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AI for Science升温,国产算力行业还要过几道坎
来源: 中国工业新闻网 2026-10-30 14:04
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中国工业报记者 耿鹏飞

近日,第二十二届全国高性能计算学术大会(以下简称CCF HPC2026)的展示区里,国产算力厂商把AI4S方案摆得满满当当——从分子模拟到大模型训练,海报上的应用场景一个比一个丰富。展台前人头攒动,可不少科研人员心里的问号也跟着摆到了台面上:这些方案回到实验室里,真能跑起来、敢用起来吗?

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海光信息科研业务总经理王毅(企业供图)

从展示方案到真正进入科研流程,中间到底有多远?这是CCF HPC2026上被反复提起的行业之问。海光信息科研业务总经理王毅接受中国工业报的采访时,没有先谈芯片参数,而是抛出一把“尺子”:判断国产算力有没有真正帮上科研,就看科研人员是不是还需要为算力“分心”。

从展示到实验室,隔着三道坎、算三本账

王毅把这段距离,拆成了三道坎。

第一道,是软件能不能跑。科研软件许多是十几年积累下来的,写法各不相同,大量的还是课题组自己维护的代码。让它们在一个新的国产算力平台上稳定跑起来,靠的是一个一个软件的适配工作,而不是看芯片参数表。

第二道,是科研结果敢不敢信。科研最看重可复现——同样的输入,跑出来的结果必须和原来对得上。尤其是科研需要双精度计算、需要长时间迭代的计算,数值精度上不能打折扣。“这一关过不了,前面跑得再快都没有意义。”第三道,是能不能常态化使用。科研人员不会为了某一款芯片去改变自己的研究习惯,如果每次都要额外配置、额外调优,这个方案最后只能停在演示环节,走不进实验室。

那怎么判断算力真的帮上了科研?王毅把标准拆成三本账。第一本,时间账,同样的任务,端到端的等待有没有缩短;第二本,规模账,原来做不了、做不起的规模,现在能不能做;第三本,可信账,结果跟原有平台是不是一致、能不能复现。“三本账同时对得上,才算真正帮上了科研。”对海光而言,展示方案只是交流的起点,能够持续服务科研工作,才是真正要实现的科研价值。王毅坦言,海光的做法,是从真实的科研任务出发,和科研用户、软件开发者、生态伙伴一起,一个环节一个环节地解决问题,在适配和优化的过程中去了解,到底是哪些环节真正影响了科研效率。

想用AI辅助科研,先别急着问“AI能做什么”

对想尝试AI辅助科研的团队,王毅的建议很直接:先做好一件事——把问题说清楚。很多团队一上来就问“AI能帮我做什么”,这个问法太容易发散。更好的问法是:我现在的流程里,哪个环节最慢、最贵、最卡人?是数据处理等太久,还是实验筛选范围太大,还是某个计算步骤反复占用机时?目标越具体,越容易判断当前的算力平台和科研方案合不合适。

问题拆解清楚之后,还有四步。第一步,定目标,把预期收益写成能对照的科研指标,比如某个环节从三天缩短到一天,或者筛选范围缩小一个数量级,没有指标,后面没法判断成败。第二步,盘家底,数据在哪、什么格式,软件依赖哪些库和框架,现有脚本要改多少——这一步最容易被跳过,但很多卡点其实不在算力,而在数据准备和软件依赖上。第三步,选切口,不要一上来就替换整套流程,先挑一个边界清晰、有对照结果、失败成本低的环节做试点,跑通了再往外扩。第四步,建基线,先在现有平台上把时间、精度、成本跑出来当基准,换了新平台才有得比。“科研讲究可信,没有基线的提速是没有意义的。”

落到具体支持上,海光主要集中在三部分:一是算力基础设施,由CPU与DCU组成算力底座,以及兼容性较好的软件栈,尽量把迁移成本降下来;二是科研智算方案适配,和科研团队一起做兼容测试、性能调优,与ISV、开源社区一起做软件移植和算子优化;三是技术支持与联合机制,通过联合实验室、联合攻关课题,把真实使用中的问题反馈到产品改进里。海光提供CPU和DCU全栈芯片:C86处理器原生兼容x86生态,大量主流科研工具无需重构就能迁移;DCU是全精度通用加速卡,通过自研工具链兼容主流GPU软件生态,一套算力覆盖从数值仿真到大模型训练的负载谱系。

海光这套能力可以用几个关键词概括:双芯、科研全精度、安全合规、开放生态。“双芯”指C86 CPU与DCU两条芯片线协同演进;“科研全精度”指一套算力覆盖双精度科学计算到低精度AI训练的完整精度谱系,并具备从单节点到万卡集群的全链路调优能力;“安全合规”指芯片内置国密和机密计算等安全机制,全链路守护科研敏感数据;“开放生态”指依托光合组织与上下游产业伙伴一起做适配,让异构协同不再是一个课题组一个课题组各自去解的题。

让算力来适配科研,而不是让科研来适配算力

在生态合作上,王毅强调一个出发点:让国产算力去适配科研的现有流程,而不是让科研人员来适配国产算力平台。科研人员有自己熟悉的软件、脚本和研究习惯,这些是长期形成的,不应该被随便推翻。

具体到做法,海光一直在推三件事。第一件,把平台能力开放出来,通过成熟的编程模型和工具链,把海光各类芯片的算力以标准接口提供给上层软件,让开发者不必从零重写代码,迁移成本可控。第二件,和软件提供方一起做适配和优化,既包括商业软件厂商,也包括开源社区和科研团队自己维护的工具——能跑起来只是及格线,跑得好才是目标。第三件,让使用过程尽可能简化,工具链、文档、示例、迁移指南这些“小事”,实际上直接决定科研人员愿不愿意把任务第二次放上来。

最后还有一个闭环:真实使用中暴露的问题要快速反馈到产品和方案里,改完再回到科研任务中验证。“生态是在一次次真实的科研任务中磨出来的。”从具备芯片能力到真正支撑科研突破,王毅认为至少要过四关:可用关,软件生态适配,科研软件有版本、有依赖、有模型,能不能在真实版本上跑起来,只能一个一个去适配调优、积累经验;可信关,精度与可复现,这是科学计算最不能妥协的地方;可规模化关,单卡跑通不等于集群跑得稳,互连、存储、调度、故障恢复,很多差距不出在芯片上,而出在系统环节;可持续关,生态厂商愿不愿持续适配、有没有长期技术支持。“这四道关,没有哪家芯片公司能独立跨过去,需要芯片、软件、科研机构和系统集成商一起往前推。”

海光把自己的工作概括为三个词:降门槛、建样板、沉方案——坚持兼容主流GPU软件生态,把迁移成本降下来;共建联合实验室、打造科研标杆项目,把适配中的具体问题逐个解决掉;再把单点经验沉淀成可复制的行业方案。

算力与软件,是一场双向奔赴

深圳湾实验室系统与物理生物学研究所高级工程师、计算生物化学软件平台项目总工程师张鋆,从科研一线给出了印证。张鋆向中国工业报分析道,现在的分子模拟,早已不是模拟单独一两个分子。体系越来越大、越来越复杂,多组分、长时间的模拟越来越被需要。越复杂的体系,需要模拟的空间尺度和时间尺度就越大——空间不够大、时间不够长,很多科学现象是涌现不出来的。而且从微观到介观再到宏观,不同尺度需要截然不同的方法,如何把它们平滑、稳定地结合在一起,是一个重大课题。

在他看来,软件与硬件的协同,要从底层架构设计的一开始就把兼容性考虑进去——既要考虑国产软件,也要考虑各类硬件……协同发展还有一个前提:计算的基础架构要长期稳定、可靠,编译器、高性能数学库、性能调优器都要保证长期稳定,因为软件发展是一个长期过程,变化太大会影响长期的投入。他还建议,为科研提供算力服务的团队,最好具备计算物理、计算化学、计算生物学相关背景,这样双方沟通起来效率更高,更贴近实际应用。

过去,把不同尺度的模拟结合起来,需要科研人员自己搭脚本、写联合程序,结果往往又复杂又难以复现。深圳湾实验室自研的多尺度计算化学软件Qbics,把电子结构这类微观尺度的模拟,与分子动力学这类介观尺度的模拟,统一到了同一个软件框架里。“在有了充分文档和资料的情况下,我们就能在不同尺度的算法上充分优化,让它们在国产硬件上发挥出最大性能。”对于海光CPU+DCU的异构计算架构,张鋆特别提醒要“划清应用边界”:哪种计算适合放在哪种异构设备上,这是发挥硬件最大优势的前提,把不适合在某种硬件上运行的计算强行调优适配,只会事倍功半。从指令级并行到单机多核,再到跨节点和异构设备之间的并行,他期待国产软硬件能提供一个统一的研究框架,进一步降低科研人员迁移软件的成本。

面对火热的AI for Science,张鋆的建议是不必拘泥于某一个具体工具。“AI工具发展非常快,几个月前还在流行的概念,几个月后可能就成了很普通的基础架构。科研人员应该把握的,是自己学科里AI无法取代的那些东西。”在他看来,计算本身、软件工具对科研人员来说只是工具,但过去为了用好这个工具,要花很多精力学习计算机软硬件和编程知识;有了AI之后,可以把精力更多放在科学问题、理论问题和应用上,计算机方面的大部分问题都可以通过与AI对话来解决。“这样能大大减轻科研人员的精力负担,让我们集中精力研究自己更擅长的问题。”

从海光的“三本账”,到深圳湾实验室的跨尺度模拟,这场关于国产算力如何进入实验室的讨论,殊途同归地指向同一个答案:真正的门槛从来不在芯片参数,而在能不能让科研人员“不为算力分心”,把时间还给科学问题本身。这条路没有捷径,只能在一个一个真实科研任务里,一步一步走出来。

【作者:耿鹏飞】
【编辑:龚忻】