拓展應用場景澎湃強勁動力（科技名家筆談）

本文轉自：人民日報海外版

中國超算：

孟祥飛

《人民日報海外版》（ 2024年05月20日第 09 版）

超算助力港珠澳大橋建設。

圖爲該橋島隧工程段。

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超算助力神舟飛船返回艙精準着陸。

圖爲神舟十六號返回艙着陸後情景。

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超算助力油氣勘探開發。

圖爲中國油氣開發利器“深海一號”。

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“天河”是中國超算家族重要成員。

圖爲天河超算機房。

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作者孟祥飛肖像畫。

張武昌繪

孟祥飛（左）與團隊成員在天河超級計算機機房察看運行情況。

作者供圖

數字化、智能化時代背景下，超級計算作爲電子信息技術發展的前沿引領，不斷驅動自主信息技術創新，並以其強大的算力優勢，通過數字化、智能化大力提升全要素生產率，成爲構築新質生產力發展的關鍵動量。

新質生產力的特點是創新，關鍵在質優，本質是先進生產力。以雲計算、移動互聯網、大數據、人工智能等爲代表的信息技術從根本上變革人類科技創新範式和生產生活方式，推動新一輪科技革命和產業革命。超級計算機作爲中國信息技術創新突破的代表性成果，歷經幾十年發展，實現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，系統帶動了包括計算芯片、互聯通信技術、基礎操作系統以及應用管理軟件的創新，推動構建國產自主信息技術創新鏈、產業鏈融合發展格局。

新質生產力要高科技、高效能、高質量，核心是大幅提升全要素生產率。超級計算在帶動電子信息領域創新突破的同時，通過高性能計算、高效數據處理、敏捷人工智能創新，爲重大創新突破、傳統行業轉型升級、綜合治理能力提升等提供強大動力。可以說，超級計算能夠廣泛賦能千行百業，從裝備製造到航空航天、從油氣能源到新能源新材料、從氣象環保到韌性城市、從生物醫藥到醫療健康等，在大幅提升全要素生產率中扮演着重要角色。

隨着生成式人工智能的發展，超級計算以單體最強大算力的顯著優勢，結合行業規模數據和前沿算法，正在創造更多前所未有的應用場景，從而引領生產要素的創新性配置，進而重塑生產關係和勞動方式，對人類生產方式、思想認知、社會治理等帶來了變革性影響。

以超算創新

促進產業鏈發展

把握新質生產力，首先要深刻認識創新在新質生產力發展中的主導作用。從科技革命和產業變革的一般規律看，關鍵環節的創新突破將帶來整個創新鏈的發展。

進入新時代以來，我們在超級計算機、人工智能等領域不斷取得重大戰略創新成果，而基於超級計算領域的異構體系架構創新，使中國形成了超級計算系統的自主信創產業鏈。

例如，“天河”“神威”等超級計算機的創新突破，引育了飛騰、麒麟、海光、曙光、申威等基礎軟硬件與國產高速互聯通信等信創產品，形成一個涵蓋自主信息技術研發、生產、應用的全產業鏈體系，構建完成自主信息技術產業生態，形成千億規模的信息技術產業集羣，支撐培育新興智能產業。

圍繞超級計算在先進製造研發、生物醫藥、油氣能源、新能源新材料開發等重大產業領域應用，中國進一步打造產業領域數字化創新鏈。例如，結合天津“先進製造研發基地”定位及特色產業優勢，國家超級計算天津中心以天河系列超級計算平臺爲載體，在先進製造研發領域構建起“先進材料研發+先進產品設計+先進工藝優化+先進智能化運維”的數字化創新鏈。

實踐證明，超級計算技術的創新突破，推動國產芯片、網絡、操作系統以及應用管理軟件等產業加速發展，推動創新鏈與產業鏈深度融合，加快形成新質生產力，在更高水平上促進高質量發展。

以算力發展

激發實現二次創新

去年底召開的中央經濟工作會議明確提出，要以科技創新推動產業創新，特別是以顛覆性技術和前沿技術催生新產業、新模式、新動能，發展新質生產力。超級計算作爲國家科技發展制高點之一，正在從研究走向應用，越來越多地與行業、場景深度融合，以蓬勃發展的算力激發諸多領域實現二次創新。

超級計算已廣泛應用於航空航天、氣候氣象、人工智能等數十個領域，成爲大到可以計算宇宙形成演化、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問題，助力推進解決國產大飛機研發設計、載人航天工程實施等重大工程問題。

在“算地”方面，超算助力解決油氣能源開發中地下油藏分佈、地下礦產分佈的“小地球物理”和地質演化等“大地球物理”應用難題。

在“算人”方面，超算助力解密人類基因密碼、分子動力學特徵等。同時，大科學、大工程，特別是可控核聚變、“人造太陽”、深海一號、白鶴灘水電站、港珠澳大橋建設等取得成就，都離不開超級計算的貢獻。超級計算已成爲支撐國家重大戰略需求，解決經濟社會發展重大問題的“超級利器”。

以數字數值融合

實現數據增值

在當今大數據時代，數據量和算力呈爆炸性增長勢頭，數據已成爲驅動經濟社會發展的關鍵生產要素，而充分釋放數據價值是發展新質生產力的關鍵路徑之一。數據要素的戰略意義不僅在於掌握龐大的數據信息，還在於對這些含有重要社會和經濟價值的數據進行專業化處理，也就是在於提高對數據的“加工能力”，通過加工實現數據的增值。因此，獲取大數據與依託超級計算能力加工大數據，成爲數據要素髮展的核心。

發展超級計算、推動應用創新，我們既可以破解在關鍵信息技術領域遭遇的“卡脖子”難題，也能夠在大數據、人工智能等方面獲得領先優勢。

長期以來，業內形成了通過高性能科學與工程計算仿真、模擬來實現超算應用創新的經典模式，其核心在於“計算（數值）”。然而隨着大數據與人工智能發展，超算作爲大規模數據彙集、處理、反饋中樞的作用日益凸顯，“數據（數字）”成爲核心。因此，隨着計算範式深度迭代、數據範式快速發展，迫切需要基於超算構建數字數值融合裝置的數據處理系統。由於超級計算機架構變得日益複雜化和多樣化，這種融合不僅是能力的融合，而且是多層級設施、多樣性軟件、跨域性安全策略的系統性融合。

令人欣喜的是，中國科技工作者在上述領域已取得一系列成就。比如，圍繞超算數字數值融合裝置，我們實現了“技術—平臺—應用”的系統性突破，構建了汽車虛擬碰撞平臺、飛行器數值風洞、數值發動機、數值反應堆、數值抗震裝置等載體，並基於自主創新的“天河—東方石油地震勘探行業平臺”，推動中國地震勘探處理業務向“雲化”模式轉變，在國際上首次成功實施了“陸上寬頻寬方位高密度地震勘探關鍵技術與裝備”等項目，已服務於東方物探、大慶油田、中原油田等。再比如，“中國材料基因高通量計算融合裝置平臺”，實現多尺度自動流程計算、萬級任務高併發等突破，實現材料、物理、裝備工程與計算、數據跨領域協同創新，已在合金、電池、催化等材料研發取得創新成效，並應用於核聚變、航天裝備創新等。

以算力算法等融合

支撐生成式AI

近年來，生成式人工智能發展迅速，正在作爲新型生產工具融入社會生產各環節。

生成式人工智能以數據作爲新生產要素、算力作爲新基礎能源，通過人機協同新模式，以“勞動者高技能化、勞動資料智能化、勞動對象多形態化”促進了勞動者、勞動資料、勞動對象及其優化組合的質變，推動了生產要素創新性配置和全要素生產率大幅提升。

當前，生成式人工智能以自然語言大模型爲基礎，通過大數據、深度學習、自然語言處理、神經網絡等技術手段，使機器具備了模仿、反饋人類思維的能力，將人工智能從“賦能者”提升爲（潛在的）“協作者”，其日益提升的文本生成、數據分析、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、教育、工作等場景中，對生產方式、思想認知、社會治理等帶來前所未有的影響。

算力、算法和數據是新一代人工智能的基礎支撐，而超級計算在算力、數據存儲方面無疑單體最強。2023年5月，國家超算天津中心發佈了百億億級智能計算開放創新平臺和國產中文大模型——天河天元，將超級算力、數據和算法融合，打造超算—智算多模態算力設施，建立智算服務體系，以算爲媒、以智爲介，深入對接各領域，支持各行業提高應用實效、不斷產出重大標誌性應用成果，共同打造國家級科技創新平臺，有力拓展國產融合算力應用生態，支撐人工智能算力爆發式增長需求，促進人工智能產業集羣發展。

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，已經應用於港口、海關、醫療、政府公共服務等國計民生重要領域。此外，國家超算天津中心還與有關方面聯合研發公安小智、港口PortGPT、環保清雲、中醫靈樞等一批專業模型，它們在應用中顯現出良好經濟效益和社會治理效能。

今年4月，國家超算互聯網平臺正式上線，把全國衆多超算中心連爲一體，構建起超算算力網絡和服務平臺，打造國家算力底座，支撐新時代國家科技創新與產業發展，應對重大公共應急需求。這無疑是中國科技創新和推進高質量發展的一座重要里程碑，是推動新質生產力加快發展的強大引擎。

（作者爲國家超級計算天津中心天河應用研發首席科學家，主要從事高性能計算、人工智能與超級計算融合技術研究）

中國科協科學技術傳播中心、陳嘉庚科學獎基金會與本報合作推出