建设数字中国之二:政策支持算力基础设施建设,“东数西算”实现全国一体化大数据中心体系布局
2023-06-19 17:26:00 访问量:

来源:微信公众号 中国科技投资

导语:2023年,中共中央、国务院印发《数字中国建设整体布局规划》(以下简称“《规划》”),明确数字中国建设按照“2522”的整体框架进行布局,其中第1个“2”即夯实数字基础设施和数据资源体系“两大基础”。

《规划》指出,要夯实数字中国建设基础,重要在于打通数字基础设施大动脉。而数字基础设施又可以分为算力基础设施、网络基础设施、应用基础设施。

《规划》亦明确了算力基础设施发展方向,即“要从系统优化算力基础设施布局,促进东西部算力高效互补和协同联动,引导通用数据中心、超算中心、智能计算中心、边缘数据中心等合理梯次布局。”

算力基础设施是什么?哪些利好政策出台?

算力作为数字经济时代中最核心的生产力之一,它到底是什么?从字面意思来看,算力即计算能力,体现了对数据的处理能力,设备每秒运算的次数越多,算力就越大,代表计算能力越强。

有数据显示,算力规模越大,经济发展水平越高。国际数据公司、浪潮信息、清华大学全球产业研究院联合发布的《2021—2022全球计算力指数评估报告》显示,计算力指数平均每提高1点,数字经济和GDP将分别增长3.5‰和1.8‰。

然而,算力基础设施在狭义上是指提供算力资源的基础设施,主要以算力资源为主体,包括底层设施、算力资源、管理平台和应用服务等,涵盖超算中心、数据中心和智算中心等提供的多样性算力体系。广义上是指融算力生产、算力传输和IT能力服务为一体的ICT服务。

值得一提的是,算力基础设施也属于近年来火爆的“新基建”范畴。新基建包括信息基础设施、融合基础设施、创新基础设施,以数据中心、智能计算中心为代表的算力基础设施,就包含在信息基础设施当中。

为了发展算力基础设施,国家亦出台一系列相关政策,其中,较为重要的三大政策分别是《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》(以下简称“《目标纲要》”)、《关于加快构建全国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》(以下简称“《指导意见》”)、《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》”)。

《目标纲要》中提到“聚焦高端芯片、操作系统、人工智能关键算法、传感器等关键领域,加快推进基础理论、基础算法、装备材料等研发突破与迭代应用。加强通用处理器、云计算系统和软件核心技术一体化研发。”

具体来看,“加快构建全国一体化大数据中心体系,强化算力统筹智能调度,建设若干国家枢纽节点和大数据中心集群,建设E级和10E级超级计算中心。”

《指导意见》指出,加强全国一体化大数据中心顶层设计。其中,优化数据中心基础设施建设布局,加快实现数据中心集约化、规模化、绿色化发展;加快建立完善云资源接入和一体化调度机制,降低算力使用成本和门槛。

《指导意见》明确了发展目标是,到2025年,全国范围内数据中心形成布局合理、绿色集约的基础设施一体化格局。东西部数据中心实现结构性平衡,大型、超大型数据中心运行电能利用效率降到1.3以下。数据中心集约化、规模化、绿色化水平显著提高,使用率明显提升。公共云服务体系初步形成,全社会算力获取成本显著降低等。

为此,《指导意见》强调可以从以下几个方面入手。一是,创新大数据中心体系构建。统筹围绕国家重大区域发展战略,根据能源结构、产业布局、市场发展、气候环境等,在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝等重点区域,以及部分能源丰富、气候适宜的地区布局大数据中心国家枢纽节点。

二是,优化数据中心布局。其中,强化能源配套机制,探索建立电力网和数据网联动建设、协同运行机制,进一步降低数据中心用电成本。

三是,推动算力资源服务化。构建一体化算力服务体系,加快建立完善云资源接入和一体化调度机制,以云服务方式提供算力资源,降低算力使用成本和门槛;优化算力资源需求结构,以应用为导向,充分发挥云集约调度优势,引导各行业合理使用算力资源,提升基础设施利用效能。

《实施方案》的出台更是明确了在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝,以及贵州、内蒙古、甘肃、宁夏等地布局建设全国一体化算力网络国家枢纽节点,发展数据中心集群。国家枢纽节点之间进一步打通网络传输通道,加快实施“东数西算”工程,提升跨区域算力调度水平。

《实施方案》进一步说明了节点定位。对于京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝等用户规模较大、应用需求强烈的节点,重点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,满足重大区域发展战略实施需要。

对于贵州、内蒙古、甘肃、宁夏等可再生能源丰富、气候适 宜、数据中心绿色发展潜力较大的节点,重点提升算力服务品质和利用效率,充分发挥资源优势,夯实网络等基础保障,积极承接全国范围需后台加工、离线分析、存储备份等非实时算力需求,打造面向全国的非实时性算力保障基地。

在此背景下,2022年2月17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。

“东数西算”是通过构建数据中心、云计算、大数据一体化的新型算力网络体系,将东部算力需求有序引导到西部,优化数据中心建设布局,促进东西部协同联动。

算力基础设施发展遇到的挑战是什么?

目前,算力基础设施在发展中仍面临一些挑战,包括各地算力分布不均、需求不等,算力基础设施整体能耗和碳排放不容忽视,算力标识和度量尚未统一等。

首先,国内算力布局存在供需对接失衡,中西部地区算力过剩,应用需求不足,导致供大于需,“东数西算”模式尚未形成规模,造成资源闲置和浪费;未来十年,产业互联网将是算力市场的主要动力,但是当前的算力建设应用显然存在与产业互联网发展需求不匹配的情况,算力基础设施服务于传统行业的比例较低。

值得注意的是,有些地方出现过度超前部署的问题,为了追求排名或者国内影响力,片面追求性能效应,导致设施建成之后,当地需求严重不足,设备空转,进一步造成了巨大的资源浪费问题。把握好适度超前的“度”极为重要,“适度超前”不能变为“过度超前”,否则,可能与市场实际需求脱节,产生商用时间拉长、投资的投入产出比增大等问题。

其次,算力基础设施的发展能够带来人力的解放和生产效率的提升,加速实现碳排放和碳中和,但未来随着算力基础设施规模的不断增长以及人工智能等更高算力密度需求技术的普及,算力基础设施自身的能耗和碳排放也将带来不小的挑战。相关数据显示,到2030年,我国数据中心耗电量将超过3800亿千瓦时,若不采用可再生能源,碳排放量将超过2亿吨。因此,全国各地的人工智能计算中心、一体化大数据中心、超算中心等算力基础设施建设如火如荼,这要求各地在设计建设数据中心时,不仅要关注市场所需的算力场景和算力总量,还得重视相应的能耗和碳排放。

再次,算力标识和度量尚未统一,而算力的统一标识和度量需要考虑多重因素,在计算系统中,需要考虑精度、操作、指令、芯片、系统级的分层度量,不同的计算机对不同的应用有不同的适应性,因此很难建立一个统一的标准来比较不同计算机的性能。另外,随着边缘侧、终端侧业务的规模化部署落地,很多新的业务场景已经不满足于中心化的云计算模式,一些业务应用对网络时延提出了极高要求,同时数据安全方面也面临越发严格的政策监管。

最后,算力不同于水电,无法保存,但可实现调度。目前各地算力分布不均、需求不等,搭建全国统一的算力网络,可以帮助算力紧张的地区获取质优价廉的算力,同时还能避免机房空转,进一步提高算力的使用效率。

未来方向如何? 

为了解决算力分布不均的问题,6月5日,由工信部主办,中国信通院等承办的“算力创新发展高峰论坛”召开,在论坛上,中国信通院联合中国电信共同发布了我国首个实现多元异构算力调度的全国性平台——全国一体化算力算网调度平台(1.0版)。该平台的发布,有利于促进东部数字经济产业链向西部延伸拓展,同时将推动算力资源的精准配置和按需获取,有效降低算力能源消耗,助力区域协调发展和信息通信行业碳达峰、碳中和目标达成。

要实现算力基础设施高质量发展,还需要围绕多个方面切实推动相关工作。一是,统筹算力资源布局,各类算力基础设施需求各异,应分类引导、施策。从算力类型来看,对于满足国家、地方重大政务应用、科研需求的超算中心,应以“应用需求”为牵引开展建设和应用。

二是,加强算网协同技术研究和应用实践,深入探讨算网协同工作重点、难点和发展路径。加快网络优化和技术创新,联合应用方、设备供应商等产业界力量,通过标准的联合制定,开展技术研究和产业应用创新,形成更好的算力传输网络。开放算力市场,鼓励民间资本积极参与,形成竞争充分、服务优先、效率至上的算力市场,激发算力提供的水平以及算力消费的能力。

三是,提升算力基础设施关键技术研发能力,稳固产业链基础,包括基础软硬件自主研发,不同OS、固件、整机、芯片平台兼容性改善,促进各产品兼容性相关测试规范和标准的制定,并开展多元算力测试验证促进产业链成熟。

四是,关注绿色低碳算力,探索绿色节能低碳减排新技术。完善算力基础设施绿色低碳监管体系,逐步完善算力基础设施对于节能产品、节能系统、可再生能源以及碳使用管理等绿色低碳管理体系,大力开展节能降耗的算力基础设施关键技术的研发。

参考资料:

《2023年如何推进算力基础设施高质量发展?》—(《央广网》)

《算力基础设施的现状、趋势和对策建议》—(《中国信通院》)

《算力:数字经济的核心生产力》—(《新华网》)