2021年5月24日，國家發(fā)展改革委、中央網(wǎng)信辦、工業(yè)和信息化部、國家能源局聯(lián)合發(fā)布《全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實施方案》，明確提出布局建設(shè)全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)國家樞紐節(jié)點，加快實施“東數(shù)西算”工程。其后，四部委又分別于2021年12月20日和2022年2月7日正式復(fù)函同意京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內(nèi)蒙古、貴州、甘肅、寧夏等地啟動建設(shè)國家算力網(wǎng)絡(luò)樞紐節(jié)點。至此，“東數(shù)西算”工程全面進入建設(shè)期。
顧名思義，“東數(shù)西算”工程就是把東部地區(qū)的非實時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)中心進行存儲、計算并反饋。其目的是希望構(gòu)建更綠色、更平衡和更高效的國家算力網(wǎng)絡(luò)體系，以滿足新時代各行各業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、數(shù)字技術(shù)與生活場景加速融合所帶來的海量計算、傳輸、存儲需求，最大化實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)綠色集約發(fā)展，推動資源統(tǒng)籌利用和西部數(shù)字經(jīng)濟建設(shè)。可以預(yù)見，“東數(shù)西算”工程未來將發(fā)揮與眾所周知的“南水北調(diào)”工程（建設(shè)國家高品質(zhì)水網(wǎng)）和“西電東送”工程（建設(shè)國家高品質(zhì)電網(wǎng)）相似重要作用和價值，并與西部發(fā)展、生態(tài)文明建設(shè)和雙碳戰(zhàn)略等當(dāng)前重大國策休戚相關(guān)，同步發(fā)展。
從整體上，“東數(shù)西算”工程將圍繞“五個一體化”的工程目標(biāo)建設(shè)：
網(wǎng)絡(luò)一體化。圍繞集群建設(shè)數(shù)據(jù)中心直聯(lián)網(wǎng)，建立合理網(wǎng)絡(luò)結(jié)算機制，增大網(wǎng)絡(luò)帶寬，提高傳輸速度，降低傳輸費用。圍繞集群穩(wěn)妥有序推進新型互聯(lián)網(wǎng)交換中心、互聯(lián)網(wǎng)骨干直聯(lián)點建設(shè)。
能源一體化。從國家雙碳戰(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)對好可再生能源波動性問題，擴大清潔能源市場化交易范圍，促進建立清潔能源消納的市場化機制。從整體規(guī)劃層面對數(shù)據(jù)中心集群進行統(tǒng)一能耗指標(biāo)調(diào)配。
算力一體化。在集群和城區(qū)內(nèi)部的兩級算力布局下，推動各行業(yè)數(shù)據(jù)中心加強一體化聯(lián)通調(diào)度，促進多云之間、云和數(shù)據(jù)中心之間、云和網(wǎng)絡(luò)之間的資源聯(lián)動，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)開放共享、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。試驗多方安全計算、區(qū)塊鏈、隱私計算、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、市場監(jiān)管等突發(fā)應(yīng)急場景，試驗開展“數(shù)據(jù)靶場”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)同機制。
回顧以往，建設(shè)國家級超級計算中心與基礎(chǔ)服務(wù)環(huán)境，我國已經(jīng)有了超過十年的積累，取得了令世界矚目的成就；在超大型數(shù)據(jù)中心和云計算平臺的建設(shè)上，一些基礎(chǔ)電信運營商、云服務(wù)商也積累了大量經(jīng)驗，在該領(lǐng)域已進入國際先進行列。但對照“東數(shù)西算”的預(yù)設(shè)目標(biāo)，面對更廣域、更多方參與和更高品質(zhì)要求下的數(shù)據(jù)和應(yīng)用流動場景，現(xiàn)有的技術(shù)儲備、工程建設(shè)水平、市場化等方面仍舊面臨著大量挑戰(zhàn)。
從筆者視角，“東數(shù)西算”工程能夠從以下三個方面發(fā)力，解決遇到的問題和挑戰(zhàn)。
一、通過“東數(shù)西算”解決算力分布式使用面臨的挑戰(zhàn)
“東數(shù)西算”工程最為顯著的特點就是提出了算力聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)，異地算力與網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作的實現(xiàn)思路。這種思路希望突破傳統(tǒng)計算與數(shù)據(jù)中心算力提供服務(wù)的限制，在目前已經(jīng)取得廣泛成功的大數(shù)據(jù)中心和云計算平臺上實現(xiàn)廣域擴展和頂層優(yōu)化。然而，算力資源傳統(tǒng)上來自計算與數(shù)據(jù)中心的內(nèi)部資源且集中部署和管理，要滿足算力一體化需求，需要算力的無縫分布式使用，業(yè)界目前還沒有成熟可靠的解決方案。計算的實施是建立在數(shù)據(jù)之上的，算力的流動首先應(yīng)完成高效的數(shù)據(jù)流動，需要更加完善和先進的數(shù)據(jù)平臺、服務(wù)與相關(guān)制度。技術(shù)層面，可以借鑒數(shù)據(jù)網(wǎng)格、數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)、廣域與分布式文件系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)驗，融合新型存儲介質(zhì)與體系架構(gòu)，推動新一代分布式數(shù)據(jù)訪問協(xié)議、存儲系統(tǒng)和基礎(chǔ)軟件（分布式數(shù)據(jù)庫、分布式文件系統(tǒng)）的演進。政策層面，則應(yīng)進一步加快推動數(shù)據(jù)要素市場制度建設(shè)，推動數(shù)據(jù)市場化交易模式的落地。
二、通過“東數(shù)西算”解決算力交付方式面臨的困境
在云服務(wù)中，算力作為一種IaaS資源被使用與管理。但是單一的云平臺調(diào)度范圍（區(qū)域）有限，過大的管理調(diào)度范圍將導(dǎo)致云業(yè)務(wù)交付無法確保服務(wù)質(zhì)量。無論是采用資源交付還是云服務(wù)交付都面臨困難。前者需要一體化的資源管理平臺，實現(xiàn)起來相對簡單，對用戶要求高；后者需要統(tǒng)一的云服務(wù)平臺，實現(xiàn)起來將引入更多的服務(wù)因素，難度更大。在這方面的探索上，超算互聯(lián)網(wǎng)正開展一些初步工作。“十四五”初期就啟動了“國家高性能計算環(huán)境的領(lǐng)域應(yīng)用平臺及服務(wù)體系”項目，構(gòu)建高速網(wǎng)絡(luò)連接無錫、廣州、北京、天津、深圳、長沙、青島等地的多個國家級超算中心，集成與研發(fā)跨超算資源管理環(huán)境、共性應(yīng)用函數(shù)庫與工具軟件，建立復(fù)雜力學(xué)體系與量子物理體系、生物與材料、環(huán)境治理與災(zāi)害防治三個重點領(lǐng)域的應(yīng)用資源集成與服務(wù)集成，探索跨中心的超算社區(qū)運行機制與快速響應(yīng)與協(xié)同機制?？绮煌嬎慵軜?gòu)之間的應(yīng)用有效部署仍是該項目面臨的挑戰(zhàn)和亟須完成的技術(shù)突破。同時，算力本身存在著位置分散、能力各異和動態(tài)變化的特征，導(dǎo)致算力存在度量困難，從而影響構(gòu)建算力使用的結(jié)算體系，進一步損害產(chǎn)業(yè)運轉(zhuǎn)。因此，做好算力感知、算力建模及算力評估刻不容緩，面向全網(wǎng)的算力資源（計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)），開展對各類算力資源的狀態(tài)、動態(tài)性及分布的分析、度量以及建模，實現(xiàn)基于干擾分析的算力資源評估，作為算力資源發(fā)現(xiàn)、交易、調(diào)度的依據(jù)。
三、通過“東數(shù)西算”解決算力使用面臨的安全問題
數(shù)據(jù)信息傳輸過程中，物理設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)安全、應(yīng)用安全、數(shù)據(jù)安全和信息安全等方面可能面臨多重風(fēng)險。而“東數(shù)西算”工程實現(xiàn)的算力資源開放使用則面臨更多的信息安全問題，算力資源從申請到使用再到結(jié)算清退，過程中至少跨越使用方和供給方的邊界，一旦有風(fēng)險，不僅導(dǎo)致算力使用方出現(xiàn)漏洞，也會引發(fā)算力供給方的隱患，從而給整個算網(wǎng)資源體系帶來風(fēng)險。因此，如何在數(shù)據(jù)開放共享、大范圍多方融合應(yīng)用的需求和場景下實現(xiàn)端到端的安全，需要技術(shù)突破和政策制定等多方面努力，例如：采用和部署內(nèi)生安全的基礎(chǔ)設(shè)施，合理規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)的安全區(qū)域以及不同區(qū)域之間的訪問權(quán)限，試驗多方安全計算、區(qū)塊鏈、隱私計算、數(shù)據(jù)沙箱等技術(shù)模式，做好網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢監(jiān)測。
算力設(shè)施是數(shù)字經(jīng)濟健康發(fā)展的底座，對推動數(shù)字經(jīng)濟健康發(fā)展作用巨大。有數(shù)據(jù)顯示，算力指數(shù)平均每提高1個百分點，數(shù)字經(jīng)濟和GDP將分別增長0.33%和0.18%。算力網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)理念已逐步在行業(yè)中達成共識?？梢灶A(yù)見，“東數(shù)西算”工程將為我國以數(shù)據(jù)為中心的產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來新的契機，并持續(xù)提升數(shù)據(jù)資產(chǎn)對于經(jīng)濟發(fā)展的貢獻度，帶動廣大西部地區(qū)參與智能化引導(dǎo)的數(shù)字經(jīng)濟浪潮當(dāng)中。盡管面臨上述一系列挑戰(zhàn)，隨著“東數(shù)西算”工程的逐步建設(shè)，大數(shù)據(jù)、云計算、高性能計算技術(shù)、新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、端到端安全技術(shù)，以及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)和政策法規(guī)的快速進步與完善，創(chuàng)新開放的業(yè)態(tài)和場景不斷涌現(xiàn)，未來將逐步實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與計算的一體融合，有效賦能數(shù)字經(jīng)濟。
顧名思義，“東數(shù)西算”工程就是把東部地區(qū)的非實時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)中心進行存儲、計算并反饋。其目的是希望構(gòu)建更綠色、更平衡和更高效的國家算力網(wǎng)絡(luò)體系，以滿足新時代各行各業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、數(shù)字技術(shù)與生活場景加速融合所帶來的海量計算、傳輸、存儲需求，最大化實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)綠色集約發(fā)展，推動資源統(tǒng)籌利用和西部數(shù)字經(jīng)濟建設(shè)。可以預(yù)見，“東數(shù)西算”工程未來將發(fā)揮與眾所周知的“南水北調(diào)”工程（建設(shè)國家高品質(zhì)水網(wǎng)）和“西電東送”工程（建設(shè)國家高品質(zhì)電網(wǎng)）相似重要作用和價值，并與西部發(fā)展、生態(tài)文明建設(shè)和雙碳戰(zhàn)略等當(dāng)前重大國策休戚相關(guān)，同步發(fā)展。
從整體上，“東數(shù)西算”工程將圍繞“五個一體化”的工程目標(biāo)建設(shè)：
網(wǎng)絡(luò)一體化。圍繞集群建設(shè)數(shù)據(jù)中心直聯(lián)網(wǎng)，建立合理網(wǎng)絡(luò)結(jié)算機制，增大網(wǎng)絡(luò)帶寬，提高傳輸速度，降低傳輸費用。圍繞集群穩(wěn)妥有序推進新型互聯(lián)網(wǎng)交換中心、互聯(lián)網(wǎng)骨干直聯(lián)點建設(shè)。
能源一體化。從國家雙碳戰(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)對好可再生能源波動性問題，擴大清潔能源市場化交易范圍，促進建立清潔能源消納的市場化機制。從整體規(guī)劃層面對數(shù)據(jù)中心集群進行統(tǒng)一能耗指標(biāo)調(diào)配。
算力一體化。在集群和城區(qū)內(nèi)部的兩級算力布局下，推動各行業(yè)數(shù)據(jù)中心加強一體化聯(lián)通調(diào)度，促進多云之間、云和數(shù)據(jù)中心之間、云和網(wǎng)絡(luò)之間的資源聯(lián)動，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)開放共享、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。試驗多方安全計算、區(qū)塊鏈、隱私計算、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、市場監(jiān)管等突發(fā)應(yīng)急場景，試驗開展“數(shù)據(jù)靶場”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)同機制。
回顧以往，建設(shè)國家級超級計算中心與基礎(chǔ)服務(wù)環(huán)境，我國已經(jīng)有了超過十年的積累，取得了令世界矚目的成就；在超大型數(shù)據(jù)中心和云計算平臺的建設(shè)上，一些基礎(chǔ)電信運營商、云服務(wù)商也積累了大量經(jīng)驗，在該領(lǐng)域已進入國際先進行列。但對照“東數(shù)西算”的預(yù)設(shè)目標(biāo)，面對更廣域、更多方參與和更高品質(zhì)要求下的數(shù)據(jù)和應(yīng)用流動場景，現(xiàn)有的技術(shù)儲備、工程建設(shè)水平、市場化等方面仍舊面臨著大量挑戰(zhàn)。
從筆者視角，“東數(shù)西算”工程能夠從以下三個方面發(fā)力，解決遇到的問題和挑戰(zhàn)。
一、通過“東數(shù)西算”解決算力分布式使用面臨的挑戰(zhàn)
“東數(shù)西算”工程最為顯著的特點就是提出了算力聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)，異地算力與網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作的實現(xiàn)思路。這種思路希望突破傳統(tǒng)計算與數(shù)據(jù)中心算力提供服務(wù)的限制，在目前已經(jīng)取得廣泛成功的大數(shù)據(jù)中心和云計算平臺上實現(xiàn)廣域擴展和頂層優(yōu)化。然而，算力資源傳統(tǒng)上來自計算與數(shù)據(jù)中心的內(nèi)部資源且集中部署和管理，要滿足算力一體化需求，需要算力的無縫分布式使用，業(yè)界目前還沒有成熟可靠的解決方案。計算的實施是建立在數(shù)據(jù)之上的，算力的流動首先應(yīng)完成高效的數(shù)據(jù)流動，需要更加完善和先進的數(shù)據(jù)平臺、服務(wù)與相關(guān)制度。技術(shù)層面，可以借鑒數(shù)據(jù)網(wǎng)格、數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)、廣域與分布式文件系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)驗，融合新型存儲介質(zhì)與體系架構(gòu)，推動新一代分布式數(shù)據(jù)訪問協(xié)議、存儲系統(tǒng)和基礎(chǔ)軟件（分布式數(shù)據(jù)庫、分布式文件系統(tǒng)）的演進。政策層面，則應(yīng)進一步加快推動數(shù)據(jù)要素市場制度建設(shè)，推動數(shù)據(jù)市場化交易模式的落地。
二、通過“東數(shù)西算”解決算力交付方式面臨的困境
在云服務(wù)中，算力作為一種IaaS資源被使用與管理。但是單一的云平臺調(diào)度范圍（區(qū)域）有限，過大的管理調(diào)度范圍將導(dǎo)致云業(yè)務(wù)交付無法確保服務(wù)質(zhì)量。無論是采用資源交付還是云服務(wù)交付都面臨困難。前者需要一體化的資源管理平臺，實現(xiàn)起來相對簡單，對用戶要求高；后者需要統(tǒng)一的云服務(wù)平臺，實現(xiàn)起來將引入更多的服務(wù)因素，難度更大。在這方面的探索上，超算互聯(lián)網(wǎng)正開展一些初步工作。“十四五”初期就啟動了“國家高性能計算環(huán)境的領(lǐng)域應(yīng)用平臺及服務(wù)體系”項目，構(gòu)建高速網(wǎng)絡(luò)連接無錫、廣州、北京、天津、深圳、長沙、青島等地的多個國家級超算中心，集成與研發(fā)跨超算資源管理環(huán)境、共性應(yīng)用函數(shù)庫與工具軟件，建立復(fù)雜力學(xué)體系與量子物理體系、生物與材料、環(huán)境治理與災(zāi)害防治三個重點領(lǐng)域的應(yīng)用資源集成與服務(wù)集成，探索跨中心的超算社區(qū)運行機制與快速響應(yīng)與協(xié)同機制?？绮煌嬎慵軜?gòu)之間的應(yīng)用有效部署仍是該項目面臨的挑戰(zhàn)和亟須完成的技術(shù)突破。同時，算力本身存在著位置分散、能力各異和動態(tài)變化的特征，導(dǎo)致算力存在度量困難，從而影響構(gòu)建算力使用的結(jié)算體系，進一步損害產(chǎn)業(yè)運轉(zhuǎn)。因此，做好算力感知、算力建模及算力評估刻不容緩，面向全網(wǎng)的算力資源（計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)），開展對各類算力資源的狀態(tài)、動態(tài)性及分布的分析、度量以及建模，實現(xiàn)基于干擾分析的算力資源評估，作為算力資源發(fā)現(xiàn)、交易、調(diào)度的依據(jù)。
三、通過“東數(shù)西算”解決算力使用面臨的安全問題
數(shù)據(jù)信息傳輸過程中，物理設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)安全、應(yīng)用安全、數(shù)據(jù)安全和信息安全等方面可能面臨多重風(fēng)險。而“東數(shù)西算”工程實現(xiàn)的算力資源開放使用則面臨更多的信息安全問題，算力資源從申請到使用再到結(jié)算清退，過程中至少跨越使用方和供給方的邊界，一旦有風(fēng)險，不僅導(dǎo)致算力使用方出現(xiàn)漏洞，也會引發(fā)算力供給方的隱患，從而給整個算網(wǎng)資源體系帶來風(fēng)險。因此，如何在數(shù)據(jù)開放共享、大范圍多方融合應(yīng)用的需求和場景下實現(xiàn)端到端的安全，需要技術(shù)突破和政策制定等多方面努力，例如：采用和部署內(nèi)生安全的基礎(chǔ)設(shè)施，合理規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)的安全區(qū)域以及不同區(qū)域之間的訪問權(quán)限，試驗多方安全計算、區(qū)塊鏈、隱私計算、數(shù)據(jù)沙箱等技術(shù)模式，做好網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢監(jiān)測。
算力設(shè)施是數(shù)字經(jīng)濟健康發(fā)展的底座，對推動數(shù)字經(jīng)濟健康發(fā)展作用巨大。有數(shù)據(jù)顯示，算力指數(shù)平均每提高1個百分點，數(shù)字經(jīng)濟和GDP將分別增長0.33%和0.18%。算力網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)理念已逐步在行業(yè)中達成共識?？梢灶A(yù)見，“東數(shù)西算”工程將為我國以數(shù)據(jù)為中心的產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來新的契機，并持續(xù)提升數(shù)據(jù)資產(chǎn)對于經(jīng)濟發(fā)展的貢獻度，帶動廣大西部地區(qū)參與智能化引導(dǎo)的數(shù)字經(jīng)濟浪潮當(dāng)中。盡管面臨上述一系列挑戰(zhàn)，隨著“東數(shù)西算”工程的逐步建設(shè)，大數(shù)據(jù)、云計算、高性能計算技術(shù)、新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、端到端安全技術(shù)，以及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)和政策法規(guī)的快速進步與完善，創(chuàng)新開放的業(yè)態(tài)和場景不斷涌現(xiàn)，未來將逐步實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與計算的一體融合，有效賦能數(shù)字經(jīng)濟。
