中国工程院院士、湘江实验室主任陈晓红

当今世界已经来到了一个在先进计算领域群雄逐鹿、重点角力的时代，应从战略高度对其加以重视

我国先进计算发展正处于一个破除短板、厚植基础、蓄力爆发的阶段。在数字经济不断做强做优做大、国家治理体系和治理能力现代化不断推进的趋势下，发展态势持续向好

从产业技术创新能力、产业生态构建和国际合作三大方面入手，积极抢占全球先进计算产业制高点

文 |《瞭望》新闻周刊记者 张玉洁

“当前，先进计算已成为各国博弈的前沿领域。我国先进计算产业在基础理论、计算系统、企业布局等方面已有一定储备，市场空间广阔。”中国工程院院士、湘江实验室主任、湖南工商大学党委书记陈晓红说。

先进计算作为在计算方式、位置、算法或机理等方面产生的新兴技术及产业的统称，具有先进性、泛在性、多样性。在陈晓红看来，大力发展先进计算，对加快经济社会发展、重塑产业竞争优势，具有重要战略意义。

如何理解先进计算的战略意义和发展规律？怎样准确把握我国先进计算发展状况，从而积极抢占全球先进计算产业制高点？《瞭望》新闻周刊记者就此专访了陈晓红。

深刻理解先进计算的战略意义

《瞭望》：如何看待当前先进计算的现实重要意义和产业发展前景？

陈晓红：我认为，当今世界已经来到了一个在先进计算领域群雄逐鹿、重点角力的时代，应从战略高度对其加以重视。

一是先进计算已成为世界科技竞争与产业革命的主战场，是重大科技创新领域的必争之地。当今世界正处于新一轮科技革命和产业变革的交汇期，以先进计算为代表的新一代数字技术，已成为推动经济社会发展的新引擎，引发产业模式、运营模式、消费结构和思维方式的深刻变革。先进计算核心技术是高效能处理海量数据资源的关键，在数据已成为重要生产要素及国家基础性战略资源的情况下，谁掌握了数据资源获取能力，便能在数字技术全球竞争中掌握主动。

二是发展先进计算已成为促进经济社会全面数字化转型，建设制造强国、网络强国、数字中国的必然之举。算力是数字经济时代的核心生产力，数据是数字经济时代的“石油”，爆发性增长的海量数据成为当代信息社会的新标志。全方位促进我国产业数字化和数字产业化，打造面向未来的数字经济高地，亟需海量大数据、高性能算力、高效能算法以及算网融合的强劲支撑。我们迫切需要通过云-端的新计算体系结构，构建大规模数据处理平台和智能计算模型等，促进制造模式、生产组织方式和产业形态的深刻变革。

三是发展先进计算已成为攻克我国信创领域关键“卡脖子”技术和发展颠覆性技术的必经之途。先进计算包括算力、算法、算据、算网等要素，先进计算产业链包括核心元器件层、整机层、基础软件层、平台层、应用层、数据层、理论层等层次，这些都是信创领域发展的关键所在。要在作为推动经济发展重要抓手的信创领域掌握主动，就要重视发展好先进计算。

《瞭望》：世界计算大会永久落户湖南省长沙市，成为行业发展的重要风向标之一。当前，湖南在先进计算及相关产业生态建设方面有何重要举措？

陈晓红：湖南在超级计算领域居于国内乃至世界领先水平。当前，湖南省紧扣先进计算与人工智能，着力打造高能级科技创新平台——湘江实验室。实验室紧扣国家创新驱动发展的重大战略需求，加强基础研究和应用基础研究，突破系列“卡脖子”技术、“0到1”关键核心技术，推动先进计算、人工智能等新技术与装备制造、信创、物联网等产业深度融合，加快推动数字经济提质增效与智慧社会治理创新，打造先进计算与人工智能领域战略科技力量，成为国家信创领域的原创理论研究中心、关键技术创新高地和现代产业赋能基地，努力在实现高水平科技自立自强中作出积极的贡献。这是省委省政府赋予的使命，也是我们的担当。

科学认识先进计算的发展趋势

《瞭望》：先进计算的发展趋势主要是什么，应从哪些方面适应经济社会的进步？

陈晓红：综合分析来看，我认为先进计算的发展体现出以下四个方面的趋势。

一是数据增长和行业需求在驱动发展加速。据预测，至2025年，全球数据规模有望从2018年的33ZB（泽字节）增长到175ZB，数据存储、传输、处理的需求呈指数级增长。物联网数据的海量性、多态性、异构性、时效性，对边缘计算提出了更高要求；人工智能对于计算力的需求，远远超出了通用计算技术的发展水平，加速异构计算技术的发展。VR/AR、自动驾驶等新兴应用，也需要海量数据的实时处理能力和交互时延的支撑。

二是体系性综合性结构创新正不断演进。从以分布式计算、芯片工艺、结构的硬件创新为主，逐步拓展到材料、算法、软件等并行，最终向基础理论的发展应用演进。数据中心算力多样化成为趋势，计算芯片的通用化、专业化将并行发展；系统架构将从以通用处理器为中心向以内存为中心演进。基础计算模式朝着多核并行、异构并行、边缘计算等体系架构创新演进。软硬系统垂直整合正成为布局焦点。

三是信息领域从单点场景向多元布局延伸。随着大数据、人工智能、物联网等新兴技术的发展，先进计算将从电子信息、软件信息等层面的创新，进一步与各个产业领域交互融合，在工业、交通、教育、金融、医疗、零售、娱乐等诸多领域深度渗透。未来将在大数据分析、机器学习、化学反应、材料设计、药物合成、密码破译、军事气象等方面起到决定性作用，产生颠覆性影响。

四是算力、算法、算据等方面正加快升级。计算机硬件单元与架构的创新演进，为构建先进、普惠的新型计算社会提供有力的基座支撑。算法能级不断跃升，传统硅基计算技术向类脑计算、高效能计算领域拓展；量子、光子等前沿理论架构成为计算新方向。数据存储密度、读写效率不断提升，整体架构向着高性能、高可靠、高扩展性迈进；计算单元与存储单元日益融为一体，可实现高能效并发运算。

准确把握我国先进计算发展状况

《瞭望》：如何客观看待当前我国先进计算技术和产业发展情况？

陈晓红：在我看来，我国先进计算发展正处于一个破除短板、厚植基础、蓄力爆发的阶段，在数字经济不断做强做优做大、国家治理体系和治理能力现代化不断推进的趋势下，发展态势持续向好。

技术跃升条件已基本具备。构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局等带来巨大市场需求，在线教育、远程会议、在线医疗、社交电商等数字经济业态快速发展，为先进计算带来了更多发展机遇。近年来，我国海量数据向异构化、多模化、泛在化等形态演进发展，面向诸多行业领域的系列区域性服务器、个人计算机整机品牌等应用推广密集落地，生态布局呈“军团式”兴起态势，自主演进架构生态在加速形成。

部分领域跻身领先行列。近年来我国在人工智能、高性能计算、量子计算等方面，取得了一批原创成果，相关领域方向跻身世界先进行列。今年上半年的全球超级计算机500强榜单中，中国共有173台超算上榜，上榜总数蝉联第一；人工智能依托庞大的国内市场和用户群，在语音、视觉、传感等相关领域的技术持续突破。

规模带动效应逐步释放。我国拥有全球体量最大、用户最活跃的数据市场，和以人工智能、智能制造、自动驾驶、物联网等为代表的庞大应用市场。随着先进计算产业在政府决策、技术研发及各个行业的应用渐趋深化，其辐射带动规模将持续扩大。

同时，我国先进计算技术和产业仍存在一些短板：如超级计算、人工智能、量子计算、云计算等领域的原创性理论和核心技术突破有待加强，标准体系建设亟待完善，服务器操作系统的市场规模偏小，一些技术距离应用落地还有不小距离，等等。

陈晓红院士（左二）带领团队做研究 受访者供图

积极抢占全球先进计算产业制高点

《瞭望》：从先进计算的未来前景和世界行业趋势来看，我国先进计算应该如何发力？

陈晓红：我认为应从产业技术创新能力、产业生态构建和国际合作三大方面入手，积极抢占全球先进计算产业制高点。

首先，着力提升产业技术创新能力。

在算力层面，着力突破高端通用芯片，持续提升通用处理器的单核、多核与多线程能力。布局下一代基于内存网络的分布式先进存储系统，突破大容量超高储能密度电容器的制备集成技术。聚力支持高端服务器。构建具有知识产权的开源基板管理控制器软件。升级人工智能框架、芯片、工具集等的性能。

在算法层面，支持发展安全可靠操作系统，突破系统调度、内存管理、虚拟化等操作系统核心技术。提升数据库性能指标。推动开源社区和统一数据库规范构建。支持计算工具链套件发展。发展模型自动压缩算法等推理加速算法，自动混合精度算法等训练加速算法。

在算据层面，提升数据融合分析能力，实现海量数据的多源、异地、异构融合分析。发展高性能数据存储。推动实现跨地域、跨数据源的端、边、云数据协同，及存储与计算、网络的高效协同。强化开源大数据引擎与生态标准统一规范，提升适用于存算一体的数据服务能力。

此外，围绕中央处理器芯片构建基础应用加速库，构建具有知识产权的编译器与工具链，加大围绕芯片的编程模型、编译优化、虚拟指令集等核心技术研发突破。

其次，大力推进计算产业生态构建。

加速推进先进计算领域软件研制、平台集成与应用示范。依托新基建建设，推动实现全域数据高速互联、应用整合调度分发以及计算力全覆盖。推动先进计算技术进一步下沉，通过产业智能化重塑与实体经济深度融合，完成从供给侧的技术驱动，向需求侧的场景化应用转型。优化“计算系统+应用+服务”的产业生态体系，加强产学研用研发力量协调和产业链上下游协同。研究制定产业和企业供应链安全评估评价体系，支持企业构建多元供应链体系。围绕中央处理器、内存、介质等，构建以国内知识产权为主导的开放标准。加强创新创业企业培育，强化骨干企业在重大专项创新突破上的主体地位，建设专业化众创空间，推动企业专精特新发展，形成各方深度交互、共生共荣的良好发展生态。

此外，积极加强国际深度合作。

加强高端芯片、高性能服务器、先进存储、汽车电子新型架构与计算平台等产业关键技术领域的国际合作，推动引资与引技、引智相结合。发展新型国际贸易，在具有条件的自贸区、开发区试点探索高标准的数据流动、隐私保护等规则，推动试点地区与全球相关地区的标准互认。鼓励支持国内外企业、行业组织在先进计算领域深入开展标准研制、技术验证、应用探索等方面交流合作。加速应用生态兼容实验室布局，促进我国和其他国家先进技术互相兼容认证。■