告别“重建设轻应用” 国产算力基础设施跑出世界级应用成果

9月15日，中国气象局地球系统数值预报中心与中科曙光在郑州联合发布曙光8000最新应用成果。中国气象局地球系统数值预报中心自主研发的多矩约束有限体积（MCV）方法数值模式，依托曙光8000 AI超集群，实现1小时内完成全球5公里分辨率、未来10天的预报计算，达到国际主流业务时效标准并通过质量检验。这一成果距离曙光8000正式上线仅过去一个多月。

全球5公里预报落地

作为下一代天气气候一体化模式，MCV模式此次达成的全球5公里分辨率，是全球数值预报领域的关键门槛。所谓5公里分辨率，即以间距约5公里的网格模拟全球大气，网格越细密，对复杂天气过程的刻画能力越强。

中国气象局地球系统数值预报中心首席科学家陈起英表示，分辨率从12.5公里提升至5公里，价值在于对中小尺度天气过程的捕捉能力显著增强。“以暴雨预报为例，原来12.5公里的时候，降水的强度上不去，区域平均下来可能只是到中雨，到5公里以后，就可以报到暴雨以上，准确性有很大提高。对台风预报来说也是，原来12.5公里对路径报得还可以，但是强度预报偏弱，到5公里以后，台风的强度就能报得比较好。”

中国气象局地球系统数值预报中心研究员、副主任李兴良透露，准确率方面，目前MCV模式在曙光8000上，5公里冬季可预报性可以比肩国际水平。这表现已接近全国气象发展“十五五”规划中“实现全球模式天气尺度分辨率达5公里，可用预报时效达9天，气候尺度分辨率达25公里”的目标。

曙光8000上线一个多月就能快速落地这一世界级科研应用，背后是软硬件深度协同攻关的结果。据中国气象局地球系统数值预报中心测算，MCV模式若基于传统CPU架构运行全球5公里预报，需要约21小时才能完成计算，远无法满足业务时效性要求。而在曙光8000平台上，通过异构加速算力，计算时效被压缩至1小时以内，效率提升超过20倍。

中国气象局地球系统数值预报中心高级工程师蒋沁谷介绍，双方联合攻关过程中，重点攻克了设备内存管理优化、通信算法优化、专属技术创新三大核心难题，将整个模式完整移植到异构加速平台，同时严格保证计算结果与CPU基准一致。

除计算核心外，存储与I/O（输入/输出）能力是支撑业务化运行的另一核心支柱。气象预报伴随海量观测数据输入与模式产品输出，对数据读写速度要求严苛。据中科曙光高端计算总工程师卜景德介绍，曙光8000针对气象场景优化了存储架构，将单轮预报200GB数据的写出时间从6分钟压缩至10秒，同时通过冷热存储分级、数据生命周期管理等设计，支撑数百PB（拍字节）级气象数据的长期存储与高效调用。

从系统建设走向实际应用

气象领域应用正呈现出“超智融合”的发展趋势——既依赖高精度数值模拟，也引入人工智能方法辅助提升预报效果，这也对算力系统的计算架构、通信机制、存储体系和系统工程能力提出了复合需求，成为科学智能（AI4S）落地的一条重要路径。

曙光8000的特点在于，一套系统可以同时支撑不同精度的计算需求，可以实现未来数值预报模块与人工智能模块在同一平台上协同运行，共同推进预报准确率提升。

在卜景德看来，气象领域的超智融合有其技术必然性：“气象预报的初始场本质上是混沌状态，不可能做到全量观测，这就需要人工智能通过历史数据学习推测合理的初始趋势，再结合高精度数值模式推演，两者结合才能进一步突破预报精度的天花板。”

这种复合需求也提高了系统工程的难度。作为业务化生产系统，气象预报对算力的稳定性、可靠性、时效性要求远高于一般科研计算任务。卜景德将气象称为高性能计算应用皇冠上的明珠。“它是一个生产系统，必须做到稳定、可靠、高效。汛期或者重大活动期间，系统不能出任何问题，一旦模式运行中断、存储系统掉线，影响的是预报发布和灾害预警，对系统的核心要求非常高。”卜景德表示。

从产业视角观察，此次成果的另一重意义在于，国产高端计算正在告别“重建设、轻应用”的发展阶段，加速向重大科研场景渗透，并逐步形成“应用提需求、硬件迭代升级”的正向循环。

卜景德透露，曙光8000在设计之初就纳入了面向应用的考量，包括超智融合全精度架构、网络与存储系统设计、高可靠稳定性设计，“在机器建设的同时，我们同步启动应用专项，联合顶尖团队攻关，所以上线一个月就能跑出国际级成果”。

这种“算力+应用”协同的模式也正在向更多领域复制。据卜景德介绍，目前气象应用仅占曙光8000算力资源的很少一部分，其余算力广泛服务于新药研发、新材料研制、大模型创新、具身智能等领域。卜景德表示，气象领域积累的软硬件协同优化、工程化落地经验，可以复制到生命科学、石油物探、工程设计等更多行业。

面向未来，更高分辨率的预报需求仍在持续拉动算力升级。蒋沁谷测算，计算精度每提升1倍，计算量增加8倍。未来向3公里甚至更高分辨率演进，一方面需要单卡性能持续提升，另一方面需要通过高速网络互连整合更多算力节点，支撑更高分辨率的计算。