长沙超算中心：为新型工业化夯实算力“底座”

图片图为国家超级计算长沙中心

在岳麓山下，有一座白色圆顶建筑其貌不扬，却远近闻名。“全国第三家、中西部第一家国家超级计算中心”“湖南算力底座”“长沙科技创新‘名片’”一连串响当当的名号，让记者不禁对它充满好奇。8月17日，记者一行走进湖南大学国家超级计算长沙中心（以下简称“长沙超算中心”），探寻这座神秘建筑背后的故事。

湖南计算产业链之“关键一环”

在“天河一号”超级计算机机房中，记者看到一排排蓝色机柜整齐罗列，服务器上的指示灯频频闪烁。在这个由庞大数据流构建而成的数字世界中，“隐形”的算力正在被24小时不间断地输送至各行各业，支撑数字经济的加速腾飞。

记者了解到，我国首台千兆次超级计算机“天河一号”在长沙超算中心投入使用。2022年，湖南省投入6.35亿元对长沙超算中心进行算力升级和资源扩容，新升级的“天河”新一代超算平台峰值计算性能达200P Flops（64 位精度），可提供1000P Ops人工智能算力（16位精度），算力水平实现了国际先进、国内领先。

换个更容易理解的对比：“天河”新一代超级计算机可以实现每秒百亿亿次的超强算力，它计算一个小时相当于全世界70多亿人上万年的用手和大脑去算的计算量。

通过采访，记者了解到长沙超算中心已获批筹建国家新一代人工智能公共算力开放创新平台，正在建设运维全球互联网域名根镜像节点和中国国家顶级域名解析节点，网络同时接入电信、移动、联通、教育网和政务外网，支持丰富的商业软件、开源软件和自研软件，不仅可以进行算天、算地、算人的传统科学工程计算，还能支持大数据、人工智能、区块链、元宇宙等诸多全新的应用领域。

“从湖南整个计算产业自主化全链条来看，长沙超算中心扮演着三方面的重要角色，”长沙超算中心常务副主任陈果对记者说道，“首先，长沙超算中心本身便是湖南自主计算能力的具体体现，中心拥有“天河”系列超级计算机，底层芯片、互连架构、整机系统等都实现了自主研发；其次，长沙超算中心也是湖南整个计算产业链的重要支撑，包括中国电子、湘江鲲鹏、飞腾、麒麟信息等产业链关键环节核心企业背后都有来自长沙超算中心的算力支撑；此外，长沙超算中心还是湖南计算生态的一个‘蓄水池’，在相关应用生态搭建、软件推广、人才培养等方面发挥重要作用。”

为新型工业化打造算力“底座”

数字时代，从田间到车间、从陆地到天空，新一代信息技术深度渗透，新型工业化的痕迹无处不在，现代化产业体系正在加速形成。

飞机之所以能翱翔于蓝天，与它的“心脏”——航空发动机息息相关。而航空发动机里的燃烧室作为发动机三大核心部件之一，前与高压压气机相连，后与涡轮相连，是整个发动机的动力源泉。

航空发动机燃烧室核心能量转化过程涉及燃烧、喷雾、传热、声学等多物理化学过程强烈耦合，内部最高温度可以达到2000℃以上，设计开发成本极高且周期长。工业仿真被广泛应用于航空发动机的研发设计中，成为降本增效的“法宝”。

高保真、高性能的工业仿真离不开算力支撑。“长沙超算中心支撑中国航发湖南动力机械研究所开展面向航空发动机各部件中仿真难度最大的燃烧室性能数值仿真，突破了在复杂环境下多学科耦合工程应用关键技术，成功实现了对燃烧结构、气动性能的精细建模与高效仿真，计算网格规模从百万量级增加至千万量级，单任务仿真时间从一周以上缩短至2小时以内。该技术的突破有效提高航空发动机研发的仿真精度，缩短设计周期，大幅提升航空发动机创新研发能力。”陈果对记者介绍道。

不只是航空发动机，长沙超算中心还与湘电风能有限公司、招商银行总行、湖南省通信管理局等联动，在设计开发大型风力发电机组故障诊断及健康管理服务平台、金融风控预警平台、疫情大数据应急监测平台等工作中发挥了重要作用。

“现在已经不再只是算力找应用，应用也在主动找算力，”陈果感慨道，“我们的通用算力、人工智能算力非常抢手，已经全部在给用户提供服务了。超算算力的主要用户在科学计算领域，这方面我们有一支专门的技术团队和一些重点实验室、科学团队对接，也会承担国家科学计算方面的需求。除了单纯的算力服务，一些更高级的定制化的增值服务也越来越多。”

据了解，长沙超算中心围绕国家和区域科技创新、产业发展、民生保障等需求，已搭建大规模分子育种、航空装备仿真设计、遥感影像统筹等产业发展和公共服务平台50多个，为40个领域2000余家用户提供高性能计算、大数据和人工智能等服务，牵头或参与承担重点研发计划、科技专项等国家及地方各类科技项目近1000项，相关项目获国家级奖励13项。

筑牢“算力底座”是新型工业化迈向高质量发展的第一步，也是最为重要的一步。超算中心则是打造“算力底座”的重要抓手。“所有人都会用水、用电，但不是所有人都会用且能用好算力。比如，工业领域的很多企业不是没有算力需求，而是不知道该怎么用算力解决问题，不了解怎么和实际业务精准对接。”陈果说道。

他认为，要加快新型工业化发展，首先要大力提升现有算力的服务能力及服务效率；其次要广泛挖掘、下大力气推进应用对算力的使用；此外，要持续、大力、具有一定前瞻性的投入算力中心的建设；另外，要加快关键技术突破，建立自主创新的本土算力体系。

“突破口在于算力体系的培育、壮大以及行业应用的深度结合。在这方面，超算中心独具优势，因为它作为重要科学基础设施，兼具公益和市场双重属性，可以进行深入行业的探索。”陈果表示。

拥抱人工智能创新未来

新型工业化重点在于“新”，要加快关键核心技术攻关，推动制造业高端化、智能化、绿色化发展。近年来，产业迈向高端化的同时，智能化的带动作用不断增强。尤其是以大模型为代表的生成式人工智能浪潮的涌现，更是激活了制造业高质量发展的“一池春水”。

实际上，人工智能的“种子”早已在长沙超算中心生根发芽。“我们不只是在中心内部建设了大量的人工智能算力，还针对电子政务、医疗健康、数字文化和建筑等行业需求，组建多学科协同创新科研团队，逐步构建以‘算力+通用大模型+垂直行业应用’的创新生态联盟，现已研发了面向行业应用的多模态大模型训练平台，推动本土大模型与算力深度融合。”

在第19届中国国际文化产业博览交易会上，岳麓书院历史人物朱熹以数字人的形式跨越千年时空走到了人们面前，成就了一场现代科技与文化传承的创新融合，同时也是长沙超算中心牵头研制的数字文化大模型的一次成功落地。

“一方面，我们组建了技术团队主动‘走出去’，对接有大模型应用需求的相关企事业单位，并支撑相关企业推出了AIGC音乐、AIGC漫画以及建筑装饰等多个垂直细分领域大模型；另一方面，我们还要把更多人工智能创新力量‘请进来’，今年夏天，中心联合中硅数字创新联盟举办了“2023年中硅联超算行”活动，与32家国内外人工智能领域企业负责人研讨大模型技术并洽谈应用合作。”陈果说道。

谈及未来的发展方向，陈果表示，面对新型工业化带来的机遇与挑战，我国需要加快构建算力、算法、算据、算网及应用资源协同一体的计算运行生态体系。

“不过，超算应用生态建设还有很长的路要走。”陈果坦言道。他建议，一方面要立足自主可控，继续支持做大做强超级计算机软硬件研制。基于自主芯片技术发展新一代高性能计算机，切实提高超算操作系统、调度系统、云资源池等基础软件的自主研发能力。另一方面，应加快应用需求转换，将经济社会发展的应用需求转变为可计算和可解的问题。大力推进长沙超算中心在科学计算、工程仿真、数字政府、智慧城市建设等方面的应用，为超算应用新生态建设铺平道路。