先进计算应用发展态势如何？

先进计算应用催生新的经济增长点。

先进计算应用促进新旧动能转换。算力的持续投入和算法模型、软件应用的快速演进为产业的数字化转型提供了强劲动力，通过直接改变生产方式，促进新旧动能加速转换。劳动者由人转变为“人+AI”，且数量成指数增长；劳动对象由工业时代的工业产品向“产品+数据”发展，且越用越多；劳动资料从工业设备向“工业+信息”设备迈进。在算力的加持下，工业数据的价值得以加速释放，智能引擎可以更好地优化生产资源、重构生产流程，提高制造业生产力。随着算力、算法、高速互联的发展，“车路协同”“车网互联”的智能网联汽车正加快发展，“安全、畅通、低碳、高效”的交通网络正在加速构建。基于智能计算、边缘计算、高性能计算等先进计算技术产品实现对数据的实时汇聚、监测、治理和分析，辅助宏观决策指挥，预测预警重大事件，配置优化公共资源，支撑政府、社会、经济数字化转型。传统产业正在依靠算力实现自身转型升级，带动产业数字化进程快速发展。

先进计算应用推动数字经济发展。在数字经济时代，算力已成为继热力、电力之后新的生产力，先进计算的应用有效带动经济增长，算力本身产生了一些围绕数据产生、存储、调用等场景应用的新兴数字产业，元宇宙、大模型、智能驾驶、人机交互等新型数字化应用层出不穷，带动数字经济保持强劲增长势头。根据《中国算力发展指数白皮书（2023 年）》数据显示，2022 年全球算力规模增长47%，数字经济规模和名义 GDP 分别增长 5.6%和3.8%。全球各国算力规模与经济发展水平密切相关，经济发展水平越高，算力规模越大。2022年算力规模前 20 的国家中有 17 个是全球排名前20 的经济体，并且前五名排名一致，美国和中国依然分列前两位，同处于领跑者位置。与 2021 年相比，意大利、澳大利亚、巴西等国算力排名有所提升。

垂直领域智能计算需求快速增长。以人工智能为主要推动力的智能计算正在向多元化、巨量化、生态化方向发展。2022 年ChatGPT发布以来，业界对通用人工智能和 AIGC 等新兴人工智能技术和应用场景的关注度持续高涨，国内外各大科技公司纷纷布局并发布类似产品应用。ChatGPT 等大语言模型需要的算力较大，例如，Google在2023 年 5 月发布的 PaLM-2，业界推测其算力消耗达到了84900PetaFlop/s-day，是 GPT-3 的 22 倍，需要一个10000 片GPU卡的AI计算集群训练 2 个月的时间。同时，智能计算的应用领域也在持续扩大，各行业业务的 AI 赋能需求日趋旺盛，垂直领域对于AI 大模型训练和应用需求快速增长，AI+自动驾驶、AI+科学计算和AI+元宇宙也是 2022 年以来的业界产业落地热点。随着AI 计算进一步向巨量化发展，智算中心和算力服务成为了用户获取算力的新模式。

部分场景智能计算应用开始落地。2022 年以来，人工智能技术与行业融合渗透不断深入，成为智能交通、基础科学研究、元宇宙等领域创新突破的有力抓手，多种智能计算应用场景进入落地期。在智能交通场景，新兴的 BEV+Transformer AI 感知算法成为了自动驾驶感知的主流技术路线，并大大提升了基于摄像头等廉价传感器的感知算法精度，从而为自动驾驶技术的产业化落地应用提供了基础。当前国内小鹏、蔚来、理想等车厂纷纷在量产车型上布局使用L2+级别的辅助驾驶技术。在基础科学研究领域，AI 算法已经广泛的应用于蛋白质结构预测、分子动力学模拟、流体力学仿真等多个应用场景。在元宇宙场景，基于 AI 算法建模和驱动的数智人已经在手机语音助手、智能客户等多个场景探索落地应用。

美国作为全球技术领导者，其先进计算应用广泛涉及多个领域，且均处于顶尖地位。超级计算作为先进算力对美国尖端技术研发和新兴产业培育起到了关键支撑作用。美国拥有多台位列全球前十的超级计算机，为科研、气象预报、生物医学等领域提供强大的计算支持。全球超算TOP500榜单第一名的Frontier是美国第一个拥有1Exaflop/s（百亿亿次浮点运算每秒）的 HPE Crey EX 系统（百亿亿级超级计算机），由美国橡树岭国家实验室（ORNL）研发，提供美国能源部使用。美国国立卫生研究院（NIH）通过超级计算机在生物工程方面不断突破，超算已在癌症早期筛查、人群中新冠传播模拟等研究中应用。在人工智能领域，美国科技巨头如 Google、Facebook 和Amazon都在积极开展 AI 研究，并将其应用于搜索、广告、语音识别等多个场景。谷歌建立神经网络模型，人工智能逐渐在围棋、阅读理解等领域超越人类，经过十多年的深耕后支持生成语言并在各行各业应用。OpenAI 将 transformer 与无监督的训练技术相结合的训练GPT模型，2023 年 3 月在经过微调模型之后，推出的GPT-4 更具创造性且能接受更长文本输入。2023 年 9 月微软在 Windows 11 中全面接入集成至PC、可在所有程序和功能中无缝使用的AI 助手Microsoft Copilot。

欧洲通过发布实施欧洲高级计算伙伴关系（PRACE1)计划、量子通信基础设施（EuroQCI）计划等在超级计算、量子通信、人工智能领域投入大量资源，在云计算、物联网、工业4.0 等领域有广泛的应用，为各行各业提供了强大的技术支持。在超级计算领域，欧洲高性能计算联合体拥有两台全球前五的超级计算机，其中LUMI 系统是安装在芬兰 CSCEuroHPC 中心的 HPECrayEX 系统，是性能全球排名第三的系统，可提供更精确的气候模型，还能使人工智能更好的应用在自动驾驶汽车、大规模社会科学分析、个体化医学研究等领域。同时，LUMI 容量的五分之一将提供给欧洲工业和中小企业，以支持欧洲企业提高科研和竞争力。另一台是安装在意大利的Leonardo 的超级计算机系统，系统被应用于数据密集型的 AI 及HPC 应用，如天气预报、生物工程、材料设计等。在人工智能领域，欧盟委员会2021 年耗资300 万欧元资助的 Robotics4EU 项目，计划推动欧洲采用人工智能机器人，确保更广泛地采用可靠的机器人技术，特别是在医疗保健、基础设施检查和维护、农业食品和敏捷生产领域。在云计算领域，2023年 8 月，谷歌在德国开设了第二个云计算区域，是其到2030 年在德国数字基础设施投资 18.5 亿美元计划的一部分。新的数据中心被称为柏林-勃兰登堡地区，将与法兰克福云区域一起运营，将提供诸如谷歌计算引擎、谷歌 Kubernetes 引擎、云存储、持久磁盘、CloudSQL、虚拟私有云、密钥管理系统、云身份和秘密管理器等服务。在工业互联网领域，欧盟也有诸多应用，智能电网为其中典型，通过智能电表与电网基础建设使可再生资源得到更高效利用。

日本在超级计算机、光子计算机、量子通信以及半导体数字技术等方面处于优势领先地位。在超级计算机领域，日本东京工业大学和富士通于 2023 年 5 月宣布，将在 2023 年度内使用全球排名第二的超级计算机 Fugaku“富岳”开发高级生成式人工智能AI，共同构建以日语为中心的基础技术，从 2024 年开始向日本国内企业无偿提供。在光子计算机和量子通信领域，日本电报电话公司（NTT）、东京大学和理化学研究所 2021 年表示已开发出使用光子的新型计算机的核心技术，计划到 2030 年制造出高性能实物机型。2023 年3 月，三家机构联合开发了一项新技术，将最先进的商业光通信技术应用于光子学领域并在美国科学期刊《Applied Physics Letters》上发表论文，通过实现超越现有驻波量子计算机的行波系统，成功测量了世界上最快的 43 GHz 实时量子信号。此外，日本计划在2020—2030 年间建成绝对安全保密的高速量子通信网。在半导体数字领域，日本经济产业省2021 年宣布确立半导体数字产业战略，扩大国内生产能力，加强与海外的合作，联合开发尖端半导体制造技术，促进绿色创新，优化国内半导体产业布局，确保生产能力并加强产业韧性。

韩国通过发布实施《量子信息通信中长期推进战略》、《国家超高性能计算创新战略》、《超大型人工智能竞争力提升计划》等推进计划，在量子通信、高性能计算、人工智能等领域有着深刻广泛的应用。在量子通信领域，韩国 2015 年宣布投资电信运营商SKT分阶段建设覆盖全境的量子通信网络，并逐步在政府和商业网络中采用量子加密技术。韩国 SK 宽带公司 2022 年宣布，成功在韩国国家融合网骨干网（中枢网）上使用了量子密码技术，这是世界上的首次尝试，可为国家机密事项和个人信息等提供保护。在高性能计算以及人工智能方面，韩国科学技术信息通信部 2023 年2 月揭幕一个大型人工智能研究计算数据中心，该中心是一个拥有35 千兆次浮点运算（PFlops）计算机的计算实验室，可让多达 100 名研究人员同时进行包括超大规模深度学习、时空推理和语音合成等项目，并且能够整合地方大学、企业、研究中心的人工智能能力，建立全国人工智能研究网络。