瞭望专访中国工程院院士湘江实验室主任陈晓红

　　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。VRAR、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。