超算，讓世界見證“中國速度”

2024年，中華人民共和國迎來75周年華誕，中國超級計算機研制、創新、應用發展也已經走過了45個年頭。駐首回望，一路篳路藍縷，一路披荊斬棘，一路高歌猛進，從每秒億次到千萬億次，再到百億億次的突破，不斷挑戰世界速度的極限，取得了令世界矚目的輝煌成就。

45年來，從埋頭“跟跑”到向“領跑”挺進，從被質疑到被認可，中國超算成功“逆襲”，可謂中國科技自立自強的一個縮影。與此同時，超級計算以其強大的算力優勢，為重大創新突破、傳統行業轉型升級、綜合治理能力提升等提供強大動力，廣泛賦能千行百業，成為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”。隨著生成式人工智能的發展，超級計算正在創造更多前所未有的應用場景，對人類生產方式、思想認知、社會治理等帶來變革性影響。

突破國際技術封鎖，實現超算技術自主

中國超級計算機的研制、創新、應用經過45年的超常速發展，實現了在世界超算領域的多項“領跑”。但“起跑”的道路充滿艱辛，可以說是在一窮二白的基礎上起步的。

改革開放之初，由于能源開發和氣象應急等國家發展的需要，中國迫切需要超級計算機，相關數據和資料不得不用飛機送到國外去處理，不僅費用昂貴，而且受制于人。后來，花高價進口美國等西方國家的超級計算機，卻還被要求不能將超級計算機用于軍事領域，而且要建獨立的機房，還要由對方的人員管理，中國科技人員無權進入，只能隔著玻璃窗戶看看，甚至連高性能計算機的啟動密碼和機房鑰匙都要由對方控制。

1978年，在全國科學技術大會上，鄧小平一句“中國要搞四個現代化，不能沒有巨型機”，開啟了自研超級計算機的歷史進程。

計算機專家慈云桂在接到超級計算機研制任務的時候，就立下軍令狀。“拼上這條老命也要把中國的巨型計算機搞出來”，這是當年他的豪言壯語，擲地有聲。

在一窮二白的情況下，慈云桂帶領科研人員歷經5年頑強拼搏，攻克了數百項關鍵技術難關，完成整體設計，將整機系統的250萬個焊點一個個焊起來，成功研制出我國第一臺超級計算機“銀河一號”，使中國成為繼美國、日本之后第三個能夠研制超級計算機的國家。

但一個殘酷的事實卻擺在大家面前，“銀河一號”運算速度達到1億次/秒，仍與美國存在很大的差距，中國仍被排除在世界一流之外，直到“天河一號”超級計算機的誕生。

“天河一號”超級計算機獨創“CPU+GPU”并行融合技術，以持續速度每秒2570萬億次浮點運算、峰值速度4700萬億次摘得全球超算桂冠，在2010年第36屆世界超級計算機500強排行榜上名列榜首。中國成為繼美國、日本之后第三個獲得這項桂冠的國家。

此后，中國超算一路高歌猛進。2013年，繼“天河一號”之后，“天河二號”超級計算機再次登頂TOP500排行榜，并實現TOP500歷史上最長的六連冠，至今無人打破。之后，“神威·太湖之光”連續4次霸榜。至此，中國超算完成從“跟跑”到“領跑”的轉變。

習近平總書記強調，“科技自立自強是國家強盛之基、安全之要”。在科技發展領域里，我們所有的核心關鍵技術是要不來、買不來、討不來的。因此，只有走自主創新之路，才是中國未來真正自強之路。

超級計算的發展正是中國科技自立自強的一個縮影。從千萬億次邁向億億次、十億億次再到百億億次的突破，中國超算成功“逆襲”，不斷挑戰世界速度的極限，靠的是核心科技與接續奮斗。

構建超算協同自強，打造“算天、算地、算人”國之重器

10余年來，中國國產超級計算從千萬億次到億億次再到百億億次的突破，見證著我們不斷攀登世界超算之巔。

現在，“快”對我們來說已經不是問題，更重要的是將“超級算力”轉化為生產力，也就是能真正構建國產自主創新發展的循環，讓我國自主研發的硬件、軟件、工藝全面流向科研、產業各領域，讓超算真正用起來。

然而，超算的應用推廣并不是一帆風順的。在“天河一號”千萬億次的算力之前，國內很少有大規模的超級計算機，可以說是“陽春白雪”。無論是科研人員還是工程技術人員，對于超算的認知都是有限的。

應用推廣之初，更多的是超算去找應用。超算技術人員在深入企業、科研院所進行推廣的過程中，除了需要普及超算基礎知識外，還需要結合實際科研、生產需求，幫助他們找到與超算應用的結合點，引導企業嘗試進入超算平臺，這實際上是超算應用生態培育的過程。

2020年，面臨新冠疫情，為響應“科技抗疫”的號召，我國第一時間利用超級計算為新冠肺炎治療藥物研發、疫苗研發提供技術支撐，同時開展將人工智能應用于疫情診斷的技術攻關。經過兩周不分晝夜的努力，國際上首個新冠肺炎智能影像輔助診斷系統成功上線，為國內百余家醫療和科研機構以及美國、印度、墨西哥等十幾個國家和地區提供訪問服務，訪問量超過百萬次。

通過超算人的不懈努力，如今超算越來越廣泛應用于各個領域、各行各業，也越來越深地惠及我們的生活。航空航天、飛行器的研發設計、超高音速的發動機設計等，也都離不開超級計算的仿真能力。

以“天河”系列超級計算機為例，天河系列平臺每天完成超20000項計算任務，服務來自全國33個省級行政區累計9000余家重點科研、企業和政府機構，支撐取得超5000項突出創新成果，全面支撐科技創新和產業發展。超級計算已經成為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布、地下礦產分布的“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、分子動力學特征等。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。超級計算已成為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”。

助力信創產業自立，引領計算驅動創新

在數字化、智能化時代背景下，超級計算作為電子信息技術發展的前沿引領，通過高性能計算、高效數據處理、敏捷人工智能創新，不斷驅動自主信息技術創新，并以其強大的算力優勢，成為服務國家重大科技創新領域、實現高水平科技自立自強的重要支撐。

基于超級計算領域的異構體系架構創新，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。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，形成了涵蓋自主信息技術研發、生產、應用的全產業鏈體系，構建完成了自主信息技術產業生態，形成了千億規模的信息技術產業集群，支撐培育新興智能產業。

近年來，我國快速推進超算中心建設，目前已構建遍布全國的10余家國家級超算中心、數十家省部級和機構內部的超算中心。但超級計算機的快速發展也面臨著重大挑戰。重大科學與工程領域的快速發展帶來了多元化的算力需求，這些新的創新發展需求和創新范式的變更，要求我們構建新的超算應用模式，打造超算互聯網。

今年4月，國家超算互聯網平臺正式上線，把全國眾多超算中心連通協同，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新階段，是推動新質生產力加快發展的強大引擎。

推進算力算法融合，賦能生成式AI新時代

進入21世紀以來，信息技術浪潮從互聯網、物聯網、云計算、大數據到新一代人工智能的發展，帶來了社會的深度數字化、網絡化及智能化。這一變革從根本上改變了生產方式和創新范式，算力與數據成為驅動這些技術浪潮的底座。

算力是產生數據、分析數據的工具，而數據則是今天流動的黃金，也是價值所在。回顧人工智能的發展歷程，每一次大的突破背后都伴隨著算力的巨大跨越，從深藍到阿爾法狗，再到如今的生成式人工智能，都是算力跨越支撐的智能突破。而超級計算可以說是算力中的戰斗機，其在算力、數據存儲方面無疑是單體最強。

2023年5月，國家超級計算天津中心發布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，以算為媒、以智為介，深入對接各領域，支持各行業提高應用實效、不斷產出重大標志性應用成果，共同打造國家級科技創新平臺，有力拓展了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群發展。

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

展望未來，生成式智能將成為變革性的力量滲透到各個行業，落地為生產力工具。然而，這需要專業的知識去強化，需要具體場景的牽引。算力、數據、算法、模型、知識加場景的六位一體發展策略，以全面驅動生成式智能的發展，實現其在各領域的廣泛應用和深遠影響。

45年，中國超算實現自立自強，鑄就“大國重器”。未來，超算定將持續發揮好算力底座作用，拓展應用場景，將算力轉化為生產力，構筑新質生產力。

責任編輯：張利娟