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中国工程院院士郑纬民:资源统筹赋能数字化发展
2022-04-07 15:04
  “东数西算”如何打造全国算力一张网

  自2021年5月底发布《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》以来,“东数西算”工程受到社会各界广泛关注。当前,随着8地算力网络国家枢纽节点获得正式批复,以及10个国家数据中心集群的规划,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”布局的背后,有很多问题值得思考。
  对于地方来说,枢纽节点目前建设进度如何?如何通过布局国家数据中心集群带动区域经济和相关产业链的发展?对于产业来说,哪些技术将获得突破?产业链中哪些产业将迎来“加速”发展?对于企业来说,如何搭乘“东数西算”的快车,具体布局自身的算力版图,抢占算力核心市场?对于投资者来说,“东数西算”投资机会在哪儿?哪个环节含金量最高?
  本期,我们与院士、专家、地方政府及企业家共同探讨这些问题背后的答案。
 
  中国工程院院士郑纬民:资源统筹赋能数字化发展
 
  中国战略新兴产业融媒体记者 卜文娟 杜壮

  “东数西算”工程可以充分利用西部广阔的空间资源、自然资源和电力资源,提升跨区域协同研发和应用能力。东部地区应用需求大、创新能力强,但土地水电等配套资源紧张;西部地区气候适宜能源丰富,但数字产业层次上有较大上升空间。
 
  平均上架率不低于65%,电能利用效率控制在1.25以内。
  这是“成渝枢纽”的天府数据中心集群、重庆数据中心集群给自己立下的起步区建设目标。作为“东数西算”的重点建设项目,他们将积极承接东部算力需求,高质量满足“东数西算”业务需要。
  除了成渝以外,京津冀、长三角、粤港澳大湾区、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等国家算力枢纽节点,也将在“东数西算”工程中激发数据活力。
  “超级计算系统对国民经济发展越来越重要,如应用于地震模拟、大气模拟和量子模拟等。把贵州、内蒙古、甘肃等西部地区的计算机器通过光纤电缆连接起来后对相关数据进行计算,可以实现资源统筹利用。”中国工程院院士、清华大学计算机科学与技术系教授郑纬民对《中国战略新兴产业》记者表示。
 
  西部主要建三类机器
  《“十四五”数字经济发展规划》要求,到2025年,数字经济迈向全面扩展期,数字经济核心产业增加值占GDP比重达到10%。数字经济产业的发展进入了加速期。数据中心作为计算、存储、传输海量数据的实体,逐渐转变为复杂性的聚集地,变成资源密集型、资本密集型、技术密集型产业。
  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。
  “东数西算”工程正式全面启动。
  随着国家数字经济的加速,我国东西部算力设施布局不平衡不充分的问题愈加凸显。《数据中心产业发展指数(2021)》显示,东部地区数据中心产业发展指数总体高于中西部和东北部地区。东部地区应用需求大、创新能力强,但土地水电等配套资源紧张;西部地区气候适宜能源丰富,但数字产业层次上有较大上升空间。
  “‘东数西算’是一个很好的新的计算模式,解决了东部西部的协调发展的问题,还促进了国民经济以及其他行业科学技术的发展。”郑纬民说。
  有需求就有发展。郑纬民表示,“计算的需求、存储的需求、国民经济的需求、国防的需求,还有科学技术等战略需求,对高性能机器、传统工业计算机、人工智能计算机提出了越来越高的要求。”
  而“东数西算”工程可以充分利用西部广阔的空间资源、自然资源和电力资源,提升跨区域协同研发和应用能力。郑纬民具体说道,内蒙古、宁夏、甘肃、贵州这4个西部地区建立“西算”的中心,京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝则可能不会大规模建设了。“尽可能把东部的数据运往西部算。”
  此外,在郑纬民看来,从硬件角度来说,在西部地区主要建立以下三类机器,第一是传统高性能机器,第二是人工智能处理问题机器,其中包括图像处理、决策支持、操作等,第三是性能好的存储器。
  这两批共8个节点的布局建设,定位不同,发挥的作用也有所不同。根据《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《方案》),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。
  郑纬民解释,数据通过网络运输需要一定的时间并且有延迟,一些及时性、实时性、实施性比较强的数据问题,还是要在东部地区处理。
 
  完整的算力网络需要城市直联网
  据了解,在8个算力枢纽内进一步规划设立了10个国家数据中心集群。
  其中,京津冀枢纽规划设立张家口数据中心集群。长三角枢纽规划设立长三角生态绿色一体化发展示范区数据中心集群和芜湖数据中心集群。成渝枢纽规划设立天府数据中心集群和重庆数据中心集群。粤港澳大湾区枢纽规划设立韶关数据中心集群,贵州枢纽规划设立贵安数据中心集群。宁夏枢纽规划设立中卫数据中心集群,甘肃枢纽规划设立庆阳数据中心集群,内蒙古枢纽规划设立和林格尔数据中心集群。
  而对于各数据中心集群,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指标控制在1.25以内,可再生能源使用率显著提升。
  《方案》指出,建设数据中心集群之间,以及集群和主要城市之间的高速数据传输网络,优化通信网络结构,扩展网络通信带宽,减少数据绕转时延。建立数据中心网络监测体系,推动数据中心与网络高效供给对接和协同发展。在国家枢纽节点内建立合理的网络结算机制,降低长途传输费用。围绕数据中心集群,稳妥有序推进国家新型互联网交换中心、国家互联网骨干直连点建设,促进互联网企业、云服务商、电信运营商等多方流量互联互通。
  郑纬民认为,东部的数据汇集器,西部的存储系统、HPC计算机和AI计算机以及连接东西部的光纤电缆的城市直联网缺一不可。但是他强调:“目前来看,跨超算中心协同研发和部署战略应用的能力亟需提升。”
  在他看来,光有数据、机器是不够的,数据是孤立的,想要形成完整的算力网络,连接东部和西部的光纤电缆的城市直联网尤为重要。
  据介绍,直联网采用144芯G.654e低损混合光纤,具有高速和大带宽特性,能够满足网络长远发展需求。G.654e低损混合光纤是以LCOS芯片为核心的WSS波长选择开关,实现自愈和智能调度。
  郑纬民认为,直联网依托于高速公路专用官网资源建设,高速路路段极少开挖及建设,管道独立,故障率极低,确保专线运营可靠。其运维成本是现有骨干网络运维成本的1/10,而它的网络资费约为三大运营商1/10。此外,城市直联网络比现有网络的传输速度快1/3以上,达到10毫秒/千公里。
 
  绿色低碳成为关键词
  近年来,我国数据中心在机架规模、市场规模、用电规模等方面均保持高速增长。在机架规模方面,其中在用电规模方面,过去十年间,我国数据中心整体用电量年均增速超过10%。2020年,我国数据中心的用电量约1500亿千瓦时,占全社会用电量的2%。
  郑纬民表示:“目前数据中心用电很厉害,并且还在不断地发展。”
  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,“东数西算”工程将起到非常积极的作用。
  据测算,到2021年,全国数据中心机架规模(标准机架为换算单位,以功率2.5千瓦为一个标准机架)达到543.6万架,较2020年增加27%;电能利用率(PUE)达到1.35,碳排放强度(CUE)为0.82。2021年,全国数据中心能源消耗达到2166亿千瓦时,较2020年增加44%,占全社会用电量的2.6%左右;二氧化碳排放量约1.35亿吨,较2020年增加3915万吨,占全国二氧化碳排放量的1.14%左右。
  而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。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。
  郑纬民表示,加大数据中心在西部布局,就是要利用西部地区的资源,提升绿色能源使用比例,同时通过技术创新、以大换小、低碳发展等措施,带动西部地区的发展。
  《新型数据中心发展三年行动计划(2021-2023年)》指出,用3年时间,基本形成布局合理、技术先进、绿色低碳、算力规模与数字经济增长相适应的新型数据中心发展格局。总体布局持续优化,全国一体化算力网络国家枢纽节点、省内数据中心、边缘数据中心梯次布局。技术能力明显提升,产业链不断完善,国际竞争力稳步增强。
  END
  来源:《中国战略新兴产业》原创文章
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