超算，让世界见证“中国速度”

　　45年，超级计算实现从无到有、从跟跑到领跑，是中国科技自立自强的一个缩影，日益成为支撑国家经济高质量发展和高水平科技创新的“大国重器”。

　　文 | 孟祥飞

　　2024年，中华人民共和国迎来75周年华诞，中国超级计算机研制、创新、应用发展也已经走过了45个年头。驻首回望，一路筚路蓝缕，一路披荆斩棘，一路高歌猛进，从每秒亿次到千万亿次，再到百亿亿次的突破，不断挑战世界速度的极限，取得了令世界瞩目的辉煌成就。

　　45年来，从埋头“跟跑”到向“领跑”挺进，从被质疑到被认可，中国超算成功“逆袭”，可谓中国科技自立自强的一个缩影。与此同时，超级计算以其强大的算力优势，为重大创新突破、传统行业转型升级、综合治理能力提升等提供强大动力，广泛赋能千行百业，成为大到可以计算宇宙形成演化、小到能够模拟原子组合的“算天、算地、算人”的“国之重器”。随着生成式人工智能的发展，超级计算正在创造更多前所未有的应用场景，对人类生产方式、思想认知、社会治理等带来变革性影响。

　　突破国际技术封锁，实现超算技术自主

　　中国超级计算机的研制、创新、应用经过45年的超常速发展，实现了在世界超算领域的多项“领跑”。但“起跑”的道路充满艰辛，可以说是在一穷二白的基础上起步的。

　　改革开放之初，由于能源开发和气象应急等国家发展的需要，中国迫切需要超级计算机，相关数据和资料不得不用飞机送到国外去处理，不仅费用昂贵，而且受制于人。后来，花高价进口美国等西方国家的超级计算机，却还被要求不能将超级计算机用于军事领域，而且要建独立的机房，还要由对方的人员管理，中国科技人员无权进入，只能隔着玻璃窗户看看，甚至连高性能计算机的启动密码和机房钥匙都要由对方控制。

　　1978年，在全国科学技术大会上，邓小平一句“中国要搞四个现代化，不能没有巨型机”，开启了自研超级计算机的历史进程。

　　计算机专家慈云桂在接到超级计算机研制任务的时候，就立下军令状。“拼上这条老命也要把中国的巨型计算机搞出来”，这是当年他的豪言壮语，掷地有声。

　　在一穷二白的情况下，慈云桂带领科研人员历经5年顽强拼搏，攻克了数百项关键技术难关，完成整体设计，将整机系统的250万个焊点一个个焊起来，成功研制出我国第一台超级计算机“银河一号”，使中国成为继美国、日本之后第三个能够研制超级计算机的国家。

　　但一个残酷的事实却摆在大家面前，“银河一号”运算速度达到1亿次/秒，仍与美国存在很大的差距，中国仍被排除在世界一流之外，直到“天河一号”超级计算机的诞生。

　　“天河一号”超级计算机独创“CPU+GPU”并行融合技术，以持续速度每秒2570万亿次浮点运算、峰值速度4700万亿次摘得全球超算桂冠，在2010年第36届世界超级计算机500强排行榜上名列榜首。中国成为继美国、日本之后第三个获得这项桂冠的国家。

　　此后，中国超算一路高歌猛进。2013年，继“天河一号”之后，“天河二号”超级计算机再次登顶TOP500排行榜，并实现TOP500历史上最长的六连冠，至今无人打破。之后，“神威·太湖之光”连续4次霸榜。至此，中国超算完成从“跟跑”到“领跑”的转变。

　　习近平总书记强调，“科技自立自强是国家强盛之基、安全之要”。在科技发展领域里，我们所有的核心关键技术是要不来、买不来、讨不来的。因此，只有走自主创新之路，才是中国未来真正自强之路。

　　超级计算的发展正是中国科技自立自强的一个缩影。从千万亿次迈向亿亿次、十亿亿次再到百亿亿次的突破，中国超算成功“逆袭”，不断挑战世界速度的极限，靠的是核心科技与接续奋斗。

　　构建超算协同自强，打造“算天、算地、算人”国之重器

　　10余年来，中国国产超级计算从千万亿次到亿亿次再到百亿亿次的突破，见证着我们不断攀登世界超算之巅。

　　现在，“快”对我们来说已经不是问题，更重要的是将“超级算力”转化为生产力，也就是能真正构建国产自主创新发展的循环，让我国自主研发的硬件、软件、工艺全面流向科研、产业各领域，让超算真正用起来。

　　然而，超算的应用推广并不是一帆风顺的。在“天河一号”千万亿次的算力之前，国内很少有大规模的超级计算机，可以说是“阳春白雪”。无论是科研人员还是工程技术人员，对于超算的认知都是有限的。

　　应用推广之初，更多的是超算去找应用。超算技术人员在深入企业、科研院所进行推广的过程中，除了需要普及超算基础知识外，还需要结合实际科研、生产需求，帮助他们找到与超算应用的结合点，引导企业尝试进入超算平台，这实际上是超算应用生态培育的过程。

　　2020年，面临新冠疫情，为响应“科技抗疫”的号召，我国第一时间利用超级计算为新冠肺炎治疗药物研发、疫苗研发提供技术支撑，同时开展将人工智能应用于疫情诊断的技术攻关。经过两周不分昼夜的努力，国际上首个新冠肺炎智能影像辅助诊断系统成功上线，为国内百余家医疗和科研机构以及美国、印度、墨西哥等十几个国家和地区提供访问服务，访问量超过百万次。

　　通过超算人的不懈努力，如今超算越来越广泛应用于各个领域、各行各业，也越来越深地惠及我们的生活。航空航天、飞行器的研发设计、超高音速的发动机设计等，也都离不开超级计算的仿真能力。

　　以“天河”系列超级计算机为例，天河系列平台每天完成超20000项计算任务，服务来自全国33个省级行政区累计9000余家重点科研、企业和政府机构，支撑取得超5000项突出创新成果，全面支撑科技创新和产业发展。超级计算已经成为大到可以计算宇宙形成演化、小到能够模拟原子组合的“算天、算地、算人”的“国之重器”。

　　在“算天”方面，超算助力解决气候气象与空气污染等大气物理、宇宙起源演化等天体物理重大基础问题，助力推进解决国产大飞机研发设计、载人航天工程实施等重大工程问题。

　　在“算地”方面，超算助力解决油气能源开发中地下油藏分布、地下矿产分布的“小地球物理”和地质演化等“大地球物理”应用难题。

　　在“算人”方面，超算助力解密人类基因密码、分子动力学特征等。同时，大科学、大工程，特别是可控核聚变、“人造太阳”、深海一号、白鹤滩水电站、港珠澳大桥建设等取得成就都离不开超级计算的贡献。超级计算已成为支撑国家重大战略需求，解决经济社会发展重大问题的“超级利器”。

　　助力信创产业自立，引领计算驱动创新

　　在数字化、智能化时代背景下，超级计算作为电子信息技术发展的前沿引领，通过高性能计算、高效数据处理、敏捷人工智能创新，不断驱动自主信息技术创新，并以其强大的算力优势，成为服务国家重大科技创新领域、实现高水平科技自立自强的重要支撑。

　　基于超级计算领域的异构体系架构创新，系统带动了包括计算芯片、互联通信技术、基础操作系统以及应用管理软件的创新，推动构建国产自主信息技术创新链、产业链融合发展格局。例如，“天河”“神威”等超级计算机的创新突破，引育了飞腾、麒麟、海光、曙光、申威等基础软硬件与国产高速互联通信等信创产品，形成了涵盖自主信息技术研发、生产、应用的全产业链体系，构建完成了自主信息技术产业生态，形成了千亿规模的信息技术产业集群，支撑培育新兴智能产业。

　　近年来，我国快速推进超算中心建设，目前已构建遍布全国的10余家国家级超算中心、数十家省部级和机构内部的超算中心。但超级计算机的快速发展也面临着重大挑战。重大科学与工程领域的快速发展带来了多元化的算力需求，这些新的创新发展需求和创新范式的变更，要求我们构建新的超算应用模式，打造超算互联网。

　　今年4月，国家超算互联网平台正式上线，把全国众多超算中心连通协同，构建起超算算力网络和服务平台，打造国家算力底座，支撑新时代国家科技创新与产业发展，应对重大公共应急需求。这无疑是中国科技创新和推进高质量发展的新阶段，是推动新质生产力加快发展的强大引擎。

　　推进算力算法融合，赋能生成式AI新时代

　　进入21世纪以来，信息技术浪潮从互联网、物联网、云计算、大数据到新一代人工智能的发展，带来了社会的深度数字化、网络化及智能化。这一变革从根本上改变了生产方式和创新范式，算力与数据成为驱动这些技术浪潮的底座。

　　算力是产生数据、分析数据的工具，而数据则是今天流动的黄金，也是价值所在。回顾人工智能的发展历程，每一次大的突破背后都伴随着算力的巨大跨越，从深蓝到阿尔法狗，再到如今的生成式人工智能，都是算力跨越支撑的智能突破。而超级计算可以说是算力中的战斗机，其在算力、数据存储方面无疑是单体最强。

　　2023年5月，国家超级计算天津中心发布了百亿亿级智能计算开放创新平台和国产中文大模型——天河天元，将超级算力、数据和算法融合，打造超算—智算多模态算力设施，建立智算服务体系，以算为媒、以智为介，深入对接各领域，支持各行业提高应用实效、不断产出重大标志性应用成果，共同打造国家级科技创新平台，有力拓展了国产融合算力应用生态，支撑人工智能算力爆发式增长需求，促进人工智能产业集群发展。

　　天河天元大模型具有生成式智能的文本生成、语音生成、视频生成全栈能力，已经应用于港口、海关、医疗、政府公共服务等国计民生重要领域。此外，国家超级计算天津中心还与有关方面联合研发公安小智、港口PortGPT、环保清云、中医灵枢等一批专业模型，它们在应用中显现出良的好经济效益和社会治理效能。

　　展望未来，生成式智能将成为变革性的力量渗透到各个行业，落地为生产力工具。然而，这需要专业的知识去强化，需要具体场景的牵引。算力、数据、算法、模型、知识加场景的六位一体发展策略，以全面驱动生成式智能的发展，实现其在各领域的广泛应用和深远影响。

　　45年，中国超算实现自立自强，铸就“大国重器”。未来，超算定将持续发挥好算力底座作用，拓展应用场景，将算力转化为生产力，构筑新质生产力。

　　作者为国家超级计算天津中心党组书记、首席科学家孟祥飞