一、国家算力大通道总体构想
（一）概念与框架
算力大通道的建设目标是促进全国范围内算力资源的一体化布局，实现算力资源在区域内以及跨区域的高效供给，满足不同行业和用户多样化的算力需求，并依托通道内数据中心、网络等设施建设，带动相关产业和创新应用的跨区域迁移，促进区域经济可持续发展。算力大通道不仅是算力资源的高效整合和协同调度，还涵盖数据中心、算力传输网络等设施的统筹规划布局与建设，以及推动算力相关产业的合理转移和创新应用等。算力大通道“三层两体系”的总体架构参见图1。
图1 算力大通道总体架构
1.算力资源供给层
算力资源供给层是算力大通道的技术底座，为计算任务的执行提供必要的算力、网络等硬件支撑，保障数据的高通量、安全传输以及计算结果及时反馈等，为上层算力资源调度运营提供基础性算网保障。
在算力方面，依托通用数据中心、智算中心、超算中心、量子中心等建设，提供不同类型、不同规模的算力资源，满足从日常数据处理到复杂科学计算等各类计算需求。基于多元算力的互联互通和资源协作机制，实现跨区域、跨行业的算力资源融合供给，使得算力资源的使用更加灵活和经济，提升计算效率和经济效益。在网络方面，通过强化国家算力枢纽节点的通信骨干定位，建设跨区域、多层次算力高速直连网络，实现省级、区域级等多级网络的更高效联通。同时，加快全光网络、5G、SRv6等先进网络技术推广应用，显著降低网络时延，实现数据快速可靠传输，进一步提升网络传输效率和安全性。
2.算力调度运营层
算力调度运营层是支撑算力大通道网络和算力资源动态感知、灵活调度、智能分配、全局监测的关键环节，是促进算力供需对接、运营管理、交易结算等业务顺利开展的核心组成部分，包括算力监测调度和算力运营两方面。
算力监测调度承担算力资源的全局监测、高效管理和优化分配等功能，通过打造算力监测平台、区域内算力调度平台、跨区域算力调度平台等，确保网络、算力、电力、应用等方面指标实时采集汇聚和统计分析，促进算力资源按需分配和灵活调度。算力运营专注于算力资源的市场化配置及价值实现，通过建立健全算力运营和交易平台，完善算力并网、算力交易撮合和算力服务等机制，促进算力供需的高效匹配、合规交易和充分利用。
3.算力资源应用层
算力资源应用层是支撑算力大通道相关产业协同，以及算力体系与电力体系协同的关键。通过算力资源与各行各业的深度融合应用，促进形成一个互联互通、高效协同的区域算力产业应用生态。算力资源应用层包括算产协同、数算协同和算电协同三个组成部分。
第一，算产协同。推动算力资源与产业深度结合。算力大通道的建设需求带动上游软硬件基础设施与配套设备、中游算力运营服务和下游数算应用服务产业向西部迁移，促进上中下游产业梯次配套、跨区域协同创新。同时，依托算力大通道提供的计算能力赋能传统产业产品设计、生产流程优化、服务效率提升等，加速中西部地区产业转型升级，带动传统产业数字化、智能化转型。
第二，数算协同。充分利用算力大通道算力资源，推动数据流通体系与算力支撑体系协同运行，促进算力、数据、算法融合发展，深化行业数据和算力协同应用，构建可信计算网络环境，促进不同主体之间开展安全可信的数据共享交换和流通交易。
第三，算电协同。算力节点与电力节点融合方面，通过构建算力节点“源网荷储”一体化体系，使算力节点成为新型电力系统结构下保障区域电网稳定的“压舱石”。在算力市场与电力市场融合方面，推动算力市场充分借鉴电力市场建设的成熟经验，促进算力价格与电力价格的交叉关联，实现算力与电力两个市场的双向对接。在算力网与电力网融合方面，借鉴电力网的布局、建设、调度等经验，充分融合算力网与电力网的区域特性和调度能力，开展跨省、跨区开展多时空尺度的算力与电力协同调度。
4.标准规范体系
算力标准规范体系是算力大通道建设的关键支撑，有利于促进技术合作，加速培育算力服务新业态，主要包括基础支撑、高性能计算、跨域调度、数算融合、算电协同和安全保障等。基础支撑类主要从通用、可靠性、可扩展性等方面明确全国一体化算力体系基本概念，提高软硬件设备的持久性、可靠性和可扩展性。高性能计算类主要从高性能计算系统架构、多元异构算力资源管理、算力服务普惠等方面明确各算力系统设计、适配、互联互通以及运营服务等要求。跨域调度类主要从资源管理、跨域管控调度、统一运营交易等方面提出跨域调度过程中算力资源注册、度量、标识、调度、匹配以及运营活动等要求。数算融合类主要从数据标识编码、数算应用、可信数据流通等方面提出多源异构数据与算力融合的接入、流通、应用、安全等要求。算电协同类主要从节能、规划、运营和绿色交易等方面规范算力与电力的同步规划、同步建设、同步应用要求。安全保障类主要从安全防护体系建设、管理、技术和运营等方面提出一体协同的安全防护能力建设要求。
5.安全保护体系
国家算力大通道建设必须以安全为基础，围绕管理机制、网络建设、数据中心设施、数据、电力和应用等各方面，强化一体协同的安全防护能力，增强各主体之间作业协同，实现算力大通道多层级的风险监测、统一指挥、快速处置、信息共享等安全防护目标。如采取入侵检测与防护、分布式安全服务管理、实时智能防护、安全软硬件国产化等措施确保算力大通道的网络、数据和算力运行安全，通过建设自主可控的一体化安全防护平台，实现攻击的高效检测与应对、异常和恶意流量以及数据包的快速检测，确保网络数据应用安全。
（二）总体定位
国家算力大通道总体定位于打造5个“大通道”，即面向数字时代的数字经济产业迁移的大通道、数据算力融合应用的大通道、算力电力协同创新的大通道、网络数据安全保障的大通道和数字经济国际合作的大通道。
1.数字经济产业迁移大通道
我国数字经济发展整体呈现“沿海强、内陆弱”的特点，推动形成类似电力网、高速公路网的纵横交错的国家算力大通道，充分发挥西部地区土地、人力、电力等成本优势，以普惠算力吸引东部数据到西部加工处理，推动东部人工智能模型训练、机器学习、视频渲染、离线分析、存储备份等业务向西部迁移，带动西部算力产业发展，实现数字经济时代区域经济的协调可持续发展。
2.数据算力融合应用大通道
依托算力大通道建设的跨区域算力调度体系可以实现多样化算力需求的高效匹配，通过感知可调度的通用算力、智能算力、超级算力等算力资源，优化算力共享分配和任务计算效率，实现将不同类型的算力、数据等资源高效精准地调度到有相应需求的资源节点中，促进算力与数据、算法的一体化应用，实现数据要素的协同优化、复用增效和融合创新，有助于培育新业态新模式，发挥数据要素的放大、叠加、倍增作用，提高全要素生产率。
3.算力电力协同创新大通道
算力大通道促进算力需求由东向西转移，有助于充分发挥西部地区丰沛的绿电资源优势，提升数据中心清洁能源使用率，推动西部地区由“瓦特”产业向“比特”产业转变。通过利用“源网荷储”等新型电力系统模式，建立算力和电力一体化双向调节机制，实现算力节点与电力节点在安全管控、节能降费等场景协同应用，提升算力电力生产端效率。通过电力网与算力网的“双网协同”，促进具有稳定、安全、经济的多时空尺度算力与电力调度协同优化，推动算力网与电力网在建设、协同调度方面实现协同创新和融合发展，实现算力与电力的双向奔赴。
4.网络数据安全保障大通道
构建算力大通道，必须立足全局，筑牢网络、数据、算力等安全底线。依托国家算力大通道建设，枢纽节点将进一步强化自主防护能力，建立起覆盖应急处置、安全监测、运行监控等全生命周期的安全保障体系，通过跨区域算力调度体系建设，促进非枢纽节点按照枢纽节点的安全标准建立统一的安全防范体系。同时，通过促进全国数据向西部汇聚，充分发挥西部地区战略纵深地带的区位优势，提升极端条件下保障我国网络数据安全的能力。
5.数字经济国际合作大通道
深入落实高质量共建“一带一路”倡议，算力大通道未来将延伸拓展到“一带一路”沿线国家和地区，探索开展离岸算力服务创新。一方面，充分发挥新疆、青海、甘肃、内蒙古等地的区位优势，面向中亚、西亚、中东输出算力资源，推动重庆、贵州、云南、广东、广西、海南等地面向南亚、东南亚等地提供算力供给服务，引导黑龙江等东北地区面向东北亚等地输出算力能力。另一方面，在沿海地区和内陆口岸等地区布局建设离岸算力网，在确保网络数据安全的前提下，提升跨境网络传输能力和国际数据通信服务能力，积极发展跨境算力贸易。
（三）布局原则
1.选择数字产业发达、算力需求旺盛区
在选择算力大通道节点时，应坚持需求导向，优先考虑在产业基础雄厚、算力需求旺盛等具有显著数字产业发展潜力的地区构建国家算力大通道主干节点，加快推动形成新的经济增长点。应着重考察该地区在政策支持、基础设施建设、人才储备、产业链完整性等方面是否具有良好的数字经济发展环境，是否具有强烈的数据处理和分析等计算需求等内容。具体而言，京津冀、长三角、粤港澳、成渝城市群等地区具备独特的经济地位和发展速度，算力需求尤为旺盛，应成为优先考虑的布局区域。此外，一些具有完善基础设施和产业发展环境，且具有巨大的算力需求和数字产业发展潜力的省会城市或区域中心也是重点范畴。
2.选择网络拓扑中心、算力产业链完备区
在全国网络拓扑结构中，一些地区地理位置独特，处于网络连接核心地位，拥有高度发达的信息通信网络，是数据流的重要交汇点。一些地区在硬件制造、软件开发、数据中心管理等方面具备较强的算力产业实力。选择此类地区作为算力大通道的承载点，相当于建立了算力大通道的“交通枢纽”，既能确保数据流和信息流的高效传输，满足各地区的计算需求，最大限度降低算力服务中因用户网络条件、地理区位等因素造成的不利影响，也能为这些地区带来更多的经济效益和技术创新机会，促进算力与经济发展良性互动。具体来说，在郑州、西安、武汉等中部地区城市，以及福州、长沙等国家级互联网骨干直联点，布局建设国家算力大通道，可推进此类地区强化算力资源供给能力，更好地满足东部地区算力需求。
3.选择清洁能源丰沛、绿色算力富集区
在国家“双碳”战略背景下，选择具备丰富清洁能源供给和适宜建设数据中心集群的西北、西南地区作为算力大通道的资源供给核心节点，能够显著节约用电成本，降低碳排放，推动绿色低碳发展，提升数据中心的集约化水平。同时，也有助于优化算力资源分布，促进数字产业在国内的均衡布局，统筹东西部产业发展，为广大的西部、东北部等地区创新、发展带来新机遇。
4.选择战略纵深腹地、安全防护屏障区
深入落实总体国家安全观，坚持以安全保发展、以发展促安全，立足我国算力总体发展安全格局，选择西部安全风险较低地区作为算力大通道更广阔的战略纵深安全保障空间。如在贵州、新疆、西藏等具有较大战略纵深、地理位置相对偏远，远离经济中心的地区建设数据中心，具备较低的地缘安全风险，有利于增强极端情况下的抗打击、抗风险能力，提升我国算力资源总体安全保障水平。
二、国家算力大通道的总体布局设想
结合“东数西算”工程以及全国一体化算力网建设进展，面向“十五五”期间人工智能创新应用带来的巨大算力需求，立足各地区发展基础及资源禀赋，提出构建国家算力大通道的总体布局设想，包括通道主干线、通道支线、算力调度枢纽、关键覆盖区和延伸辐射带。基于2023年第七次人口普查数据测算，国家算力大通道主干线和支线城市覆盖全国41个大型城市（300万人口以上），约58.8万亿GDP，3毫秒时延圈辐射全国100%的大型城市、98%以上的中小型城市（50万人口以上）和全国99%人口。
（一）主干线
国家算力大通道布局首先要贯通八大枢纽节点，同时带动风光水电等清洁能源丰富、区位优势突出、产业基础较好的非枢纽节点地区发展绿色算力，承接东部算力需求。算力大通道包括北线、中线、南线三条主干线（参见图2）。北线以京津冀为起点，连通河北、内蒙、山西、宁夏相关节点；中线以长三角为起点，连通安徽、河南、陕西、甘肃、青海，沿河西走廊贯通至新疆；南线以粤港澳大湾区为起点，连通广西、贵州、成渝，贯通至西藏。
图2 国家算力大通道主干线示意
（二）支线
面向所有省会城市、算力需求较为旺盛城市、地理枢纽城市，以及西部清洁能源丰富地区等建设算力大通道支线（参见图3）。支线将实现光传输网络覆盖，升级现有光传输设备，建设算力并网平台，推动这些地区算力并网，因地制宜构建算力调度平台、算力运营平台等，实现枢纽节点算力资源与城市算力需求的“多对一”供需匹配，通过提供丰富多样的可调度算力，促进存量算力资源消纳，推动构建统一度量、统一计费、统一交易、统一结算的算力运营机制，建立全流程算力服务新生态。
图3 算力大通道主干线和支线布局
（三）调度枢纽
推动建立“东中西部协同、节点内外联动”的算力调度体系。依托全国一体化算力网建设，充分发挥国家算力枢纽节点“算力高地”作用，立足枢纽节点起步区所在城市打造区域算力调度枢纽，率先实现枢纽节点内部算力统一高效调度，促进东西部枢纽节点间实现跨区域算力协同调度。鼓励节点外产业基础良好或绿电资源丰富的重点城市，积极对接区域算力调度枢纽，建立健全算力调度机制和配套设施，实现各类算力资源的灵活调度，带动当地算力产业发展，同时发挥引领示范作用，推动实现省内算力资源统一调度，对接联通全国一体化算力调度体系。
（四）关键覆盖区
算力大通道主干线和支线主要覆盖北京、上海、深圳、贵阳、芜湖、成都、重庆、庆阳、中卫、和林格尔、乌兰察布等数字经济产业发展高地和重要算力供给基地，以及西安、郑州、大同、巴州、哈密等区域优势明显或绿电资源丰富的城市或自治州。依托上述地区算力基础设施，以及各级算力调度枢纽的服务作用，算力服务可“以点带面”，辐射算力大通道主干线和支线周边地区，形成3ms时延算力服务圈的关键覆盖区，并促进算力相关产业发展。关键覆盖区的城市应拥有旺盛的算力需求、良好的数据中心建设基础或丰富的清洁能源。
（五）延伸辐射带
算力大通道联通京津冀、长江经济带和丝绸之路经济带内部主要城市，这些城市均具有较为丰富算力资源和独特的地理环境优势，可提升通道在东中西部的辐射带动作用，加强算力大通道的纵向连接能力，促进跨区域算力调度体系建设，扩大算力服务辐射的范围。
三、国家算力大通道建设的推进策略
坚持需求导向、目标导向的原则，综合考虑区位条件、绿电供应、算力成本等供给侧因素，网络时延、算力类型、应用场景等需求侧因素，以及枢纽节点与非枢纽节点高效协同等因素，分步骤、分阶段构建国家算力大通道，全面推动我国算力基础设施化建设。
第一，优布局，推试点。加快开展全国算力资源统计监测，摸清全国算力资源底数，积极推动跨区域算力调度体系建设，加快构建全国一体化的算力调度体系。科学评估并积极推动国家数据中心集群起步区范围拓展工作，加快促进非枢纽节点融入全国一体化算力网建设。面向“十五五”乃至2035年发展战略目标，开展我国算力体系总体规划研究，研究国家算力大通道北、中、南三线的最优路径、实施举措，明确国家算力大通道建设原则、建设目标、重点任务、保障措施等，围绕网络直连、算力监测调度、算电协同、数算协同、算网安全等重点领域，研究策划一批试点工程项目，推动算力计量、算力调度、算力结算、算电协同等领域标准规范制定及应用推广。
第二，促创新，强应用。开展算力领域基础性、战略性问题研究，促进算力经济与区域经济、能源经济的融合型理论创新。加强算力领域关键共性技术、前沿引领技术、现代工程技术研发，建设全国一体化算力网原型技术实验场，组建国家级算力网共性技术研发平台，促进跨区域算力调度与产业梯度有序转移有机协同，以算力大通道建设助推国家战略腹地建设和关键产业备份。有效应对人工智能创新应用对高质量算力供给的要求，强化国家算力枢纽节点“算力高地”作用，充分发挥西部绿电资源丰富地区优势，鼓励以城市“结对子”方式推动西部绿色算力供给与东部算力需求实现高效匹配对接，打造国家算力大通道建设样板，以点带面，发挥示范带动作用，加快建设北中南三条算力大通道。
第三，全联通，育生态。借鉴东西向的北线、中线、南线工程建设经验，将先进技术模式、建设模式、商业模式等推广应用到南北向的算力大通道建设，形成横跨东西、联通南北、纵横交错、全国一体的算力大通道。探索布局全国算力资源的统一管理机制，借鉴国家电网公司建设模式，探索组建国家算网公司，打造万亿级算力产业生态体系，促进算力经济高质量发展。推动“东数西算”工程持续“西进”，将算力基础设施建设沿着“一带一路”战略布局走向全球，实现算力与新能源、高铁、数字金融的协同出海，促进全球算力设施互联互通，面向全球提供算力服务、开展跨境算力贸易合作，助力打造全球数字命运共同体。
（原文刊发于《电子政务》2024年第11期，转发时有删减，参考文献略；作者：于施洋 国家信息中心大数据发展部主任、研究员，马骁 国家信息中心大数据发展部算力经济处研究实习员，郭明军 国家信息中心大数据发展部算力经济处处长、高级经济师，王蛟 深圳市数聚湾区大数据研究院工程中心规划咨询师，庾朝富 合肥综合性国家科学中心数据空间研究院副研究员）
