“算”出强大科创力——之江实验室探访记

在杭州城西科创大走廊核心地带，走进之江实验室计算与数据中心，一台台黑色机柜列队排开，一盏盏指示灯不停闪烁，“之江天目”异构智能计算机在高速运转。

一秒钟可进行百亿亿次运算，这里是目前国内同类新型研发机构中规模最大、等级最高的算力中心之一，也是中国智能计算快速发展的缩影。

智能计算机有什么“超能力”？为科研和生产带来了什么？记者近日与“算力中国行”调研团一起来到之江实验室进行实地探访。

创新突破背后的“超能力”

今年3月，之江实验室深度参与的“FAST精细刻画活跃重复快速射电暴”入选“2022年度中国科学十大进展”，并位列第2位。实际上，这一天文观测的重大成果很大程度是“算”出来的。

“‘中国天眼’FAST夜以继日地巡视着浩瀚宇宙，每天能产生高达250TB的数据，可以装满250台个人电脑。”之江实验室智能计算平台研究中心高级工程专家陈华曦给出一个形象的比喻：快速射电暴探测，好比要在FAST观测数据“大海”中，捞取出快速射电暴信号这根“针”，高性能智能计算是重要支撑。

陈华曦说，研究团队通过智能计算数字反应堆大科学装置，研究设计科学智能算法，数字反应堆每秒可进行百亿亿次运算，可以规模化探测快速射电暴等天体辐射现象。

这相当于将人工不可能完成的计算工作量压缩到了两三个小时。高效的计算处理手段也让FAST成为世界上发现快速射电暴脉冲最多的望远镜。

“射电天文数据量大、复杂度高，高性能智能计算是天文数据处理中持续的核心需求和前沿限制瓶颈。将智能计算技术引入天文领域，让天文学者看到了解决天文数据处理难题的曙光。”FAST首席科学家李菂说。

不仅计算天文。借力智能计算与人工智能技术，高性能计算正在赋能多领域的科研创新：在水稻4万多个基因中破解其基因密码，推动作物育种从“试验选优”向“计算选优”；智能计算制药开放平台依托数字反应堆的强大算力，搭建基于智能计算的高通量虚拟筛选工作流，快速分析分子与蛋白之间的相互作用，发现能够有效干预疾病发生的潜在药物分子……

目前在之江实验室，每天要完成超过200余项计算研发任务，科学研究的变革正在进行。

“智能计算为基础研究带来了新工具和新范式。”之江实验室主任、浙江大学党委副书记，智能计算数字反应堆总设计师朱世强说，科研人员未必预料得到的创新突破，未来也许就会在智能计算与各领域的融合创新中涌现出来。

让算力更“聪明”“好用”

光是“能算”还不够，还要让科学计算更“聪明”、更“好用”。

之江实验室智能计算软件研究中心主任潘爱民告诉记者，算力资源天然存在的异构性，以不同技术实现的计算能力，往往出自不同的系统架构或指令集，在实践中算力的异构和软件不兼容是普遍存在的，这不仅提高了算力使用的门槛，也使得算力利用率往往难以得到有效提高。

“一个规模较大的数据中心每天要面临大量复杂的计算需求，这就需要根据不同的任务所需，以最佳方式利用既有计算资源和最恰当的计算方法，解决实际问题。”潘爱民说。

2022年，之江实验室推出了“之江瑶光”智能计算操作系统，各种异构算力资源形成了一个庞大的“算力池”，可同时供大量科研项目共享使用，既做到“牵线搭桥”，又可以“运筹帷幄”。

所谓“牵线搭桥”，是用户和算力之间，通过一个“资源连接器”，聚合高性能计算、智能超算等不同类型算力资源，将算力调度的损耗降到低于10%。

所谓“运筹帷幄”，是按策略对数据进行编排调度，把数据高效传达到计算集群和节点，让每台计算机物尽其用，协同整合算力可达10EFlops（每秒1000亿亿次浮点运算）。

目前，之江瑶光的算力服务能力已经在材料、基因、制药、天文、育种等科学研究领域落地应用。“按照现在的敏捷迭代开发模式，这个系统会变得越来越高效，也越来越智能。”潘爱民说。

智能计算赋能百业发展

今年以来，之江实验室算力利用率增长了近50%。作为科技创新和产业数字化发展的重要依托，算力高速运转背后是产业的智能升级。

在之江实验室的园区，工作人员在手机APP上简单操作，就可以为入园的客人“下单”无人接驳车。一台无人车配备近20个传感器设备，依靠数据与算法，无人车可以做到360度无盲区的感知，并在复杂天气和环境条件下检测到障碍物。

智能计算在赋能智慧医疗领域显示出强大潜力。在之江实验室自主研发的多中心智能医学信息平台上，杭州、南京、合肥3个城市的多家大型三甲医院之间，在确保原始数据不离开医院的前提下，可以实现临床数据的协同分析。依靠隐私计算、人工智能技术，实现了“数据不出门，算法多跑路”。

“智能计算无处不在，无感的计算已渗透于各行各业，深刻影响并改变着我们的工作、学习和生活。”朱世强说，比如，智慧城市中的“天眼”系统、智慧工业领域的智能工厂场景，背后都有无感计算的加持。生活场景中，老百姓每天都会看的天气预报，以及正在落地的自动驾驶，离不开超级计算、融合计算等的支撑。

如今，计算产业正呈现出智能化、泛在化、大众化的发展趋势，计算越来越无感，使用越来越便捷，产业空间正飞速增长。根据《智能计算中心创新发展指南》显示，目前全国超过30个城市在建或筹建智算中心。预计未来5年我国智能算力规模的年复合增长率将达52.3%。

“未来，智能计算将会有更加强大的穿透力和更加巨大的产业空间。”朱世强说，之江实验室将加快建设智能计算数字反应堆科学装置，不断拓展重大应用领域，成为众多行业攻坚克难的得力工具，服务国家战略、数字经济和社会民生，加速社会进入智慧时代。