孟祥飛（左）與團(tuán)隊(duì)成員在天河超級(jí)計(jì)算機(jī)機(jī)房察看運(yùn)行情況。

作者供圖

數(shù)字化、智能化時(shí)代背景下，超級(jí)計(jì)算作為電子信息技術(shù)發(fā)展的前沿引領(lǐng)，不斷驅(qū)動(dòng)自主信息技術(shù)創(chuàng)新，并以其強(qiáng)大的算力優(yōu)勢，通過數(shù)字化、智能化大力提升全要素生產(chǎn)率，成為構(gòu)筑新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展的關(guān)鍵動(dòng)量。

新質(zhì)生產(chǎn)力的特點(diǎn)是創(chuàng)新，關(guān)鍵在質(zhì)優(yōu)，本質(zhì)是先進(jìn)生產(chǎn)力。以云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等為代表的信息技術(shù)從根本上變革人類科技創(chuàng)新范式和生產(chǎn)生活方式，推動(dòng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命。超級(jí)計(jì)算機(jī)作為中國信息技術(shù)創(chuàng)新突破的代表性成果，歷經(jīng)幾十年發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了從每秒億次到千萬億次、億億次，再到百億億次的速度突破，系統(tǒng)帶動(dòng)了包括計(jì)算芯片、互聯(lián)通信技術(shù)、基礎(chǔ)操作系統(tǒng)以及應(yīng)用管理軟件的創(chuàng)新，推動(dòng)構(gòu)建國產(chǎn)自主信息技術(shù)創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈融合發(fā)展格局。

新質(zhì)生產(chǎn)力要高科技、高效能、高質(zhì)量，核心是大幅提升全要素生產(chǎn)率。超級(jí)計(jì)算在帶動(dòng)電子信息領(lǐng)域創(chuàng)新突破的同時(shí)，通過高性能計(jì)算、高效數(shù)據(jù)處理、敏捷人工智能創(chuàng)新，為重大創(chuàng)新突破、傳統(tǒng)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、綜合治理能力提升等提供強(qiáng)大動(dòng)力?？梢哉f，超級(jí)計(jì)算能夠廣泛賦能千行百業(yè)，從裝備制造到航空航天、從油氣能源到新能源新材料、從氣象環(huán)保到韌性城市、從生物醫(yī)藥到醫(yī)療健康等，在大幅提升全要素生產(chǎn)率中扮演著重要角色。

隨著生成式人工智能的發(fā)展，超級(jí)計(jì)算以單體最強(qiáng)大算力的顯著優(yōu)勢，結(jié)合行業(yè)規(guī)模數(shù)據(jù)和前沿算法，正在創(chuàng)造更多前所未有的應(yīng)用場景，從而引領(lǐng)生產(chǎn)要素的創(chuàng)新性配置，進(jìn)而重塑生產(chǎn)關(guān)系和勞動(dòng)方式，對(duì)人類生產(chǎn)方式、思想認(rèn)知、社會(huì)治理等帶來了變革性影響。

以超算創(chuàng)新

促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展

把握新質(zhì)生產(chǎn)力，首先要深刻認(rèn)識(shí)創(chuàng)新在新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展中的主導(dǎo)作用。從科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的一般規(guī)律看，關(guān)鍵環(huán)節(jié)的創(chuàng)新突破將帶來整個(gè)創(chuàng)新鏈的發(fā)展。

進(jìn)入新時(shí)代以來，我們?cè)诔?jí)計(jì)算機(jī)、人工智能等領(lǐng)域不斷取得重大戰(zhàn)略創(chuàng)新成果，而基于超級(jí)計(jì)算領(lǐng)域的異構(gòu)體系架構(gòu)創(chuàng)新，使中國形成了超級(jí)計(jì)算系統(tǒng)的自主信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)鏈。

例如，“天河”“神威”等超級(jí)計(jì)算機(jī)的創(chuàng)新突破，引育了飛騰、麒麟、海光、曙光、申威等基礎(chǔ)軟硬件與國產(chǎn)高速互聯(lián)通信等信創(chuàng)產(chǎn)品，形成一個(gè)涵蓋自主信息技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用的全產(chǎn)業(yè)鏈體系，構(gòu)建完成自主信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)生態(tài)，形成千億規(guī)模的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)集群，支撐培育新興智能產(chǎn)業(yè)。

圍繞超級(jí)計(jì)算在先進(jìn)制造研發(fā)、生物醫(yī)藥、油氣能源、新能源新材料開發(fā)等重大產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，中國進(jìn)一步打造產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域數(shù)字化創(chuàng)新鏈。例如，結(jié)合天津“先進(jìn)制造研發(fā)基地”定位及特色產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，國家超級(jí)計(jì)算天津中心以天河系列超級(jí)計(jì)算平臺(tái)為載體，在先進(jìn)制造研發(fā)領(lǐng)域構(gòu)建起“先進(jìn)材料研發(fā)+先進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)+先進(jìn)工藝優(yōu)化+先進(jìn)智能化運(yùn)維”的數(shù)字化創(chuàng)新鏈。

實(shí)踐證明，超級(jí)計(jì)算技術(shù)的創(chuàng)新突破，推動(dòng)國產(chǎn)芯片、網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)以及應(yīng)用管理軟件等產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展，推動(dòng)創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈深度融合，加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力，在更高水平上促進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展。

以算力發(fā)展

激發(fā)實(shí)現(xiàn)二次創(chuàng)新

去年底召開的中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議明確提出，要以科技創(chuàng)新推動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，特別是以顛覆性技術(shù)和前沿技術(shù)催生新產(chǎn)業(yè)、新模式、新動(dòng)能，發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力。超級(jí)計(jì)算作為國家科技發(fā)展制高點(diǎn)之一，正在從研究走向應(yīng)用，越來越多地與行業(yè)、場景深度融合，以蓬勃發(fā)展的算力激發(fā)諸多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)二次創(chuàng)新。

超級(jí)計(jì)算已廣泛應(yīng)用于航空航天、氣候氣象、人工智能等數(shù)十個(gè)領(lǐng)域，成為大到可以計(jì)算宇宙形成演化、小到能夠模擬原子組合的“算天、算地、算人”的“國之重器”。

在“算天”方面，超算助力解決氣候氣象與空氣污染等大氣物理、宇宙起源演化等天體物理重大基礎(chǔ)問題，助力推進(jìn)解決國產(chǎn)大飛機(jī)研發(fā)設(shè)計(jì)、載人航天工程實(shí)施等重大工程問題。

在“算地”方面，超算助力解決油氣能源開發(fā)中地下油藏分布、地下礦產(chǎn)分布的“小地球物理”和地質(zhì)演化等“大地球物理”應(yīng)用難題。

在“算人”方面，超算助力解密人類基因密碼、分子動(dòng)力學(xué)特征等。同時(shí)，大科學(xué)、大工程，特別是可控核聚變、“人造太陽”、深海一號(hào)、白鶴灘水電站、港珠澳大橋建設(shè)等取得成就，都離不開超級(jí)計(jì)算的貢獻(xiàn)。超級(jí)計(jì)算已成為支撐國家重大戰(zhàn)略需求，解決經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展重大問題的“超級(jí)利器”。

以數(shù)字?jǐn)?shù)值融合

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)增值

在當(dāng)今大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)量和算力呈爆炸性增長勢頭，數(shù)據(jù)已成為驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵生產(chǎn)要素，而充分釋放數(shù)據(jù)價(jià)值是發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的關(guān)鍵路徑之一。數(shù)據(jù)要素的戰(zhàn)略意義不僅在于掌握龐大的數(shù)據(jù)信息，還在于對(duì)這些含有重要社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)化處理，也就是在于提高對(duì)數(shù)據(jù)的“加工能力”，通過加工實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的增值。因此，獲取大數(shù)據(jù)與依托超級(jí)計(jì)算能力加工大數(shù)據(jù)，成為數(shù)據(jù)要素發(fā)展的核心。

發(fā)展超級(jí)計(jì)算、推動(dòng)應(yīng)用創(chuàng)新，我們既可以破解在關(guān)鍵信息技術(shù)領(lǐng)域遭遇的“卡脖子”難題，也能夠在大數(shù)據(jù)、人工智能等方面獲得領(lǐng)先優(yōu)勢。

長期以來，業(yè)內(nèi)形成了通過高性能科學(xué)與工程計(jì)算仿真、模擬來實(shí)現(xiàn)超算應(yīng)用創(chuàng)新的經(jīng)典模式，其核心在于“計(jì)算（數(shù)值）”。然而隨著大數(shù)據(jù)與人工智能發(fā)展，超算作為大規(guī)模數(shù)據(jù)匯集、處理、反饋中樞的作用日益凸顯，“數(shù)據(jù)（數(shù)字）”成為核心。因此，隨著計(jì)算范式深度迭代、數(shù)據(jù)范式快速發(fā)展，迫切需要基于超算構(gòu)建數(shù)字?jǐn)?shù)值融合裝置的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。由于超級(jí)計(jì)算機(jī)架構(gòu)變得日益復(fù)雜化和多樣化，這種融合不僅是能力的融合，而且是多層級(jí)設(shè)施、多樣性軟件、跨域性安全策略的系統(tǒng)性融合。

令人欣喜的是，中國科技工作者在上述領(lǐng)域已取得一系列成就。比如，圍繞超算數(shù)字?jǐn)?shù)值融合裝置，我們實(shí)現(xiàn)了“技術(shù)—平臺(tái)—應(yīng)用”的系統(tǒng)性突破，構(gòu)建了汽車虛擬碰撞平臺(tái)、飛行器數(shù)值風(fēng)洞、數(shù)值發(fā)動(dòng)機(jī)、數(shù)值反應(yīng)堆、數(shù)值抗震裝置等載體，并基于自主創(chuàng)新的“天河—東方石油地震勘探行業(yè)平臺(tái)”，推動(dòng)中國地震勘探處理業(yè)務(wù)向“云化”模式轉(zhuǎn)變，在國際上首次成功實(shí)施了“陸上寬頻寬方位高密度地震勘探關(guān)鍵技術(shù)與裝備”等項(xiàng)目，已服務(wù)于東方物探、大慶油田、中原油田等。再比如，“中國材料基因高通量計(jì)算融合裝置平臺(tái)”，實(shí)現(xiàn)多尺度自動(dòng)流程計(jì)算、萬級(jí)任務(wù)高并發(fā)等突破，實(shí)現(xiàn)材料、物理、裝備工程與計(jì)算、數(shù)據(jù)跨領(lǐng)域協(xié)同創(chuàng)新，已在合金、電池、催化等材料研發(fā)取得創(chuàng)新成效，并應(yīng)用于核聚變、航天裝備創(chuàng)新等。

以算力算法等融合

支撐生成式AI

近年來，生成式人工智能發(fā)展迅速，正在作為新型生產(chǎn)工具融入社會(huì)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)。

生成式人工智能以數(shù)據(jù)作為新生產(chǎn)要素、算力作為新基礎(chǔ)能源，通過人機(jī)協(xié)同新模式，以“勞動(dòng)者高技能化、勞動(dòng)資料智能化、勞動(dòng)對(duì)象多形態(tài)化”促進(jìn)了勞動(dòng)者、勞動(dòng)資料、勞動(dòng)對(duì)象及其優(yōu)化組合的質(zhì)變，推動(dòng)了生產(chǎn)要素創(chuàng)新性配置和全要素生產(chǎn)率大幅提升。

當(dāng)前，生成式人工智能以自然語言大模型為基礎(chǔ)，通過大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)、自然語言處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)手段，使機(jī)器具備了模仿、反饋人類思維的能力，將人工智能從“賦能者”提升為（潛在的）“協(xié)作者”，其日益提升的文本生成、數(shù)據(jù)分析、代碼生成、圖像生成等通用生成能力正空前廣泛地滲入生產(chǎn)、教育、工作等場景中，對(duì)生產(chǎn)方式、思想認(rèn)知、社會(huì)治理等帶來前所未有的影響。

算力、算法和數(shù)據(jù)是新一代人工智能的基礎(chǔ)支撐，而超級(jí)計(jì)算在算力、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面無疑單體最強(qiáng)。2023年5月，國家超算天津中心發(fā)布了百億億級(jí)智能計(jì)算開放創(chuàng)新平臺(tái)和國產(chǎn)中文大模型——天河天元，將超級(jí)算力、數(shù)據(jù)和算法融合，打造超算—智算多模態(tài)算力設(shè)施，建立智算服務(wù)體系，以算為媒、以智為介，深入對(duì)接各領(lǐng)域，支持各行業(yè)提高應(yīng)用實(shí)效、不斷產(chǎn)出重大標(biāo)志性應(yīng)用成果，共同打造國家級(jí)科技創(chuàng)新平臺(tái)，有力拓展國產(chǎn)融合算力應(yīng)用生態(tài)，支撐人工智能算力爆發(fā)式增長需求，促進(jìn)人工智能產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展。

天河天元大模型具有生成式智能的文本生成、語音生成、視頻生成全棧能力，已經(jīng)應(yīng)用于港口、海關(guān)、醫(yī)療、政府公共服務(wù)等國計(jì)民生重要領(lǐng)域。此外，國家超算天津中心還與有關(guān)方面聯(lián)合研發(fā)公安小智、港口PortGPT、環(huán)保清云、中醫(yī)靈樞等一批專業(yè)模型，它們?cè)趹?yīng)用中顯現(xiàn)出良好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)治理效能。

今年4月，國家超算互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)正式上線，把全國眾多超算中心連為一體，構(gòu)建起超算算力網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)平臺(tái)，打造國家算力底座，支撐新時(shí)代國家科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，應(yīng)對(duì)重大公共應(yīng)急需求。這無疑是中國科技創(chuàng)新和推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展的一座重要里程碑，是推動(dòng)新質(zhì)生產(chǎn)力加快發(fā)展的強(qiáng)大引擎。

（作者為國家超級(jí)計(jì)算天津中心天河應(yīng)用研發(fā)首席科學(xué)家，主要從事高性能計(jì)算、人工智能與超級(jí)計(jì)算融合技術(shù)研究）

中國科協(xié)科學(xué)技術(shù)傳播中心、陳嘉庚科學(xué)獎(jiǎng)基金會(huì)與本報(bào)合作推出

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