算力互联 智领未来——第十九届CCF全国高性能计算学术年会在青岛开幕

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“夏来青岛罩绿纱，朝听鸟语暮看霞”，美丽的海滨城市青岛迎来了2023年CCF全国高性能计算学术年会（CCF HPC China 2023）。继去年成功举办了云上盛会之后，CCF HPC China今年重回线下，老友重逢、新朋相聚，一场高性能计算领域的饕餮盛宴让人回味无穷。

AI牵引 智算创新

为深入贯彻落实习近平总书记关于科技创新和发展数字经济的重要论述，汇聚前沿的学术成果，展现最新应用技术，促进超算技术应用生态与科技产业转型升级，8月24日至26日，CCF HPC China 2023在山东青岛·红岛国际会议展览中心举行，国内外多位院士、专家、学者、教授，以及高性能计算产业界的头部企业代表、专业技术人士、行业用户以及媒体相聚一堂，围绕“算力互联 智领未来”这一主题，探讨产业智能化和智能产业化背景下算力的创新与变革，展望新一代人工智能技术的发展趋势，旨在推动高性能计算应用的场景化落地。

高效的计算能力是越来越复杂和庞大的人工智能应用的基础。反过来，人工智能技术的快速发展、基于大数据训练深度神经网络的需求又推动着算力的进步，新的计算软硬件基础设施不断推陈出新。AI与算力的相互促进、同步提升将是未来的一个主题。最新发布的《智算产业发展白皮书》显示，2022年，我国新增算力设施中，智能算力占比已过半；预计2025年智算规模占比将超过85%；到2025年，算力核心产业规模将超过4.4万亿元，关联产业规模可达24万亿元。

那么，由AI等新技术、新应用引发的算力缺口将如何有效弥补呢？业已启动的国家超算互联网部署工作是重要途径之一，它将突破现有的单体超算中心运营模式，将全国众多的超算中心连接起来，构建一体化算力服务平台。通过超算互联网建设，将形成强大的国家算力底座，有效促进超算算力的一体化运营，助力科技创新和经济社会高质量发展。

总之，“算力互联 智领未来”这一主题道出了智算技术创新的方向，商业模式和应用生态创新的路径，以及提升服务和体验的新方法。

CCF HPC China 2023由中国计算机学会主办，中国计算机学会高性能计算专业委员会、中国海洋大学、青岛海洋科技中心、齐鲁工业大学（山东省科学院）共同承办，青岛高新技术产业开发区管理委员会、青岛国实科技集团有限公司、山东省计算中心（国家超级计算济南中心）、中北大学、北京并行科技股份有限公司共同协办。中国科学院院士、深圳大学教授陈国良担任大会荣誉主席；第十四届全国人大常委会委员、中国科学院院士吴立新担任大会主席；国家并行计算机工程技术研究中心研究员漆锋滨与齐鲁工业大学（山东省科学院）党委书记王英龙担任大会共同主席；中国海洋大学副校长魏志强，青岛海洋科技中心党委副书记、主任岳国峰，齐鲁工业大学（山东省科学院）副校长（副院长）杨美红出任大会共同副主席。

在本届大会上，9位中外院士齐聚，11场特邀报告、6场产业报告、46场主题论坛、30余场特色活动、4场“2023中国超算最佳应用”入围作品展示等精彩纷呈。

特别值得一提的是，大会还特别设置了超过10000平方米的独立展厅，用来展示高性能计算、云计算、信息化建设、软件园区建设等方面的创新成果，数十家高性能计算领域的软硬件领先企业参与其中。

作为一年一度高性能计算领域的盛会，CCF HPC China旨在通过汇聚前沿学术成果、展示创新应用技术、交流创造行业价值，促进超算技术应用生态与科研创新，以及产业数字化升级转型，同时致力于打造全球化、开放式高性能计算技术与学术共享交流平台。在算力需求持续增长，特别是AI技术的驱动下，高性能计算技术与应用未来的发展和演进引发了广泛关注，也成为本届大会的一个重头戏，相关议题的讨论尤为热烈。

包括人民网、光明网、环球网、中国科学报、科技日报、中国工业报社、中国青年网、赛迪网、至顶传媒、CSDN等在内的百余家行业知名媒体，对大会的各项精彩内容进行了全方位的宣传报道，引发了业内的强烈共鸣。

数智融合 应用赋能

8月24日，CCF HPC China 2023迎来了第一个高潮，大会开幕式与主题报告引人入胜。CCF高专委副主任莫则尧主持了大会开幕式及领导致辞环节。

山东省副省长、省政府秘书长宋军继在开幕式上致辞时表示，近年来，山东深入贯彻落实总书记和党中央的决策部署，把科技创新作为现代化强省建设的战略支撑第一动力，加快实施创新驱动发展战略，强力推进技术创新、平台建设、企业培育、人才引进，全力打造创新高地，争当国家高水平自立自强的排头兵。

超级计算被誉为计算机科学工程的皇冠，是国家实力的重要象征。多年来，山东积极服务国家超算事业发展大局，启动全国首个超算互联网工程，建成济南-青岛、济南-淄博超算互联网试验网，打造了高性能的计算集群、云计算集群和专用集群平台，综合算力排名位居全国前列，为山东数字化转型提供了有力支撑。

面向未来，山东将把超算、互联作为数字强省建设的重要抓手，着力搭建超算、大数据、人工智能融合发展的超算算力网络和服务平台，有效整合数据、算力、算法等资源，加快推动算力的泛在化发展和普及应用，打造具有竞争力的国产超算生态，更好地赋能经济社会高质量发展。

此次是中国计算机学会高性能计算委员会第二次选择青岛作为年会的举办地。青岛市人民政府副市长宋明杰在开幕上致辞时表示，近年来，青岛市深入贯彻落实习近平总书记对山东、对青岛工作的重要指示要求，大力推进绿色、低碳、高质量发展，加快构建现代化产业体系，持续提升城市功能品质，不断增强对外开放优势，经济保持持续健康发展。青岛拥有全国领先的超算、智算基础设施，在全国算力城市中名列前茅。今年6月，青岛市超大规模混合算力——海洋人工智能公共算力开放创新平台成功荣获科技部批复。这是山东省首个获批建设的国家新一代人工智能公共算力开放创新平台。在算力支撑城市发展方面，青岛这座算力名城正在国字牌科研机构和国资集团超算领域优势国企的领导下加快冲刺。

青岛市工业体系完备，产业门类齐全，制造业基础雄厚，有着丰富的超级计算，特别是人工智能应用场景，是人工智能应用的天然试验场。青岛将全面优化营商环境，推出更多支持政策，努力营造良好的创新产业生态，为产学研政金各类机构在青发展提供基础。

中国计算机学会秘书长唐卫清对本次年会的各项准备工作给予了充分肯定。他表示，本次大会覆盖了高性能计算领域从技术到生态、应用、教育的各个方面，相信一定会对促进学术技术、产业发展、行业发展起到重要作用，这也符合计算机学会一直倡导的专业化、产业化、行业化、大众化、国际化、数字化的策略。

CCF高性能计算专业委员会主任漆锋滨代表大会承办方感谢各界对年会的鼎力支持。他表示，CCF HPC China是CCF高专委精心打造的学术品牌，其目的是促进高性能计算领域产学研相互交流。从2005年创办至今，CCF HPC China经历了中国超算厚积薄发、蓬勃发展的19年。本次大会的主题“算力互联、智领未来”，将大会推进到了一个新的高度，预计参会和参观人数将突破3000。希望通过本次超算领域的盛会，能够向世界展示中国算力的光芒。

会上还举行了由国实集团和华为技术有限公司等单位共同建设的“数字孪生联合创新中心”揭牌仪式。该创新中心是我国首个海洋产业领域数字孪生研究机构，立足于海洋强国和“数字中国”国家战略，以高性能计算为支撑，旨在加快海洋数字孪生关键技术突破，打造国内全栈自主可控的海洋数字孪生开放平台，促进我国海洋产业数字化转型。

依托山东领先的超算设施，国实集团在大会现场与国家超级计算济南中心、上海威固信息技术股份有限公司等多家优秀的算力机构、企业签约，呼应本次大会的主题“算力互联 智领未来”，推动众多一流高校院所、行业头部企业实现战略合作，找到拉动经济增长的新业态、新场景、新模式，赋能千行百业。

在多位院士的共同见证下，由国家超级计算济南中心、青岛中心、无锡中心等国家超算中心组成的神威联盟在大会现场举行了启动仪式。神威联盟将有效整合联盟内各算力中心的数据、算力、算法等资源，落实国家超算互联网行动方案，打造极具竞争力的超算生态，支撑我国原始科学创新、重大工程突破、经济高质量发展，为“数字中国”建设奠定算力底座。

突破关键核心技术 走可持续发展道路

当前，全球主要国家的数字经济占GDP比重正持续提升。数据显示，计算力指数平均每提高1点，国家的数字经济和GDP将分别增长3.6‰和1.7‰。算力作为数字经济时代新的生产力，已经成为经济社会高质量发展的重要支撑。目前，我国算力总规模位居全球第二，并且保持着30%左右的年增长率。预计在2023年，AI算力将首次超过通用算力。AI已成为算力增长的新引擎。如何跟上算力发展的步伐，凸显算力优势，实现算力资本、算力服务的协同互补，从而更好地赋能产业数字化和数字产业化成为亟需破解的问题。

CCF高专委副主任迟学斌

CCF高专委副主任金海与CCF高专委副主任迟学斌共同主持了8月24日上午举行的大会报告与主题演讲环节。在这一环节中，来自国内外的院士、专家与业内头部厂商的代表，就超算技术与生态的演进、我国超算基础设施的建设与发展、大模型对高性能计算的影响，以及高性能计算的应用热点进行了全面而深入的阐述和分析。

“算天算地算人”，超算对于人们日常工作和生活的影响超乎想象，比如提升对天气预测和环境事件的预报准确度，促进能源的产出、转换与存储，助力新药的开发等。如今，超算也成了助力海洋前沿技术研究的利器，海洋模拟与预测需求的蓬勃兴起不断驱动着全球算力的发展。新十四届全国人大常委会委员、中国科学院院士吴立新在会上做了《超算与地球系统》的报告。他谈到，数字孪生作为透明海洋技术体系的重要组成部分，将有效深化人类对海洋系统的认知与变化预测，赋能海洋能源、海底矿产、海洋生物资源高效安全开发、海洋高端装备智能制造、海洋航运等产业发展。

“超算与人工智能深度融合的时代已经来临。它必将是一种新的科学范式，有重大的颠覆性创新。这一次，中国不仅要成为全球超算算力的领跑者之一，同时也希望能够成为全球超算应用的领跑者之一。”吴立新院士希望，中国超算界为人类的未来多做几件“美好”的事情。

我们已经步入E级超算时代，算力指数不断提升，能够有效应对最富有挑战性的计算问题。超算系统是名副其实的“国之重器”，也是国际科技竞争的战略制高点。夯实软硬件基础设施，为超算算力的释放提供有力支撑成为当前最紧迫的任务。过去十年，我国在顶尖超算系统研制和超算系统部署数量方面处于国际领先行列，但在基础软件生态方面还有待完善，比如如何将领先算力高效转化为解决科学与工程难题的能力，国产超算平台架构多样、应用移植和调优工作量大，国产超算平台支持复杂应用全流程计算的能力亟待改善，跨超算中心协同研发和部署战略应用的能力亟需提升等。应对上述挑战，中国工程院院士、清华大学计算机系教授郑纬民在《重视我国超算基础软件生态建设》的报告中提出四点建议：第一，加强超算基础软件研制，提升转化能力；第二，研制统一并行编程模型和编译优化平台；第三，建立国产超算HPDA系统软件栈；第四，深入开展超算算力网络研究。

芯片是提高计算机系统性能的主要驱动力，而晶体管数量与工艺制程直接决定了超算系统的性能。变革当前芯片设计堆叠式技术路线，着眼自上而下构造式芯片设计的新范式，集成芯片为芯片算力突围开辟了新途径。中国工程院院士、中国科学院学术委员会副主任、中国科学院计算技术研究所学术委员会主任、中国科学院大学计算机科学与技术学院院长孙凝晖在主题为《集成芯片与高性能计算》的报告中，先从半导体技术和计算系统一代一代协同发展的角度，分析了当前计算系统在互联延迟、多核扩展等方面存在的瓶颈，然后聚焦于集成芯片，介绍了通过自主工艺构造式设计高性能芯片的新途径。当前，超级计算机的架构存在算力天花板，而集成芯片可突破众核芯片的IO带宽制约和多芯片之间的通信延迟制约，并且通过采用多级基板可进一步扩展众核规模，从而实现算力提升。据了解，中国科学院计算技术研究所与之江实验室合作开展了面向智能计算的大芯片设计工作，基于集成芯片构建高性能计算系统的思路，在多核扩展架构、多芯粒并行、供电散热扩散性等方面进行了深入研究与开发。

从技术发展看，人工智能大模型技术已经成为最近教育界、学术界和工业界热议的话题，它具有赋能千行百业的巨大潜力。我国高度重视人工智能的发展，特别是在场景和应用创新方面，制定了诸多战略方针，旨在提升我国人工智能的创新能力。得益于AI的能力，高性能计算解决应用问题的能力得到进一步提升。随着HPC+AI融合应用的不断创新，高性能计算的应用开发、系统软件和体系结构正在发生变革。华为计算产品线集群创新与仿真Lab主任、集群计算首席架构师杜云飞在其《高性能计算应用发展新趋势与思考》的主题演讲中，深入探讨了高性能计算的发展趋势，并围绕新趋势下超算系统所面临的挑战问题展开分析，提出了相应的技术思考，以推动高性能计算系统更好地适应和面对AI的新挑战。聚焦高性能计算的发展趋势，华为围绕性能工程的基础软件、性能加速的中间件、应用的自动化优化，以及在新算法的混合精度、AI大模型和超大规模的存储及网络上，做了大量创新性的实践，使得大量的应用生态在超算系统上获得了更好的性能。

AI算力的出现，重新定义了传统算力，也为数字生产力的提高提供了可能，但同时也带来了数据中心碳排放、高能耗计算机设备散热等潜在技术问题和环境问题。传统的高性能计算和数据中心建设方式，由于算力规模的快速增长和芯片功耗的不断攀升正变得不可持续。在《打造绿色算力 实现可持续发展》的主题演讲中，联想高性能计算与人工智能营销总经理于涛表示，我们必须重新思考如何建设经济绿色的数据中心。为此，联想推出了高性能算力中心可持续发展方案。基于液冷技术，该方案坚持高计算密度、高稳定性、高安全性和低PUE的“三高一低”设计思想，旨在实现低碳计算，借助先进技术的应用达到提高效率、降低能耗的目标，并通过数据中心热能回收再利用和广泛采用清洁能源等措施，以绿色技术为支撑，打造低碳产品。这一系列举措将有助于降低设备能耗，促进资源的可持续利用，形成综合的数据中心节能减排措施，为实现国家的双碳目标提供有力支持。

欧洲科学院外籍院士，俄罗斯自然科学院外籍院士，IEEE Fellow，西安电子科技大学华山杰出教授、计算机科学与技术学部主任、人工智能研究院院长焦李成在《关于大模型计算的几点思考》的报告中，回顾了以自然语言处理和大模型为基础的ChatGPT的发展历程，以及最新的大模型计算的研究进展，进而引申至人工智能的内涵和外延，并就大模型计算与发展分享了自己的思考和展望。“从最根本上来讲，ChatGPT也要回到核心，就是要回到数学的基础、数理逻辑和计算的能力，而所有这些正是高性能计算的核心技术所在。所以，高性能计算与人工智能是密切相关的。”焦李成院士表示，“从这个意义上来讲，我们更应该把两者结合起来。对于大数据、互联网、人工智能、云计算来说，高性能计算如何在中间起到连接作用，值得我们去思考。”

随着以大数据、人工智能等为代表的新一代信息技术迅猛发展，全社会对算力提出了更高要求。国家高性能计算机工程技术研究中心副主任曹振南在主题为《建设超算互联网推动超算生态发展》的演讲中指出，当前，应加强全国算力资源统筹协调，以应对算力设施分布不均衡、接口不统一、应用软件自主研发和推广不足等问题。已启动建设的超算互联网旨在连接产业生态中的算力供给、应用开发、运营服务、用户等各方能力和资源，并以互联网的思维运营超算中心，构建一体化超算算力网络和服务平台。曹振南对超算互联网的建设思路、实施方案和最新进展进行了介绍。他表示，建设超算互联网的目标，不仅希望将超级计算机的设备连接在一起，更希望将所有供需方、整个超算生态链汇聚在一起，通过这个平台提供相应的服务，同时以互联网的思维运营超算，拓展思维与用户。

多维度创新 超算酿新机

近几年，我国算力综合供给水平快速提升，算力产业创新能力持续增强，算力赋能千行百业成效显著。从超算行业来看，超算已为汽车制造、气象海洋、基因测序、新药研发、芯片制造、石油勘探等众多行业提供了灵活弹性、快捷高效、安全可靠的算力支持。在AI的驱动下，超算行业未来仍有巨大潜力可挖，新的技术和应用亮点会层出不穷。

8月24日下午进行的大会报告与主题演讲，由CCF高专委副主任卢凯、CCF高专委秘书长张云泉共同主持。

近年来，“数字孪生”已成为学术界和支撑数字经济发展的一个炙手可热的概念。那么数字孪生到底是什么？能做什么？如何以高性能计算为支撑，构建地球系统的数字孪生呢？中国工程院院士、国防科技大学气象海洋学院研究员宋君强在主题为《地球系统数字孪生的构建与挑战》的报告中，详细介绍了构建地球系统数字孪生面临的具体挑战，以及需要解决的关键技术，同时分享了高性能计算在地球系统数字孪生中扮演的角色。一个地球系统数字孪生实际上是一个复杂的系统工程，包括了信息系统、模型系统和行动系统。我们可以根据这个系统评估人类活动对气候的影响。在如今的智能化时代，地球系统数字孪生也相应地具有智能化的特征，即信息生之有智、以智赋能以及集成赋能。宋君强院士强调说，地球系统数字孪生是我们认识全球变化终极目标的重要的科学手段和基础工具，同时也是智能化时代研究地球系统科学的基础性科学底座。

在现代世界中，有许多设备需要对大数据流进行本地处理。这些设备包括LCD和AMOLED面板等，它们是现代电视和显示器的基础。目前，FPGA和专用集成电路(ASIC)已广泛应用于对大数据流的本地处理。俄罗斯自然科学院院士、俄罗斯西南州立大学高级研究员Alexander Arkhipov在主题为《Using FPGAs for parallel-pipeline processing of video information streams（使用FPGA进行视频信息流的并行流水线处理）》的报告中谈到，视频信息流处理需要在LCD和AMOLED面板上实时执行大量计算。使用FPGA对视频信息流进行并行输送处理，不仅可以改变处理设备的功耗，还可以改变LCD和AMOLED面板本身的功耗，以及改善它们的特性，如亮度均匀性、最大亮度、对比度、寿命、成本等。与此同时，所有计算都在视频数据流的速度下进行，没有帧丢失，即实时进行。

随着ChatGPT的火爆，人类第一次让每个人都接触到了超算算力，也都体会到了超算算力加持下的人工智能对生产生活各方面效率的大幅度提升。这也直接导致了近期全国乃至全球高端超算算力极度紧缺的情况。北京并行科技股份有限公司董事长陈健在主题为《算力网络赋能人工智能，超算架构大模型算力服务从可用、好用到降本》的主题演讲中表示，算力网络是解决当前算力问题的最优模式。只要还有可用的超算算力，算力网络就能支撑用户完成计算任务。并行科技在过去十年基于算力网络服务模式，汇聚国内外优质超算和智算算力资源，实现了算力资源、应用资源、数据资源的共享与交易，并面向终端用户提供多样化的算力服务。并行科技在算力网络模式方面的探索与实践，与国家“东数西算”发展政策相适应，为行业发展提供了一套行之有效的破题方法。人们希望智算中心可用、好用。而好用又分成两个维度：一是稳定，二是性能要好。这也是超算一直努力的目标。为了实现智算中心的好用，并行科技从运营和优化两方面入手，为用户提供全网最优性价比的算力。

Al大模型训练对集群算力的需求正在高速增长，其中的高性能互联系统面临着前所未有的挑战和发展机遇。华为网络技术实验室主任刘冰洋发表了主题为《面向AI大模型的集群互联系统创新》的演讲，详细阐述了高性能互联系统各层的创新与实践，介绍了网络与通信库、调度器和模型框架跨层协同的性能优化空间，以及技术思路和关键挑战，同时对未来网存算系统联合优化的潜力寄予厚望。面对高性能AI训练集群，如何提升其网络通信的性能，这是华为网络技术实验室当前的一项主要工作。华为从两个方面去实现性能的提升：一是物理带宽和物理交换能量，这体现了硬核的实力；二是在硬件基础之上建立拓扑亲和计算的技术体系，通过网络和通信库框架之间的双向协同，充分发挥物理的带宽，从而实现通信效率的最优，并最终达到算效最优化的目标。

数字经济的发展依赖数字化、智能化与网络化的新经济基建开发。香港中文大学（深圳）校长、讲座教授黄铠在主题为《数字经济关键技术：融合智能物联网、联邦云计算与孪生城市建模》的报告中深入浅出地阐述了产业大数据挖掘、联邦云计算平台创新结构、Al芯片加速器、海陆天空6G通讯网络、工业物联网等关键技术的融合与应用对于促进数字经济发展的重要性。面对大数据感知、机器学习认知、生成式AI等新技术、新应用，业界相关方必须重视智能云认知与物联网感知的无缝结合，以及开源大模型在智慧城市、数字经济、远程医疗与全民健保等方面的落地应用，建立与时俱进的生态环境与工业体系，为数字经济的发展保驾护航。黄铠教授指出，发展数字经济要强调AI，发展数字经济更要强调群体性智能。

随着大模型和生成式Al技术的涌现，模型预训练和实时推理对于数据和算力提出了新的需求。澳门大学科技学院院长、协同创新研究院院长、计算机系讲座教授须成忠在主题为《面向深度学习的边云计算系统框架和算法》的报告中，透彻地分析了边云计算框架如何更好地满足机器学习技术的发展需要，以及如何在模型训练和推理中取得较好的平衡。同时，须成忠教授还结合过去的研究与实践，分享了边云数据中心的资源管理调度以及相关的模型压缩等问题的处理经验。须成忠教授和他的团队在感知智能、认知智能、预测智能、规划智能，以及模型训练、模型推理乃至边缘智能方面进行了大量应用实践。

超导是一种宏观量子现象。超导材料具有独特的零电阻、抗磁性和约瑟夫森效应，因而具有广泛的应用。自1911年超导现象被发现以来，超导一直处于科学和技术研究的前沿。中国科学院物理研究所研究员周兴江在主题为《超导的前世今生和应用》的报告中，介绍了什么是超导，以及超导的独特物理性能和广泛应用，并基于超导研究的历史与现状，阐述了超导研究所蕴含的重大科学和技术问题。周兴江研究员表示，未来超导研究的方向有三：不断追求更高的超导温度；铜氧化合物发现之后，传统的BCS理论已经无法解释，因此有必要发展新的高温超导体理论；如何将超温超导体更好地用起来。创新是科技的核心，创新也是一种追求，更是一种态度。就超导而言，创新更是一个艰苦的过程，需要一个从模仿、创新到改进的过程，更需要环境和土壤的支撑。

已成功举办了十九届的CCF HPC China作为“放大器”的价值进一步凸显，对于高性能计算领域创新理念、技术、模式和应用的传播和推广起到了非常积极的作用，有效促进了高性能计算领域政产学研用资的协同发展，在不断彰显“中国算力”的能量与勃勃生机的同时，也能更好地为数字中国、科技强国建设铺路筑基。