国产超算挑起气象服务大梁长沙发力智能制造闯出转型路径郑钧

发布时间：2022-11-02 16:37:36

国产超算挑起气象服务大梁，长沙发力智能制造闯出转型路径

“派—曙光”是应用国产卫星数据、运行国产模式的国产气象高性能计算机系统，日前通过业务验收，正式承担起气象业务运行及科研重任，将帮助气象部门更快地研究、制作、发布更加精准的天气预报，惠及公众

俗话说，“天有不测风云”。预测天气和气候是世界上最复杂的问题之一，而每天服务于我们生产生活的天气预报对超算的需求更是迫切和严苛。2018年，中国气象局迎来了国产高性能计算机系统“派—曙光”日前，这套系统因在前期测试、试运行中表现良好，通过业务验收，正式承担起气象业务运行及科研重任，这也是首台应用国产卫星数据、运行国产模式的国产气象高性能计算机系统。

在气象领域，天气的数值预报离不开计算机。从20世纪50年代开始，数值模式预报方法取得了成功。然而，60多年来，人们所需的气象预报时空精度越来越高，数值模式已经从一个简单的正解方程发展到世界上最复杂的软件项目之一，海量数据和数百万条代码总能轻易占满计算设备的所有可用资源。

“改革开放初期，中国气象局引进了M—160Ⅱ和M—170两台大型计算机。使用这两台大型计算机，需要先小心翼翼地穿纸带、凿卡片，然后通过光电读卡机将程序读入到计算机里。”国家气象信息中心副总工程师沈文海告诉经济日报记者，虽然操作繁琐，但这两台机器的性能在当时十分先进，主要用于国际气象通信业务，也被拿来研发数值预报模式，有时还会对外开放，全国各地有需求的人都能来使用。

沈文海表示，随着气象信息化工作深入开展，国产数值预报模式GRAPES的能力和水平不断改善，已成为支撑智能化网格预报的核心力量。与此同时，数值预报赖以运行的高性能计算资源大幅改善，国产高性能计算机逐渐成为主角。

当我们挑选电脑或手机等电子产品时，除了看外观，还得考虑它的硬件配置是否适合自己的日常所需。那么，对于全球主要的气象机构而言，什么样的配置才更适合天气预报呢？

其实，气象预报对高性能计算机的需求与大多数普通人对手机的需求很是类似——架构更先进、计算能力更强、存储容量更大、更加绿色节能，可有效支持海量数据的处理和众多模式的运转，帮助气象部门更快地研究、制作、发布更加精准的天气预报，惠及每一个公众。

和手机一样，高性能计算机也有自己的“服役期限”，这个周期大约为6至8年。特别是近十几年来，全球高性能计算机持续更新换代，运算能力呈几何倍数增长，应用于气象业务和科研的高性能计算机也呈现出同样的趋势。

时值国产超算蓬勃发展，已接连在全球最强超级计算机榜单中拔得头筹。“派—曙光”也以超出预期的性能令人眼前一亮——峰值运算速度达到每秒8189.5万亿次，约为此前中国气象局使用的进口高性能计算机系统的8倍；在系统架构上，它有两套子系统互相备份，计算资源相对独立，共享存储资源。如此一来，即便其中一套出现故障，另一套会提供相同支持，气象业务的可靠性大幅提高。

在去年9月到11月短暂的试运行期间，这套国产高性能计算机系统扛起了GRAPES全球四维变分同化系统、北京市气象局冬奥睿图模式运行、全国高分辨率风能太阳能多源数值预报集成业务和全国水平分辨率200米风能资源图谱制作，以及全球大气再分析产品研制等多项业务、科研的重担。

值得一提的是，来自“风云”系列国产气象卫星的数据，也已经全面应用到这台国产高性能计算机系统所支持的各项业务和科研作业中。

据中国气象局相关负责人介绍，“派—曙光”测试与试运行时间虽短，但作出了许多贡献。在2018年汛期实时环境下，这套国产高性能计算机系统已经默默参与到预报重任中，在“玛丽亚”“安比”“山竹”等台风预报中为全国会商提供参考；上海合作组织青岛峰会、上海进口博览会的数值预报产品保障服务工作，都有这套高性能计算机系统贡献的力量；科研人员还利用它开发了GRAPES—GFS全球卫星云图模拟产品、降水量级误差订正产品、平昌冬奥会预报产品等。

“可以说，运行‘派—曙光’国产高性能计算机后，中国气象局高性能计算机系统总体规模已跃居气象领域世界第三位，仅次于英国气象局和日本气象厅。”沈文海说，高性能计算机领域的革新永无止境，科研人员还将不断努力，继续为公众提供专业、精准的气象服务。

10秒，一件铝轮毂制成；

80秒，一台发动机“智造”；

3分钟，一床被芯诞生；

5分钟，一台挖掘机下线；

1小时，3.6万瓶酱油灌装；

1天，6.1万台手机生产……

行走岳麓山下、湘江之畔，智能制造热潮奔涌，长沙速度令人惊叹。“长沙要通过打造‘智造之城’，闯出高质量发展新路径。”湖南省长沙市市委负责同志说。

新与旧

“智造”撬动生产方式变革，传统产业“老树发新芽”，新兴产业生机勃发

“要么翻身，要么翻船！我们必须主动出击，跨过智能化、数字化转型这道关口。”三一重工董事长梁稳根的话，道出10年前长沙工程机械行业的抉择。

2008年国际金融危机爆发后，市场需求低迷，产能过剩，依靠低成本要素投入的粗放发展模式难以为继，长沙的工程机械产业陷入迷茫。

二次创业，苦练内功，向“智造”要活力、拓市场，才能化危为机。包括三一重工在内的长沙工程机械企业纷纷建设智能化制造车间，布局智能化物流体系，搭建大数据云平台……而今，在有着“最聪明厂房”之称的三一重工18号厂房，5分钟即可下线一台挖掘机。

电脑接单后，自动开包、自动松包、自动填充面料、自动绣花、自动激光剪裁……位于长沙高新区的梦洁家纺智能制造示范线上，棉花进去，被芯出来，全程不到3分钟。“智能化生产线，让生产效率大大提高。”梦洁家纺行政总监漆鸿杰一脸骄傲。

在博世长沙公司，湖南省首条工业4.0生产线成功诞生；在上汽大众长沙“分钟工厂”，机器人焊接和测量的普及，实现1分钟下线一台合格整车……

传统产业“老树发新芽”，新兴产业生机勃发，新增长点、新载体不断涌现。

不久前，碧桂园集团和长沙市正式携手打造人工智能科技城项目，致力于搭建全球领先的机器人创新产业研发应用平台、高端应用平台、创新、孵化、成果转化平台和人工智能产业链。

从“湘江新区号”卫星到常用的手机电子配件；从科技含量极高的集成电路到互联互通的“工业云”平台服务……长沙在“三智一自主”领域不断发力。湖南湘江新区集聚人工智能产业重点关联企业300多家，省级以上研发机构100多家。

江流激荡，依江而生的长沙发力“智造”，撬动生产方式变革，加速新旧动能转换。

大与小

“智造”提升企业竞争力，既打造“大象军团”，也打造“蚂蚁雄兵”

采用无线遥控，最大遥控距离100米，在驾驶室操作钻孔时，能同时利用遥控器进行劈裂操作……近日，在长沙国际工程机械展览会上，中国铁建重工集团一款新型隧道施工利器，51秒内快速完成一个工序的隧道劈裂施工，引人注目。

除了这个利器，铁建重工还带来20余台掘进机智能化研究新成果模型和13台智能型钻爆法隧道装备真机。“与常规产品相比，这批超级地下工程装备最大的特征是智能化，能适应超恶劣的自然环境，应对超风险的地质条件，实现超常规的长大隧道施工，具备攻克高难精尖超级地下工程的能力。”公司首席科学家刘飞香说。

在长沙，智能制造的浪潮中，不仅像铁建重工、中联重科、三一重工这样的“大象军团”“迎风起舞”，一批行业领域内的“隐形冠军”亦乘势而上。

手机、平板电脑开机能用多久，电动汽车能跑多远，都与电池有关。而电池性能如何，其中的正极材料最为关键。走进位于宁乡高新区的杉杉能源正极材料智能制造数字化车间，只见少量的工人来回从事巡检、监测和维护工作，从配料、混料、装钵、烧结、粉碎到除磁包装，各个环节都由机器自动完成。

正极材料属于粉体行业，传统的生产车间跟面粉厂、水泥厂一样充满粉尘。杉杉能源副总经理李旭回忆说，过去工人劳动强度大，下班后摘下面具，除了眼睛鼻子嘴巴，其他地方都是黑的。

有了智能化车间，生产效率提高30%，单位产品制造成本降低32%，产品研制周期缩短22%，产品不良率降低50%，能源利用率提高17%。李旭笑着说：“我们在行业内第一个‘吃螃蟹’，有付出，但回报更大。”如今，杉杉借力智能制造，以长沙基地为基础，深耕新能源。去年落户长沙高新区的新生产基地，不到10个月实现“当年立项、当年开工、当年竣工、当年投产、当年见效益”。

“既要让大象起舞，也要打造‘蚂蚁雄兵’之师。”谈到长沙高新区智能制造的宏大图景，高新区管委会主任谭勇这样描绘。

统与分

以顶层设计引领智能产业各美其美、百花竞放

“未来，长沙将继续以智能制造统领产业转型升级，让智能制造的种子在长沙的土壤生根、开花、结果。”长沙市委负责同志表示。

长沙定下“三步走”战略：2018年—2020年，优势产业龙头企业基本实现数字化制造；2021年—2023年，优势产业企业智能转型基本实现；2024年—2025年，制造企业基本实现智能化，长沙基本成为“产业智能化先行区”“智能产业化引领区”和“高端智能装备知名品牌聚集区”。

“智造”转型，如何避免同质竞争？

长沙高新区重点发展智能装备制造业、新一代电子信息技术产业、节能环保和新能源产业及生物医药产业；宁乡经开区重点发展智能家电产业、新材料产业和食品精深加工产业；望城经开区重点发展有色金属精深加工及先进制造业和食品精深加工产业；宁乡高新区重点发展工程机械等先进装备产业和先进储能新材料产业……

差异化园区定位，长沙以顶层设计引领智能产业各美其美、百花竞放。

长沙有“五区九园”共14个工业园区，包括5个国家级开发区、9个省级开发区产业，“五区九园”工业增加值占比超过60%。长沙明确，国家级园区定位发展两个主导产业加一个特色产业，省级园区定位发展一个主导产业加一个特色产业，避免重复发展。

在马栏山视频文创产业园，区块链正为内容创业者保驾护航。“我们利用区块链难以被篡改的特点，开发出基于区块链的版权认证、保护、交易系统，推出互联网内容版权交易平台，让原创版权有更好的维权依据。”产业园管委会主任邹犇淼说。

在湘江新区，有全国首个集越野道路测试区、高速公路测试区、乡村道路测试区、城市道路测试区等为一体的国家智能网联汽车测试区。智能驾驶乘用车、商用车、公交车均在这里开展测试业务。“公司聚焦商用车无人驾驶解决方案供应，我们相信这将是无人驾驶技术的第一个落地场景。”长沙智能研究院有限公司CEO马潍说。

长沙正以开放的胸怀拥抱智能制造，打造“智造之城”。

《人民日报》