付昊桓教授：超智融合赋能地球模拟，洞见未来气候轨迹丨GAIR 2025

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文章摘要

在第八届GAIR全球人工智能与机器人大会上，清华大学教授、国家超算深圳中心副主任付昊桓围绕超算与人工智能的融合应用展开深度探讨。超算性能的突破与AI技术的深度融合，正推动全球气象预报从“风云莫测”走向“变幻可测”。地球系统模拟作为超算的经典应用，通过构建数字孪生模型研究气候变化，其核心价值体现在支撑国际气候谈判、防灾减灾及可持续发展等领域。

付昊桓详细介绍了国产神威系列超算的发展历程与技术突破。神威·太湖之光作为全球首台峰值性能超100Pflops的国产超算，实现了千万核并行规模，并孕育出200多个百万核级应用。团队通过代码重构与自动化工具优化，将地球系统模式分辨率提升至公里级，模拟速度从每天5天提升至半年，2024年更实现AI增强的全球1公里无缝隙天气气候模式，对热带气旋和极端降水的模拟精度已接近卫星遥感图像。这些成果使中国超算在地球系统模拟领域跻身国际前列。

面对指数级增长的算力需求，报告揭示了超算发展的双重挑战：时空分辨率提升带来的计算量四次方增长，以及跨学科复合型人才短缺。特别指出，具备超算系统调优能力的人才常被大模型企业吸纳，因其技能与AI训练需求高度契合。为此，团队创新采用非侵入式代码并行化方案，三周内完成CESM2.0模式移植，并开发出AI驱动的便携式地球系统模型，入围戈登·贝尔奖。

深圳超算二期的建设标志着超算与智算融合的新阶段。这台双精度2EFlops的国产超算将与鹏城云脑三期通过高速光纤互联，形成全球罕见的“传统超算+AI超算”协同平台。付昊桓团队计划在此构建数值智能双驱动的百米级大湾区气象预报系统，重点攻克汛期降水预测难题。他强调，超算与智算的本质都是通过聚合算力突破复杂问题，需实现硬件、软件与科学发现的协同演进。

在对话环节，付昊桓深入剖析了地球系统模拟的典型性：作为混沌系统与多尺度耦合的复杂体系，其研究难度集中体现了科学计算的共性挑战。针对算力市场争议，他指出国产算力生态建设的关键在于加强基础框架软件投入，而非仅聚焦硬件扩张。最后总结道，数值计算与AI的深度融合将重构复杂系统研究范式，这种变革需要系统思维、自动化工具与重大问题的持续牵引。