從1958年提出的“南水北調”到1986 年設想的“西電東送”，再到 1998 年開始醞釀的“西氣東輸”，中國通過探索和實踐分別實現了水、電、燃氣的南北調配、東西互濟，資源配置格局得以實現優化。這種跨區域資源調度以實現最優解的舉措并非先例，如今，“東數西算”工程盛大登場。這項工程遵循了資源調度邏輯，旨在優化供求格局和資源配置，雖有相似，但它與之前的大型工程仍有著明顯的不同。
最大的不同，就是來源于“東數西算”所調配的資源：算力。
從算力到算力網
當前，算力正在逐步成為一個新的衡量國家和地區經濟發展的重要指標。在電氣時代，電力作為重要的基礎資源，是經濟社會發展的動力保障，電力能否穩定、有效、快捷地獲取，在一定程度上決定了經濟社會能否良好運行。隨著人類社會邁入數字經濟時代，算力將扮演相似角色。
雖然目前受制于技術發展問題，算力還沒有像電力那樣對工業革命產生顛覆性的影響，但從云計算、工業互聯網和人工智能所發揮的價值來看，算力能帶來的改變難以估量。如今的電力已經成為經濟社會良好運行的“標配”，算力則成為了各行各業高精尖發展的“頂配”。
類比于電網為各類電氣電子設備提供電力，算力網絡是為數據的計算提供計算力服務的網絡。原有的計算力資源通過算力網絡實現整合優化，其可幫助原有各機構的算力資源實現共享、彈性按需調動，節省大量分布式邊緣節點的資產投資和運維成本。
從實驗室里的超級計算機到單位里的服務器、辦公電腦，再到個人手里的手機平板，算力遍布于我們生活的各個角落，已然成為了當下重要的生產資料。隨著技術的進步，物聯網正在走向成熟應用，產生的數據量越來越龐大，對計算資源及計算能力也提出了更高的要求。云計算在一段時間內曾充分滿足了物聯網終端設備的資源期待，但隨著市場和技術的發展，物聯網終端的數量飛速增長，設備不斷產生實時數據，而受制于能源、土地等因素，建設在東部沿海等發達地區的云計算數據中心的增長速度遠遠落后于數據處理需求的增速。幸運的是5G、全光網(網絡傳輸和交換過程全部通過光纖實現)、軟件定義網絡(Software Defined Network，SDN)等網絡技術的發展讓網絡傳輸不再是限制算力分發的瓶頸，在新技術的支持下，算力網絡應運而生：將算力資源信息通過網絡進行分發，在算力資源提供方與算力消費方之間搭建一個交易平臺。也正是依賴于技術革新和算力網絡模式的形成，“東數西算”擁有了技術上實現的可能。
搭建全國一體化算力網絡
我國發展算力網絡，需要建立大規模的數據中心作為載體，但建立數據中心不僅需要土地資源，還需要消耗大量電力資源。從算力需求分布來看，東部地區算力需求旺盛而西部算力需求不足。但東部地區卻面臨能耗指標緊張、電力成本高等問題，數據中心建設發展面臨瓶頸，樹挪死人挪活，西部地區資源充沛，不管是工業用地價格還是電價均具備成本優勢，至于綠色電力，西部地區更是具備豐富的風光電力資源。而啟動“東數西算”，有利于破解算力資源“一二線緊張，三四線充足”的局面，推動數據中心合理布局。
“東數西算”工程采取因地制宜模式，將后臺加工、離線分析、存儲備份等對網絡時延要求不高、訪問不頻繁的溫冷數據調度至發電低碳、用電低成本的西部，從而優化東部數據中心資源，以承接時延要求較高的熱數據計算。因而數據搬遷并不是簡單地全盤打包帶走，它有著更為豐富的內涵。京津冀、長三角、粵港澳大灣區、成渝4個節點，服務于重大區域發展戰略實施的需求，將進一步統籌好城市內部和周邊區域的數據中心布局。貴州、內蒙古、甘肅、寧夏4個節點，將打造成面向全國的非實時性算力保障基地，積極承接全國范圍的后臺加工、離線分析、存儲備份等非實時算力需求，并承擔本地實時性算力處理。
從供需關系的視角出發，“東數西算”工程需要推動算力基礎設施分級分類、梯度布局，引導非實時性溫冷數據西移，而實時性算力需求熱數據在東部地區實現綠色集約化布局，城區內部則作為算力“邊緣”端支撐金融、智慧電力等實時性要求極高的業務需求，讓需求與資源更好地匹配。
“東數西算”的說法是為了便于各行各業形象地理解這項工程，但在文件中的正式表述是“建設全國一體化算力網絡國家樞紐節點”。因此，“東數西算”的最終目標，是建立全國一體化算力網絡。“東數西算”工程需要實現算力樞紐間直連互聯、構建算力網絡，為未來算力資源跨區域靈活調配提供通道基礎;打通跨行業、跨地區、跨層級的算力資源，從而形成算力服務資源池，讓算力成為電力一樣的公共資源。
相互交織的算力網與電力網
計算的本質是把數據從無序變成有序，熵增過程一定需要能量的輸入，因此算力水平的提升會帶來用電水平的提升。隨著數字經濟的發展，算力增長將成必然趨勢，而算力的高耗能屬性決定了其對電力的依賴，據不完全統計，2020年全球發電量中，約5%用于計算能力消耗，而這一數字到2030年將有可能提高到15%～25%，電力與算力天然具有密不可分的關系。
電力基礎設施與算力基礎設施同是“一行帶百業”，分別顯示出宏觀經濟、數字經濟發展的“陰晴雨雪”，二者的發展形態呈現極為相似的演進路徑。
企業的單體數據中心以自建自用為主，缺乏布局規劃與建設標準，類似于早期企業的“自備電廠”或是UPS電源。數據中心集群依靠其集約型設施的規模效應，能夠向更多的對象提供算力服務，滿足部分缺乏自建算力設施能力的需求主體，類似于“電源基地”。算力網絡則是云網融合、算網融合趨勢下的新型網絡形態，通過數據中心集群間的網絡直聯形成算力資源統籌調配的管道，類似于“電網”。
在搭建好算力網絡基礎設施之后，算力網絡同樣需要經歷和電網類似的發展與變化。畢竟算力網絡并不是簡單地將算力直接在網絡中分發，它還需要與算力交易、網絡訂購等業務關聯起來，形成一個體系架構，才能解決供需匹配和算力交易兩個層面的問題。在供需匹配上，需要實時將用戶的需求與算力資源和網絡資源進行匹配以滿足不同用戶的需求。而在算力交易層面，涉及的又不僅僅是購買和用戶需求匹配的算力，也包括將相應計算結果及時反饋的網絡資源，這些環節的可靠運行，高效穩定的算力交易平臺必不可少。
算力網絡與電網有著相似的發展路徑，也有著相同的愿景：實現“雙碳”目標、為經濟社會穩定發展提供動力與支撐，正是這相同的愿景，讓兩者的未來交織在了一起。因此對數據中心電能利用效率的更高要求，將推動未來算力、電力在規劃、運行機制上相互融合、協同發展。中國通信工業協會數據中心委員會常務副理事長、中國IDC圈創始人 CEO黃超告訴本刊記者：“雖然目前電網和算力網絡是相互獨立建設、運行的兩套網絡，都是各自發展的，但在實際發展中算力網絡與電網相輔相成。
對于算力網絡來說，電網是穩定的基礎。只有具備了穩定的能源供給體系，數據中心、網絡設施等數字基礎設施才能穩定運行。對于電網來說，數據中心等數字基礎設施能耗的不斷攀升，給很多地區的供電都造成了壓力。算力網絡的進階形態可以通過協調分配不同地區的數據中心的算力，減少核心地區對電力的需求，這對電網的均衡和穩定有著積極的意義。”
數據中心集群不僅是電網大用戶，更是新型負荷主體，將有效提升可再生能源基地資源消納水平。黃超向記者解釋道：“數據中心本身具有較大的能源需求，同時也有儲能備用的要求。綠電消納的難題之一就是綠電的不穩定性，而數據中心的儲能體系可以很好地解決這一問題，綠電先進入儲能設施，出來后就是穩定的電力了。
從與電網的互動角度看，數據中心一方面具有儲能的能力，另一方面也有完備的輸電、供電設施，具備了與電網協作的可能。簡單來說，數據中心可以在用電低谷期存儲、消納包括綠電在內的剩余電力。在用電高峰期，反向供電，幫助電網提供更多的電力。在未來，很多地區的儲能型數據中心，不僅僅是本地的算力節點，也能成為本地的能源節點。”
在算力網絡發展過程中，綠色低碳的目標貫穿始終，不論是引入芯片封裝優化、處理器動態功耗調節、服務器液冷、數據中心節能等技術方案，還是從芯片、設備到數據中心進行端到端的系統級能效優化，有效降低數據中心PUE，都是為了實現“雙碳”目標，推動經濟社會可持續發展。中國信息通信研究院發布的《數據中心白皮書(2022年)》中提及了未來光伏、風電、儲能、鋰電池等綠色電力和供配電節能技術研發與應用在數據中心發展過程中也將不斷深入，數據中心綠色低碳技術研發和應用都將進一步發展。在這條發展前路上，少不了與電網的有機協同。
國家電網有限公司有關人士告訴本刊記者：“算力網的發展目標與電網特別是新型電力系統的特征是一脈相承的，新型電力系統的特點是清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開放互動，而算力網絡也需要建設一張安全可控、清潔低碳、靈活高效、智能開放的網。”電網與算力網上的主要企業也有著許多合作機會，比如數據中心企業與電力企業可以共同探索“數據中心+新能源+儲能”模式，既能助力西部地區新能源消納，也可以提高數據中心電力供應的穩定性，有效降低數據中心用電成本。數據中心不僅可以發展為負荷可變、可調的復合體，滿足電力系統靈活性調節需求，還可以在未來為新型電力系統運行提供算力支持。
現代化基礎設施體系的重要一環
如何在節能減排的約束框架下建設數字化基礎設施,即“東數西算”和數字產業當前最急需解答的課題。《全國一體化大數據中心協同創新體系算力樞紐實施方案》中強調“加強數據中心統籌規劃和規范管理，開展數據中心、網絡、土地、用能、水、電等方面的政策協同，促進全國范圍數據中心合理布局、有序發展。”
截至2022年年初，國內已建成的數據中心為500萬標準機架，整體算力達到130EFlops(每秒百億億次浮點運算)，并將以20%以上的速度持續增長。僅從數字上看，算力規模的增長非常樂觀，但是總量的增長并不能掩蓋分布的不均衡，北京、廣東、上海的算力規模位列前三，浙江、廣東、江蘇等東部省份的算力增速超過60%。算力需求大戶也主要集中在東部沿海一線城市和準一線城市。現階段看似需求與供給十分匹配，但東部沿海、一線城市和準一線城市的各類資源有限，能夠分配給數據中心的能源、土地、網絡等資源都會在不遠的將來見頂，如若不能未雨綢繆，那國內缺乏總體布局的算力結構勢必會損害中國數字經濟的整體效率。
扭轉和改變這種需求不均衡導致的低效狀況，無疑是一個循序漸進的系統性工程，“東數西算”本質上是一項長期規劃。既然和南水北調相提并論，“東數西算”工程的基建屬性不言而喻，如同傳統基建“西電東送”“西氣東輸”等國家級重大工程作為骨干通道支撐電力、天然氣等資源跨域流通與統籌調配一樣，將大型和超大型數據中心布局到可再生能源等資源相對豐富的西部地區，統籌調度東西部數據中心算力需求與供給，以實現全國算力、網絡、數據、能源的協同聯動。正因如此，我們看待全國一體化算力網絡的視角就不能執著于眼前的一年兩年會帶來多大量級的投資規模和怎樣的產業發展機遇。
2008年，為應對全球金融危機，國家推進大量基礎設施建設，依靠高鐵、高速、機場等設施搭建了一張遍布全國各地的交通運輸網絡。在這張運輸網絡的建設過程中，出現了各種各樣的雜音，甚至有人提出了“高鐵那么快有什么用”的質疑。但正是依靠這張網，2021年中國社會物流總額達335.2萬億元，日均業務量超過2.66億件，日均服務用戶超過5億人次;而國內物流也為國內電商的蓬勃發展奠定了堅實基礎，2011~2018年全國電商交易規模增速始終保持在10%以上。
長遠看來，“東數西算”工程將是一個更大時間尺度的整體性系統化工程，期間還有很多的現實問題需要解決，如果過度在意短期的產業紅利，反而容易撿了芝麻丟了西瓜。隨著“東數西算”實現國內經濟結構和算力布局的統籌優化，未來全國統一的算力網絡將推動產業數字化和數字產業化的轉型，催生出新技術、新產業、新業態和新模式，進而推進中國全體系化產業升級。
與算力網絡和電網息息相關的數字經濟，在當下成為世界各國應對新冠肺炎疫情沖擊、加快經濟社會轉型的重要選擇。世界各國加快新型基礎設施布局，以5G、人工智能、物聯網、工業互聯網、衛星互聯網為代表的新型信息基礎設施逐步成為全球經濟增長的新動能。2020年中國數字經濟規模達到39.2萬億元，占GDP比重達38.6%，保持9.7%的高位增長速度，更是穩定經濟增長的關鍵動力。算力網絡與電網是現代化基礎設施體系的重要組成部分，這兩張大網連接著未來數字經濟的各個環節，它們相互交織，共同構成數字經濟發展新的支撐。一代人有一代人的長征，織好這兩張網就是我們為下一次技術革命與經濟騰飛打下的堅強基石。
