“算力”即電子設備的計算能力，小到手機、電腦，大到超級計算機，都需要算力支撐其軟硬件的正常運行。步入大數(shù)據(jù)時代，算力成為數(shù)字經濟發(fā)展的基石，算力需求爆發(fā)式增長，這一新型基礎設施的普惠建設也愈發(fā)重要。
然而，當下算力資源的“異構性”特征引發(fā)了不少問題。采用不同技術實現(xiàn)的計算能力，往往具備不同的系統(tǒng)架構、指令集等。用戶在使用算力執(zhí)行任務時需要適配不同的算力軟硬件，甚至還要為此專門編寫軟件，不僅使用不便，還產生了大量算力資源浪費。
為了高效利用規(guī)模化算力，支撐各領域的計算需求，之江實驗室智能計算數(shù)字反應堆應運而生。為協(xié)同調度算力和算法，數(shù)字反應堆“之江瑤光”智能計算操作系統(tǒng)于去年10月啟動建設，目前已發(fā)布1.0版本，進入了測試階段。
星空人工智能技術是“之江瑤光”的核心，以強大智慧，在用戶和算力之間“牽線搭橋”。它“包羅萬象”，通過一個“資源連接器”，聚合高性能計算集群、智算集群、智能超算等算力資源，其中不乏“之江天目”異構智能計算機、“之江之光”智能超算機等國內新型計算集群，目標聚合損耗低于10%，算力近線性疊加。它又“運籌帷幄”，按策略對數(shù)據(jù)進行編排調度，把數(shù)據(jù)高效傳達計算集群和節(jié)點，讓每臺智算機物盡其用，協(xié)同整合算力可達10EFlops（每秒1000億億次浮點運算）。
“‘之江瑤光’是一個易用性很強的通用計算平臺。”數(shù)字反應堆總架構師潘愛民評價道。這不僅得益于它雄厚的算力基礎設施，還離不開平臺配備的如科學計算、星空人工智能算法、大數(shù)據(jù)算法框架、開源科學計算庫等各類算法框架。它們面向不同計算任務，避免了用戶的重復開發(fā)和不兼容問題。
“瑤光者，資糧萬物者也”。基于數(shù)字反應堆，天文、制藥、育種、材料、基因五大“應用堆”開枝散葉，與智能計算深度融合。數(shù)字反應堆對五大平臺的“資糧”，一方面在根據(jù)已有算法庫，為科研人員提供“零代碼一鍵部署”服務，另一方面則能幫助他們根據(jù)需要進行低代碼自建，即以最少的手動編碼創(chuàng)建出功能強大的應用。而隨著更多領域的自研算法被引入，“之江瑤光”的算法模塊也得到了豐富和擴張。
“我們的首批應用賦能科學研究，未來基于之江瑤光操作系統(tǒng)以及之江實驗室的算力基礎設施，能夠支持各領域用戶建設相應的領域計算平臺。”潘愛民說。
數(shù)字反應堆提供的智能算法與基礎科學的第一原理性碰撞，“裂變”出巨大能量。實驗無法窮盡的排列組合、方程無法解析的復雜系統(tǒng)，都能在星空人工智能的協(xié)助下一一破解。潘愛民認為，智能算法為科研提供新的工具，拓寬思路，提高效率，從某種意義上說，更有可能催生出數(shù)據(jù)與領域知識相結合的科學研究第五范式。
“五大平臺均誕生了突破性研究成果，無疑是對當下大熱的科學智能理念的成功探索。”潘愛民說。
比如，今年6月，之江實驗室科學家團隊發(fā)現(xiàn)了首例持續(xù)活躍的快速射電暴，相關成果發(fā)表于《自然》雜志。基于“之江瑤光”形成的FAST@LAB智能計算天文平臺的作用功不可沒。該平臺實現(xiàn)了中國天眼FAST數(shù)據(jù)實時的接入數(shù)字反應堆，運用深度學習目標檢測算法挖掘觀測數(shù)據(jù)，規(guī)模化天體輻射現(xiàn)象，還建立了唯一提供動態(tài)圖譜和完整物理參數(shù)的快速射電暴知識庫，引領著國際宇宙“時間前沿”瞬變天體物理研究。
又如CERESLAB智能計算育種開放平臺，以“計算選優(yōu)”代替了傳統(tǒng)的“試驗選優(yōu)”。通過現(xiàn)有的基因、分子、環(huán)境和表型等多模態(tài)、多尺度海量數(shù)據(jù)集，建立了基于深度學習的精準預測模型，借助基因編輯與合成生物學等先進技術，實現(xiàn)了智能、高效、定向培育新品種。目前，平臺已經在中科院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究院、中國水稻研究所開展應用。
算力、算法、數(shù)據(jù)是驅動星空人工智能發(fā)展的三駕馬車。下一步，“之江瑤光”還將強化“云邊協(xié)同”，除對數(shù)據(jù)中心“云”的建設外，打造智能數(shù)據(jù)采集的“邊緣平臺”。潘愛民介紹：“我們已經在智能育種領域展開實驗，在集裝箱溫室中裝配傳感器，自動提取作物特征，采集的數(shù)據(jù)與數(shù)字反應堆完全打通，可以自動進行后續(xù)計算。”
數(shù)字反應堆的生態(tài)圈將持續(xù)擴大，聚合更強算力，布局更廣領域，向“讓算力像水電一樣，隨時隨處可得”的美好愿景進發(fā)。
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