是算力盡量地靠近用戶。通常情況下，這

些需求可以通過(guò)固網(wǎng)、光纖等技術(shù)來(lái)滿足，但很多場(chǎng)景無(wú)法用“有線”來(lái)解

決，比如在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。

在不同場(chǎng)景下，人們對(duì)邊緣的理解不同，就運(yùn)營(yíng)商而言，一是從行政區(qū)劃

角度，從全國(guó)到省一級(jí)，再到地市級(jí)、縣鄉(xiāng)級(jí)，越遠(yuǎn)就相對(duì)越邊緣；另一

個(gè)角度是從運(yùn)營(yíng)商組網(wǎng)層面，從接入網(wǎng)到核心網(wǎng)，再到數(shù)據(jù)中心內(nèi)部，靠

近接入網(wǎng)的站點(diǎn)，就可定義為邊緣站點(diǎn)。

而從應(yīng)用的角度，除了大型數(shù)據(jù)中心以及云計(jì)算中心節(jié)點(diǎn)之外，都可以稱

作邊緣。比如從最接近用戶側(cè)的家用路由器或者工廠里的工控機(jī)，到園區(qū)

的計(jì)算以及數(shù)據(jù)處理設(shè)備，以及一些區(qū)域數(shù)據(jù)中心，都可以稱作邊緣的數(shù)

據(jù)中心。

無(wú)論是5G還是邊緣計(jì)算，主要目標(biāo)就是為行業(yè)用戶提供服務(wù)，尤其是算

力服務(wù)。

但中國(guó)的行業(yè)種類繁多，不同的應(yīng)用場(chǎng)景必然導(dǎo)致不同的算力需求，邊緣

計(jì)算的業(yè)務(wù)差異性大，這些差異性的業(yè)務(wù)在一個(gè)相對(duì)規(guī)模不是很大的匯聚

節(jié)點(diǎn)要去呈現(xiàn)，在一個(gè)資源相對(duì)有限的邊緣數(shù)據(jù)中心去滿足不同業(yè)務(wù)提出

的算力需求，需要邊緣數(shù)據(jù)中心的設(shè)備能夠盡量通用、開放。

這就需要積極構(gòu)建城市內(nèi)的邊緣算力供給體系，支撐邊緣數(shù)據(jù)的計(jì)算、存

儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)，滿足極低時(shí)延的新型業(yè)務(wù)應(yīng)用需求。引導(dǎo)城市邊緣數(shù)據(jù)中心與

變電站、基站、通信機(jī)房等城市基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)同部署，保障其所需的空間、電

?29

CHAPTER2·算力新基建呈現(xiàn)的10大挑戰(zhàn)和實(shí)踐

力等資源，需求牽引，在工信部發(fā)布的《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023

年）》中提到，深化協(xié)同，推動(dòng)新型數(shù)據(jù)中心與網(wǎng)絡(luò)協(xié)同建設(shè)，推進(jìn)新型數(shù)據(jù)中心集

群與邊緣數(shù)據(jù)中心協(xié)同聯(lián)動(dòng)，促進(jìn)算力資源協(xié)同利用，加強(qiáng)國(guó)際國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心協(xié)同發(fā)展。

5）算網(wǎng)協(xié)同算網(wǎng)融合

無(wú)論是邊緣數(shù)據(jù)中心間，邊緣數(shù)據(jù)中心與核心數(shù)據(jù)中心集群間的組網(wǎng)、還是不同算力

集群之間組網(wǎng)，提升算力網(wǎng)絡(luò)支撐能力，構(gòu)筑新型的算力網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施是推動(dòng)算力基

礎(chǔ)設(shè)施化的重要前提和舉措。強(qiáng)化算網(wǎng)的協(xié)同融合發(fā)展，優(yōu)化東西部數(shù)據(jù)資源的結(jié)構(gòu)，需

要一體化、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)中心集群和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同支撐。

從工信部在《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023年）》中提到的目標(biāo)來(lái)看，到

2023年底，全國(guó)數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模年均增速保持在20%左右，平均利用率力爭(zhēng)提升

到60%以上，總算力超過(guò)200EFLOPS，高性能算力占比達(dá)到10%。國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)

算力規(guī)模占比超過(guò)70%。新建大型及以上數(shù)據(jù)中心PUE降低到1.3以下，嚴(yán)寒和寒冷

地區(qū)力爭(zhēng)降低到1.25以下。國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)內(nèi)數(shù)據(jù)中心端到端網(wǎng)絡(luò)單向時(shí)延原則上小于

20毫秒。

這其中，算力網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)系統(tǒng)工程，包括算力供給、算力管理、算力服務(wù)等多個(gè)方面。

一方面要盡快補(bǔ)足算力樞紐節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)薄弱環(huán)節(jié)，另一方面，逐步建立算網(wǎng)協(xié)同聯(lián)動(dòng)

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國(guó)家“東數(shù)西算”工程背景下新型算力基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展研究報(bào)告

國(guó)家算力網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)系統(tǒng)工程，包括算力供給、算力

管理、算力服務(wù)等多個(gè)方面。一方面要盡快補(bǔ)足算力

樞紐節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)薄弱環(huán)節(jié)，另一方面，逐步建立算網(wǎng)

協(xié)同聯(lián)動(dòng)機(jī)制，推動(dòng)算力網(wǎng)絡(luò)需求和供給有效對(duì)接。

機(jī)制，推動(dòng)算力網(wǎng)絡(luò)需求和供給有效對(duì)接。加快實(shí)現(xiàn)算力網(wǎng)絡(luò)高效、智能、敏

捷的調(diào)度與應(yīng)用。

算力網(wǎng)絡(luò)使能各行各業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，需要各方共同打造新架構(gòu)和底層技

術(shù)，構(gòu)建靈活敏捷的算力底座，打造泛在多維立體的算力網(wǎng)絡(luò)，來(lái)滿足算

力資源高效連接，按需分配，靈活調(diào)動(dòng)。

為此，可充分發(fā)揮我國(guó)的體制優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，提升自主創(chuàng)新能力。加快

算力網(wǎng)絡(luò)智能運(yùn)維和融合架構(gòu)等領(lǐng)域的創(chuàng)新突破，通過(guò)算力設(shè)施由東向西

布局，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)有效轉(zhuǎn)移，促進(jìn)中西部地區(qū)數(shù)據(jù)流通、價(jià)值傳遞，推

動(dòng)算力設(shè)施能效水平和綠色用能水平的提升。

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CHAPTER2·算力新基建呈現(xiàn)的10大挑戰(zhàn)和實(shí)踐

二、關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施的安全性要求

數(shù)字世界有多高效，可能也就有多脆弱。安全問題近些年變得愈演愈烈，勒索病毒與

黑客攻擊無(wú)時(shí)無(wú)刻不在進(jìn)行。受新冠疫情流行和全球數(shù)字化進(jìn)程加快的驅(qū)動(dòng)，一定程

度上因網(wǎng)絡(luò)開放度的提升和接口的增多，給勒索病毒提供了新的攻擊面。

2021年美國(guó)最大的成品油管道運(yùn)營(yíng)商科洛尼爾管道運(yùn)輸公司（ColonialPipeline）就

遭受病毒勒索，隨后，科洛尼爾主動(dòng)切斷了某些系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接，造成油料運(yùn)輸不正

常，導(dǎo)致東海岸45%的汽油、柴油等燃料供應(yīng)受到影響，最后公司無(wú)奈支付了500

萬(wàn)美元的贖金得以“釋放”。就在2022年3月，豐田汽車供應(yīng)商小島工業(yè)（KojimaIndustries

Corp）公司同樣受到“勒索軟件”攻擊，導(dǎo)致豐田在日本所有的14家工廠28條產(chǎn)線全

面停產(chǎn)，導(dǎo)致豐田當(dāng)月產(chǎn)能下降5%，損失上億美元。

當(dāng)惡意攻擊行為的攻擊面擴(kuò)大，客戶希望得到從芯片到安全OS、軟件接口、安全

應(yīng)用等業(yè)務(wù)的全流程、全生命周期的數(shù)據(jù)安全服務(wù)，基于硬件的可信執(zhí)行環(huán)境TEE

（Trustedexecutionenvironment）在云計(jì)算環(huán)境中成為趨勢(shì)，算力提供商正努力在

源頭上封堵可能存在的漏洞。

1、獨(dú)立的安全子系統(tǒng)

從算力基礎(chǔ)單元CPU來(lái)看，當(dāng)CPU的核心越來(lái)越強(qiáng)大，L3Cache的容量也一直在

成倍增長(zhǎng)。這些核心功能的持續(xù)進(jìn)步，容易讓人忽略，其安全特性也在不斷完善。

以AMD第三代EPYC處理器為例，其安全性建立在一個(gè)獨(dú)立的安全子系統(tǒng)之上，其

核心是CPU集成的安全協(xié)處理器，這是一個(gè)基于ArmCortex-A5的32位微控制

器。安全協(xié)處理器運(yùn)行一個(gè)安全的操作系統(tǒng)/內(nèi)核，安全的片外非易失性存儲(chǔ)(如SPI

ROM)保存固件和數(shù)據(jù)，提供安全密鑰生成和密鑰管理等加密功能，啟用經(jīng)過(guò)硬件驗(yàn)

證的引導(dǎo)。

在硬件驗(yàn)證的引導(dǎo)過(guò)程中，安全協(xié)處理器加載片上引導(dǎo)ROM，該ROM加載并驗(yàn)證片

外引導(dǎo)加載程序。引導(dǎo)加載程序在x86核心開始執(zhí)行BIOS代碼前驗(yàn)證BIOS，也驗(yàn)

證和加載安全協(xié)處理器使用的代碼以提供密鑰管理。

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國(guó)家“東數(shù)西算”工程背景下新型算力基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展研究報(bào)告

EPYC處理器的SME設(shè)計(jì)圖片來(lái)源：《2021中國(guó)云數(shù)據(jù)考察報(bào)告》

安全加密虛擬化(SecureEncryptedVirtualization，SEV)在云計(jì)

算時(shí)代的重要性不言而喻，它在虛擬機(jī)以及hypervisor之間提供強(qiáng)

加密隔離，根據(jù)虛擬機(jī)ID選擇活動(dòng)的加密密鑰。

在安全性方面，ConfidentialComputeArchitecture(CCA)，中文

名稱為機(jī)密計(jì)算架構(gòu)，這是一種基于架構(gòu)層面的安全防護(hù)能力，通

過(guò)打造基于硬件的安全運(yùn)行環(huán)境來(lái)執(zhí)行計(jì)算，保護(hù)部分代碼和數(shù)

據(jù)，免于被存取或修改，乃至不受特權(quán)軟件的影響。

?33

CHAPTER2·算力新基建呈現(xiàn)的10大挑戰(zhàn)和實(shí)踐

Arm機(jī)密計(jì)算架構(gòu)(左)，Android11和OpenSUSE引入的內(nèi)存標(biāo)簽擴(kuò)展技術(shù)(右)

圖片來(lái)源：《2021中國(guó)云數(shù)據(jù)中心考察報(bào)告》

為此CCA引入了動(dòng)態(tài)創(chuàng)建機(jī)密領(lǐng)域(Realms)的概念：一個(gè)安全的容器化執(zhí)行環(huán)境，支

持安全的數(shù)據(jù)操作，可將數(shù)據(jù)與hypervisor或操作系統(tǒng)隔離。Hypervisor的管理功

能由“領(lǐng)域管理器”(realmsmanager)承擔(dān)，而hypervisor本身只負(fù)責(zé)調(diào)度和資源分配。

使用領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)在于極大地減少了在設(shè)備上運(yùn)行給定應(yīng)用程序的信任鏈，操作系統(tǒng)在

很大程度上對(duì)安全問題變得透明，也允許需要監(jiān)督控制的關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用程序能夠在任

何設(shè)備上運(yùn)行。

在實(shí)際應(yīng)用中，內(nèi)存是非常容易被攻擊的一環(huán)，內(nèi)存安全也一直成為行業(yè)的關(guān)注點(diǎn)，如

何在內(nèi)存安全漏洞被利用之前就能發(fā)現(xiàn)問題，是提高全球軟件安全的重要一步。

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國(guó)家“東數(shù)西算”工程背景下新型算力基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展研究報(bào)告

2、從硬件直達(dá)云上的內(nèi)生安全能力

從數(shù)據(jù)中心的角度，需要實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)中心的防護(hù)到數(shù)據(jù)防護(hù)的一體化解決方案，這意

味著從數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)規(guī)劃到建造到使用和運(yùn)維，需要從生命周期安全、技術(shù)安全、管

理安全、安全運(yùn)維等多維度層面保證安全。

而從云平臺(tái)的角度，通過(guò)對(duì)計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安全、基礎(chǔ)軟件等軟硬件資源的統(tǒng)籌

管理，借助IaaS和PaaS的資源實(shí)現(xiàn)安全能力，發(fā)揮云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)物理安全、網(wǎng)

絡(luò)安全、應(yīng)用安全和數(shù)據(jù)安全。

尤其在2021年9月《國(guó)家數(shù)據(jù)安全法》頒布后，在如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流通和數(shù)據(jù)安全的

平衡方面，開始探索數(shù)據(jù)治理的新理念和新方法，從法律、技術(shù)、安全、制度等多個(gè)

角度，為部委、省市政府、央企等客戶系統(tǒng)性地推進(jìn)數(shù)據(jù)治理工程提供有效支撐與服務(wù)。

以數(shù)字中國(guó)萬(wàn)里行考察的數(shù)字大理蒼洱云平臺(tái)為例，該平臺(tái)通過(guò)物理安全、硬件安全、系

統(tǒng)安全、虛擬化安全建設(shè)，聚焦云平臺(tái)安全監(jiān)控和安全運(yùn)營(yíng)、身份訪問控制和全鏈路

數(shù)據(jù)保護(hù)，采用架構(gòu)服務(wù)器構(gòu)建可信云底座，構(gòu)建以“本質(zhì)+過(guò)程”的全棧云原生安全

防護(hù)體系，滿足大理州云上應(yīng)用系統(tǒng)安全防護(hù)需求。

圖片來(lái)源：《2021中國(guó)云數(shù)據(jù)考察報(bào)告》

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CHAPTER2·算力新基建呈現(xiàn)的10大挑戰(zhàn)和實(shí)踐

三、信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)化：國(guó)產(chǎn)化、自主化

從2020年開始，信創(chuàng)趨勢(shì)越發(fā)明確，站在用戶角度，信創(chuàng)落地最佳的方案是通過(guò)云

計(jì)算的方式，建立一云多芯的混合IT體系，同時(shí)基于信創(chuàng)平臺(tái)進(jìn)行可進(jìn)化云原生研發(fā)。

2021年，一個(gè)新的現(xiàn)象是全棧國(guó)產(chǎn)化云在政府、物流、金融、交通、電力等行業(yè)應(yīng)用

落地速度加快，為網(wǎng)絡(luò)信息體系建設(shè)提供完全自主可控的基礎(chǔ)支撐環(huán)境。國(guó)產(chǎn)化云采

用自主和安全的架構(gòu)體系搭建，從底層芯片、服務(wù)器的底層硬件與操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)

到云服務(wù)的全棧打通，整合集成、監(jiān)理、運(yùn)維、安全、項(xiàng)目管理等服務(wù)，既滿足行業(yè)

的數(shù)字化升級(jí)需求，還有效保證國(guó)家和企業(yè)云服務(wù)的安全性和可控性。

在自主可控的大潮推動(dòng)下，算力成為了企業(yè)發(fā)展的核心助力之一。基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)架

構(gòu)迭代中，中國(guó)“芯”力量開始登上舞臺(tái)，國(guó)產(chǎn)技術(shù)的成熟度和應(yīng)用程度正在提升，從

傳統(tǒng)的電腦到服務(wù)器，從芯到云，信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)化加速進(jìn)程中，“承上啟下“的適配作用不

可忽視，如果數(shù)字底