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中國工程院院士鄭緯民:資源統籌賦能數字化發展
2022-04-07 15:04
  “東數西算”如何打造全國算力一張網

  自2021年5月底發布《全國一體化大數據中心協同創新體系算力樞紐實施方案》以來,“東數西算”工程受到社會各界廣泛關注。當前,隨著8地算力網絡國家樞紐節點獲得正式批復,以及10個國家數據中心集群的規劃,全國一體化大數據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”布局的背后,有很多問題值得思考。
  對于地方來說,樞紐節點目前建設進度如何?如何通過布局國家數據中心集群帶動區域經濟和相關產業鏈的發展?對于產業來說,哪些技術將獲得突破?產業鏈中哪些產業將迎來“加速”發展?對于企業來說,如何搭乘“東數西算”的快車,具體布局自身的算力版圖,搶占算力核心市場?對于投資者來說,“東數西算”投資機會在哪兒?哪個環節含金量最高?
  本期,我們與院士、專家、地方政府及企業家共同探討這些問題背后的答案。
 
  中國工程院院士鄭緯民:資源統籌賦能數字化發展
 
  中國戰略新興產業融媒體記者 卜文娟 杜壯

  “東數西算”工程可以充分利用西部廣闊的空間資源、自然資源和電力資源,提升跨區域協同研發和應用能力。東部地區應用需求大、創新能力強,但土地水電等配套資源緊張;西部地區氣候適宜能源豐富,但數字產業層次上有較大上升空間。
 
  平均上架率不低于65%,電能利用效率控制在1.25以內。
  這是“成渝樞紐”的天府數據中心集群、重慶數據中心集群給自己立下的起步區建設目標。作為“東數西算”的重點建設項目,他們將積極承接東部算力需求,高質量滿足“東數西算”業務需要。
  除了成渝以外,京津冀、長三角、粵港澳大灣區、內蒙古、貴州、甘肅、寧夏等國家算力樞紐節點,也將在“東數西算”工程中激發數據活力。
  “超級計算系統對國民經濟發展越來越重要,如應用于地震模擬、大氣模擬和量子模擬等。把貴州、內蒙古、甘肅等西部地區的計算機器通過光纖電纜連接起來后對相關數據進行計算,可以實現資源統籌利用?!敝袊こ淘涸菏?、清華大學計算機科學與技術系教授鄭緯民對《中國戰略新興產業》記者表示。
 
  西部主要建三類機器
  《“十四五”數字經濟發展規劃》要求,到2025年,數字經濟邁向全面擴展期,數字經濟核心產業增加值占GDP比重達到10%。數字經濟產業的發展進入了加速期。數據中心作為計算、存儲、傳輸海量數據的實體,逐漸轉變為復雜性的聚集地,變成資源密集型、資本密集型、技術密集型產業。
  近日,國家發展改革委、中央網信辦、工信部、國家能源局聯合印發通知,同意在京津冀、長三角、粵港澳大灣區、成渝、內蒙古、貴州、甘肅、寧夏等8地啟動建設國家算力樞紐節點,并規劃了10個國家數據中心集群。
  “東數西算”工程正式全面啟動。
  隨著國家數字經濟的加速,我國東西部算力設施布局不平衡不充分的問題愈加凸顯?!稊祿行漠a業發展指數(2021)》顯示,東部地區數據中心產業發展指數總體高于中西部和東北部地區。東部地區應用需求大、創新能力強,但土地水電等配套資源緊張;西部地區氣候適宜能源豐富,但數字產業層次上有較大上升空間。
  “‘東數西算’是一個很好的新的計算模式,解決了東部西部的協調發展的問題,還促進了國民經濟以及其他行業科學技術的發展?!编嵕暶裾f。
  有需求就有發展。鄭緯民表示,“計算的需求、存儲的需求、國民經濟的需求、國防的需求,還有科學技術等戰略需求,對高性能機器、傳統工業計算機、人工智能計算機提出了越來越高的要求?!?/div>
  而“東數西算”工程可以充分利用西部廣闊的空間資源、自然資源和電力資源,提升跨區域協同研發和應用能力。鄭緯民具體說道,內蒙古、寧夏、甘肅、貴州這4個西部地區建立“西算”的中心,京津冀、長三角、粵港澳大灣區、成渝則可能不會大規模建設了?!氨M可能把東部的數據運往西部算?!?/div>
  此外,在鄭緯民看來,從硬件角度來說,在西部地區主要建立以下三類機器,第一是傳統高性能機器,第二是人工智能處理問題機器,其中包括圖像處理、決策支持、操作等,第三是性能好的存儲器。
  這兩批共8個節點的布局建設,定位不同,發揮的作用也有所不同。根據《全國一體化大數據中心協同創新體系算力樞紐實施方案》(以下簡稱《方案》),對于京津冀、長三角、粵港澳大灣區、成渝等用戶規模較大、應用需求強烈的節點,重點統籌好城市內部和周邊區域的數據中心布局,實現大規模算力部署與土地、用能、水、電等資源的協調可持續,優化數據中心供給結構,擴展算力增長空間,滿足重大區域發展戰略實施需要。對于貴州、內蒙古、甘肅、寧夏等可再生能源豐富、氣候適宜、數據中心綠色發展潛力較大的節點,重點提升算力服務品質和利用效率,充分發揮資源優勢,夯實網絡等基礎保障,積極承接全國范圍需后臺加工、離線分析、存儲備份等非實時算力需求,打造面向全國的非實時性算力保障基地。
  鄭緯民解釋,數據通過網絡運輸需要一定的時間并且有延遲,一些及時性、實時性、實施性比較強的數據問題,還是要在東部地區處理。
 
  完整的算力網絡需要城市直聯網
  據了解,在8個算力樞紐內進一步規劃設立了10個國家數據中心集群。
  其中,京津冀樞紐規劃設立張家口數據中心集群。長三角樞紐規劃設立長三角生態綠色一體化發展示范區數據中心集群和蕪湖數據中心集群。成渝樞紐規劃設立天府數據中心集群和重慶數據中心集群?;浉郯拇鬄硡^樞紐規劃設立韶關數據中心集群,貴州樞紐規劃設立貴安數據中心集群。寧夏樞紐規劃設立中衛數據中心集群,甘肅樞紐規劃設立慶陽數據中心集群,內蒙古樞紐規劃設立和林格爾數據中心集群。
  而對于各數據中心集群,應抓緊完成起步區建設目標:數據中心平均上架率不低于65%。數據中心電能利用效率指標控制在1.25以內,可再生能源使用率顯著提升。
  《方案》指出,建設數據中心集群之間,以及集群和主要城市之間的高速數據傳輸網絡,優化通信網絡結構,擴展網絡通信帶寬,減少數據繞轉時延。建立數據中心網絡監測體系,推動數據中心與網絡高效供給對接和協同發展。在國家樞紐節點內建立合理的網絡結算機制,降低長途傳輸費用。圍繞數據中心集群,穩妥有序推進國家新型互聯網交換中心、國家互聯網骨干直連點建設,促進互聯網企業、云服務商、電信運營商等多方流量互聯互通。
  鄭緯民認為,東部的數據匯集器,西部的存儲系統、HPC計算機和AI計算機以及連接東西部的光纖電纜的城市直聯網缺一不可。但是他強調:“目前來看,跨超算中心協同研發和部署戰略應用的能力亟需提升?!?/div>
  在他看來,光有數據、機器是不夠的,數據是孤立的,想要形成完整的算力網絡,連接東部和西部的光纖電纜的城市直聯網尤為重要。
  據介紹,直聯網采用144芯G.654e低損混合光纖,具有高速和大帶寬特性,能夠滿足網絡長遠發展需求。G.654e低損混合光纖是以LCOS芯片為核心的WSS波長選擇開關,實現自愈和智能調度。
  鄭緯民認為,直聯網依托于高速公路專用官網資源建設,高速路路段極少開挖及建設,管道獨立,故障率極低,確保專線運營可靠。其運維成本是現有骨干網絡運維成本的1/10,而它的網絡資費約為三大運營商1/10。此外,城市直聯網絡比現有網絡的傳輸速度快1/3以上,達到10毫秒/千公里。
 
  綠色低碳成為關鍵詞
  近年來,我國數據中心在機架規模、市場規模、用電規模等方面均保持高速增長。在機架規模方面,其中在用電規模方面,過去十年間,我國數據中心整體用電量年均增速超過10%。2020年,我國數據中心的用電量約1500億千瓦時,占全社會用電量的2%。
  鄭緯民表示:“目前數據中心用電很厲害,并且還在不斷地發展?!?/div>
  在雙碳目標的引導和要求下,數據中心的節能減排勢在必行,“東數西算”工程將起到非常積極的作用。
  據測算,到2021年,全國數據中心機架規模(標準機架為換算單位,以功率2.5千瓦為一個標準機架)達到543.6萬架,較2020年增加27%;電能利用率(PUE)達到1.35,碳排放強度(CUE)為0.82。2021年,全國數據中心能源消耗達到2166億千瓦時,較2020年增加44%,占全社會用電量的2.6%左右;二氧化碳排放量約1.35億噸,較2020年增加3915萬噸,占全國二氧化碳排放量的1.14%左右。
  而我國數據中心能耗總量仍在高速增長,明顯高于世界平均水平。一方面是因為我國的數據中心建設規模增速較快;另一方面,我國的數據中心節能存在較大的提升空間。
  鄭緯民表示,加大數據中心在西部布局,就是要利用西部地區的資源,提升綠色能源使用比例,同時通過技術創新、以大換小、低碳發展等措施,帶動西部地區的發展。
  《新型數據中心發展三年行動計劃(2021-2023年)》指出,用3年時間,基本形成布局合理、技術先進、綠色低碳、算力規模與數字經濟增長相適應的新型數據中心發展格局??傮w布局持續優化,全國一體化算力網絡國家樞紐節點、省內數據中心、邊緣數據中心梯次布局。技術能力明顯提升,產業鏈不斷完善,國際競爭力穩步增強。
  END
  來源:《中國戰略新興產業》原創文章
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