孵化世界级科研成果，鲲鹏赋能超大规模应用创新

5 月 24 日,在鲲鹏昇腾开发者大会 2025 期间,以 “基于鲲鹏的超大规模应用技术联创成果分享” 为主题的技术论坛在北京成功举办。会上重磅发布了基于鲲鹏计算平台在湍流、遥感、第一性原理、海浪模拟、分子动力学等前沿领域的研究成果。鲲鹏将持续深耕架构创新,打造高效的软硬协同体系,构建更开放的科研生态,助力孵化和培育根植中国的世界级科研创新成果。

清华大学教授付昊桓在致辞中指出,鲲鹏在高性能计算领域展现出极高的先进性。他表示,期待与业界同仁一道,基于鲲鹏开展前沿科学研究与技术创新探索,共同丰富高性能计算与科研生态的多样性,推动各领域实现契合自身发展规律的 “scaling law”(规模扩展法则),并收获突破性创新成果。

会上,来自中山大学、清华大学、中国科学院计算所、自然资源部第一海洋研究所,山东大学等专家学者分享基于鲲鹏的最新科研成果。

高雷诺数壁湍流广泛存在于自然环境和工程领域,对其开展直接数值模拟(DNS)研究兼具理论探索与实际应用价值。中山大学陈志广教授团队针对高雷诺数(104 量级)壁湍流 DNS 的计算瓶颈,通过体系结构适配、并行算法优化、混合精度计算和异步通信加速等系统性创新,在鲲鹏实现 5.9 倍性能提升,领先传统算力平台 5.2 倍。博士生谢嘉斌指出,该成果突破性地将典型模拟周期从数月压缩至 7 天,并具备向更高雷诺数扩展的潜力,大幅提升了 DNS 方法解决重大科学工程问题的实用效能。

在遥感领域,数据驱动方法在利用大规模卫星图像优化气象预测、自然资源管理等方面优势显著,清华大学付昊桓老师团队博士生张金潇分享到,团队面向生成式基础模型 DiT,基于鲲鹏架构对计算、通信、并行模式与内存数据流动进行优化,模型训练相比开源框架与加速库性能提高 6.7 倍,且训练精度可靠,构建了遥感领域大数据高效处理与数据生产的新思路。

(遥感大数据应用)

第一性原理模拟架起了量子力学理论与实验观测之间的桥梁,中国科学院计算所和中国科学技术大学等联合团队基于鲲鹏对第一性原理模拟核心工具 DG-rtTDDFT 进行内存和数学库优化,中国科学院计算所研究员贾伟乐分享到,256 节点并行效率接近 90%,计算原子数达到 2048,相比业界最佳实践提升 2 倍,为探索大规模材料和纳米光子器件中的超快动力学开辟了新的可能性。

‌(第一性原理模拟应用领域:材料科学、激光技术和量子物理等场景中的电子超快现象‌)

在气象领域,海洋模型是对海洋现象和过程进行模拟和预测的工具,随着高性能计算机系统向异构和分层多核架构发展,传统并行编程范式难以充分利用计算资源。自然资源部第一海洋研究所研究员赵伟分享到,团队自研并行框架 OceanHPCFrame,针对鲲鹏进行了多级并行化的深度优化,海洋模型计算相比优化前实现 4 倍提速,对实现大范围、高精度海洋预报有重要意义。

(海浪模型应用领域:海洋预报、海洋工程环境评估、海洋环境)

LAMMPS 作为材料科学、计算化学和生物物理学领域广泛应用的分子动力学软件,当下,仿真规模不断扩大,山东大学副研究员高萍指出,团队基于在鲲鹏上对 LAMMPS,开展算法重构、多线程并行和向量化计算创新,在多个场景下基于鲲鹏的仿真性能超越传统算力平台,例如原需数十小时的结构演化模拟压缩至数小时内完成,有效缩短科研周期

(分子动力学应用领域)

鲲鹏持续聚焦核心技术创新,华为北冥实验室自动专家优化系统架构师闫柏成分享到,面向超大规模计算和典型行业应用,鲲鹏携手各领域专家,从算法、系统、性能工程等维度开展共性技术创新,并沉淀相关专家经验和成果,通过鲲鹏开发套件 DevKit-神笔马良向业界开放。

(鲲鹏开发套件 DevKit-神笔马良)

华为还提供全面的人才和科研支持,通过论文、算力、竞赛、课题等激励,助力高校基于自主技术研究与创新。例如,在论文领域已收获丰硕成果:中国科学院大学刘伟健团队、曹炜辰团队、韦俊林团队,以及鹏城实验室云脑所杨凯团队,基于鲲鹏技术分别在大模型训练、图数据挖掘算法、海洋环流模式、HPL-MxP 应用领域取得了研究成果,并在 PPoPP25、SC24 等国际期刊上发表。会上,华为高性能计算开发部部长王有文对上述首批获得国际论文激励的获奖者进行了奖金颁发。

(从左至右:鹏城实验室杨凯、中国科学院大学曹炜辰、中国科学院大学韦俊林、中国科学院大学刘伟健、华为王有文)

展望未来,鲲鹏将持续聚焦体系架构、计算加速等核心领域攻坚,携手产业伙伴,开展软硬协同创新,共建更开放的科研生态,助力孵化引领世界的研究创新成果。