提升超级计算应用水平推动湖南产业高质量创新发展

　　陈志刚 汪净
　　习近平总书记指出：＂创新是引领发展的第一动力。＂当社会生产力发展到较高水平，计算仿真将逐步代替实验室试错，成为技术、产品和服务的主要创新方法。算力算法性能越高，仿真搜索的参数空间越大，相比于人工实验一次次试错的优势就越明显。因此，是否应用超级计算技术、对算力的需求规模和应用水平如何，已成为当今时代衡量产业核心技术水平和创新能力的重要指标。这一规律不仅适用于芯片设计、药物筛选等新兴产业，传统产业的发展同样依赖于超级计算提供的创新能力。
　　据权威研究机构对全球保险、石油和天然气、金融、医药、电信、制造、交通、国防、零售等行业的调研，对高性能计算每1美元的投入，平均可以产出452.1美元的营收和37.6美元的超额利润，如果考虑到产业创新推动能力，平均每260万美元高性能计算投入就可带来一项重大创新。湖南是世界高性能计算技术高地和中国超级计算机发源地，当前产业发展正处于新旧动能转换的关键阶段。为此，我省应大力提升超级计算应用水平，推动产业高质量创新发展。
　　打造＂超级计算应用指数＂，聚焦产业发展创新维度，准确衡量产业核心竞争力水平
　　评价产业发展水平，不能只看产业规模和市场占有率等宏观指标，更需深入考核其发展质量和创新动能。高度依赖人工经验发展的企业有可能做大规模，甚至可依靠规模效应形成短期垄断，但其核心竞争力会随人员老化或流失而下降。一旦竞争对手运用超级计算技术探索创新、优化产品和服务，依赖人工经验发展的企业就很可能因创新速度慢、水平低而逐渐被市场淘汰。
　　湖南已形成工程机械、轨道交通装备、中小航空发动机及航空航天装备三大世界级产业集群，电子信息、先进材料、智能汽车等新兴产业正在崛起。湖南优势产业要在全球化竞争中葆有核心竞争力，应在做大做强产值规模之外，重视提升超级计算技术的应用水平，力求＂算得更多＂＂算得更精＂。通过横向比较湖南企业与国内外竞争对手的超级计算投入水平和计算应用规模，可评估其产生高水平创新的潜力，进而推断湖南优势产业集群引领产业发展方向的可能性。
　　为此，建议我省尽快在产业发展考核指标体系中加入＂超级计算应用指数＂，考察产业链和企业总体研发投入中的超级计算资源租赁、建设和应用研发专项投入比例，同时考察超级计算应用的算力规模、精度水平和自研计算软件代码规模，从而准确衡量产业链和企业的核心竞争力发展水平。
　　升级企业创新发展模式，构建计算赋能的创新内核，形成持续创新动能
　　国际化头部企业往往具备宽广的产品线和与之配套的丰富软件。这些软件是领域专业知识的积累凝聚和自动化具现，能让普通工程师直接应用经超级计算深度优化的工程参数，充分受益于最前沿的领域知识。由于关键参数的计算模型和算法软件都运行在企业核心机房的超级计算集群上，企业并不担心用户从产品软件中逆向学习其知识经验。同时，用户使用数据可被实时反馈汇聚到超级计算集群上，用于进一步迭代优化产品参数，形成促进产品服务进化的闭环逻辑。这种发展模式，被称为＂计算赋能的知识软件化＂，是现代产业发展的重要特征。
　　湖南的优势产业和企业，比如湖南钢铁、三一重工、中车株机、中国航发南方公司等已初步具备＂知识软件化＂基础。湖南制造的泵车、高铁、航空发动机都有良好的控制软件，并且密布传感器，具备反馈回传用户数据的能力。如能更充分应用超级计算技术，以计算赋能替代人工经验设计，有望达到＂人力不可为＂的系统设计复杂度和数据驱动创新的高水平。
　　为此，建议我省进一步优化产业科技政策，引导激励全省企业自主研发所在领域知识计算模型和核心计算软件，凝聚领域专业知识，运用超级计算技术，推动企业加速向计算赋能型创新模式转化。同时，加强产业链企业间创新协作，将计算创新能力拓展对接到产业链上中下游企业和末端用户，提升产业链整体协同创新能力，力争引领产业未来发展。
　　依托国家超级计算中心，探索符合湖南产业需求的超级计算应用发展机制，形成＂超级计算引领产业发展＂积极态势
　　产业发展的根本动力来自基础科学突破，来自基础性、颠覆性的理论和方法创新。党中央明确提出，＂十四五＂期间要强化国家战略科技力量、提升国家创新体系整体效能。习近平总书记指出：＂国家实验室已成为主要发达国家抢占科技创新制高点的重要载体。＂美国能源部发布其监管下的17个美国国家实验室自建立以来取得的75项重大突破性研究成果(截至2018年)，排在首位的就是超级计算技术，并且是支撑其他基础科学取得突破的关键技术。这些国家实验室组织开发了大量基础科学研究不可或缺的算法软件，赋能美国及其盟友的能源、材料、芯片等战略关键产业。
　　湖南拥有国家超级计算长沙中心，具备国内领先、国际一流的计算资源和算法创新能力，具备支撑湖南企业提升超级计算应用水平、为湖南产业发展培养超级计算人才的优势条件，具备孕育引领产业发展所需的基础科学突破的巨大潜力。基于此，建议在实施《湖南省强化＂三力＂支撑规划(2022—2025年)》基础上，加快探索算力算法提升和产业发展的协同作用机制。一方面，针对湖南产业发展需要突破的关键基础科学问题、企业可持续创新需要的计算赋能方法、衡量产业核心竞争力需要的超算应用指标体系，布局一系列多学科交叉融合的研究项目，并将研究成果落实为政府部门牵头实施的行动方案;另一方面，以发展富有湖南特色优势的超级计算应用为突破口，围绕国家级超级计算平台构建具有示范效应和推广价值的高水平产业应用，引领湖南产业集群实现核心竞争力和创新模式重大提升。
　　(作者分别系中南大学计算机学院党委书记、教授;湖南钢铁集团涟源钢铁股份有限公司副总经理)