华为智算实验室方案为科研智能化注入新动力

在科研领域，智能化已成为推动科技进步的重要引擎。我国的实验室体系是国家重要科研力量，承担着引领科技创新、突破关键技术以及支撑国家重大战略任务的重任。然而，在汹涌澎湃的科研智能化浪潮中，我国的实验室体系也面临着前所未有的挑战。

首先，随着科研项目的复杂化和精细化，算力需求激增成为制约科研进展的关键因素。科研工作对算力的需求呈指数级增长。传统计算资源难以满足大规模科学计算、数据分析和模型训练的需求，科研进程因此受阻。

其次，科研数据管理复杂且安全性要求高。科研过程中产生的大量数据需要进行高效、安全地存储、处理和分析。然而，当前许多实验室科研数据不能有效共享和协同利用，其数据管理呈现碎片化、分散化。同时，科研数据涉及国家安全和知识产权，安全性要求极高，任何数据泄露都可能带来严重后果。

第三，科研园区管理难。在科研与实验室领域，往往存在多研发中心且布局分散、人员数量多管理难且沟通效率低、科研仪器费用高且共享效率低等各种问题。

此外，科研协同与创新不足也是当前我国实验室体系面临的挑战之一。随着科研项目的跨学科性和合作性日益增强，科研协同与创新成为提升科研水平的关键。然而，当前许多实验室在科研协同方面机制不健全、沟通不畅，难以充分发挥团队智慧和集体力量。

三大平台，助力创新

作为科研智能化的先锋，华为针对我国实验室体系在科研智能化时代面临的新挑战，通过先进的技术和深厚的研发实力，为科研领域注入全新的动力。在华为全联接大会2024期间，华为智算实验室解决方案正式亮相， 方案依托智能感知、智能联接、智能中枢等全栈自主创新产品和平台，构建科研计算、科研服务、实验室科研园区三大科研平台能力，加速科研成果转化和应用，助力科研创新高质量发展。

联合发布智算实验室解决方案

科研计算

科学计算平台具备全栈科研计算调度能力，适配科研套件和实验室业务软件，打造实验室开放创新计算平台，解决多元异构计算调度难题。同时，通过引入AI技术，提升计算效率并保障科研连续性，适配生命科学和信息科学等多个领域的科研生态，打造了科学研究新范式。

面向科研计算场景，华为提供全栈创新的鲲鹏高性能计算方案，助力客户开展多学科交叉研究，该方案涵盖硬件、基础软件、调度和管理软件等多个方面。在硬件层面，华为提供自研高性能计算、存储、网络等硬件。在软件层面，华为通过提供数学库、通信库、编译器、管理调度软件等基础软件，为客户构建自主、完整的高性能计算基础软件栈。面向应用，华为秉持开放的态度，与各科研领域的专家共同开展面向生命科学、信息科学、气象海洋、新材料等重点领域的学科交叉研究与合作。在生命科学领域，华为已跟主流生信社区合作，实现4000多款应用原生支持鲲鹏。

传统科学计算研究面临很多难以求解的问题，比如药物和材料设计、湍流等，究其根源主要是计算的“维数灾难”，即随着自由度的增多，问题的复杂度往往呈现指数级的增长。华为昇思MindSpore专为AI计算设计，通过神经网络模拟的非线性拟合，帮助科学家求解高维方程，进而提升科技创新的效率。

当前，在科研计算平台上，华为昇思已在多个科学领域有所突破。比如电磁仿真领域，大到无线基站的天线阵列，小到手机或者耳机，电磁仿真套件都能使仿真模拟效率提升10倍以上。再比如在流体仿真方面，华为与商飞联合，开发面向大型客机翼型流场的高效高精度的AI仿真预测模型，能高效模拟飞机起飞和飞行阶段机翼及机体流场的时空演化，为飞机气动设计提供有价值的参考，通过AI预测的流场平均误差降低到10^-4 量级，仿真预测效率提升数十倍。

图1 华为智算实验室解决方案

科研服务

科研服务平台能够将数据源转化为有价值的数据资产，并进一步开发和提升数据处理、分析和应用的能力，最终将这些能力转化为具体的有价值的服务，比如数据分析报告、辅助决策系统、科技信息展示等，从而构建起一套科学大数据体系。

科研服务平台基于一体化云架构，提供数据库、数据仓、数据湖、数据治理等产品及工具，实现跨域多DC数据全局可视、可管、可用，使科研存数、治数、用数的体验变得简单、高效、便捷，并保障数据的采集、存储、治理、计算加工、共享交换、交易流通等全过程安全可靠，进而保障科技数据全生命周期的安全，做到可信、可追溯、可靠。

凭借华为30年研发实践、研发理念以及先进的研发工具，科研服务平台还能提供一站式、全流程、安全可信的软件开发生产线，该生产线可以提供完全自主创新的开发工具链，覆盖软件交付全生命周期的各个环节。在开发方面，支持20多种主流编程语言，可支持百万级代码大模型，内置4000多个代码检查规则，从而实现智能化研发，编程效率提升20%。在测试方面，测试环境支持按需编排和千万TPS性能测试。

科研服务平台还提供DataDimension工具，该工具以笔记为载体辅助科研项目团队及科研人员，服务科研全流程的工具产品。该产品可运用于从课题探索、科研立项开始，到科研数据收集和建立基于科研数据的方法论，再到产出科研成果的整个流程。在帮助科研人员及团队高效实现科研目标的同时，它还能不断完善数据库、沉淀有效的科研数据。

实验室科研园区

实验室科研园区采用HiSec方案，通过防火墙、IP、光网等产品组合，满足客户等保三级、科研园区多分支安全上网、分支总部安全互联等需求。科研园区网络采用万兆高品质MGE + Wi-Fi 7方案，实现了科研园区高密接入场景的有效管理。多园区业务随行方案，能够确保一总部多分支科研园区网络服务的体验一致性，从而提升对接效率并降低集成成本。

对客户来说，实验室科研园区通过网络安全管理、业务随行、科研仪器管理等“组合拳”，有效助力园区数字化转型。首先，基于园区通用方案的智能安防、便捷通行，不仅能实现人员精准管理，区域权限实名化，访客进出实时管理，而且可以通过安防监测实现二次校对和监管，发现异常及时智能告警。其次，全网资产安全态势感知能够整体把握并改善安全状况；贴近客户业务，更快更准检测已知、未知安全威胁；自动化响应安全威胁事件，做到快速取证和止损，恢复业务。通过集中控制与策略随行，做到用户的随时随地安全接入和以人为中心精细化管理，实现业务随行。科研仪器管理通过IoT平台软件、统一运维等，实现各类园区设备的数据集成和设备控制，提升资产可视管理和使用效率，降低维护成本。

实验室场景数字化咨询

除了以上介绍的科研计算、科研服务、实验室科研园区三大平台之外，华为还依托IPD研发实践经验，打造实验室场景数字化咨询服务，包括科研管理轻咨询和IT治理轻咨询，助力实验室客户提升科研协同与创新能力。该咨询服务能够在组织原则、技术规划流程体系、科研开发流程体系、IT建设与管理等各个方面，为实验室客户提供行业最佳实践、IPD咨询专家团队以及可信的流程保障等能力。

科研管理轻咨询主要针对科研流程不畅、上下衔接不畅、人才培养不成体系等问题，帮助客户解决内外部科研流程不畅通的问题，并加强高端人才的吸引和培养。IT治理轻咨询则针对客户信息化系统建设随意，厂商选择随意等问题，帮助客户规划统一的科研IT平台建设蓝图，打造一套统一的科研IT平台、管理体系和流程。

自主创新，价值基石

华为智算实验室方案秉持全栈自主创新理念，从芯片到操作系统，从应用到服务，均实现自主创新，不仅提升了产品的竞争力和用户体验，也提供了更加安全可靠的科研支撑平台。通过提供高效、安全、创新的解决方案，华为智算实验室为客户带来如下关键价值：

加速科技创新进程：全栈自主创新，解决了多元异构算力调度难题，提升计算效率，保障科研连续性；AI4S（AI for Science）通过非线性拟合方式，帮助科学家解决高维方程求解难题，大模型为科研创新带来新范式。

提升科研服务效能：打通多业务数据，实现科研数据的分级管理、安全流转和全域数据流动；通过实验室流程管理应用，提高科研项目管理效率。

助力科研园区数字化转型：通过构建业务随行、网络安全管理以及实验仪器科学管理等能力，提升科研办公效率。

提升科研协同与创新能力：打通内外部科研流程，加强高端人才的吸引和培养；打造统一科研IT平台、管理体系和流程。

综上，华为智算实验室方案帮助客户加速科技创新进程，提升科研服务效能，助力科研园区数字化转型，提升科研协同与创新能力，最终助力客户在信息科学、生命科学、气象、医疗、工业等领域实现AI大模型的应用实践，推动行业智能化升级。

春华秋实，未来可期

目前，华为该方案已服务20多个国家实验室、省实验室等各类实验室的建设。特别是在生命科学、信息科学领域，华为通过持续的能力构建，为新质生产力发展蓄势赋能。

在生命科学领域，华为构建了三大能力：成功适配并迁移3200多款主流科研计算软件；联合伙伴打造实验室Lims系统，支撑实验室全要素智能化管理；通过端到端全栈技术集成，保障生信实验室系统可靠、可追溯。以崖州湾科技城为例，崖州湾实验室与华为合作，基于鲲鹏高性能计算平台，打造了种子等生命科学应用平台，加速科研成果转化。崖州湾科技城管理局信息管理部部长赖建乐表示：“在集群计算赋能科研方面，集群计算为水稻育种研究、畜禽功能基因组大数据挖掘工作以及流体力学科学仿真等项目提供了助力。”

在信息科学领域，华为同样实现了三大能力：完成DeepSeek、书生、鹏城等多个伙伴大模型AI模型适配开发，实现主流大模型适配；集成行业头部伙伴，实现客户现网大模型开发工具适配，增强AI大模型，使能客户竞争力；联合伙伴，增强多瑙调度能力，实现混合调度与异构算力的高效融合。日前，鹏城实验室支持建设的开源社区OpenI启智社区作为“中国算力网开源开放试验场”，在鹏城实验室与华为昇思MindSpore及华为昇腾团队的通力协作下，依托“鹏城云脑”大科学装置，完成DeepSeek部分模型在昇腾NPU上的适配工作，这些模型现已能在MindSpore与PyTorch框架上顺畅运行，并已通过OpenI启智社区开源开放。

此外，华为助力北京、上海、武汉、西安等20多个城市建设人工智能计算中心，将全国节点连成一张网，打造人工智能算力网络，形成算力汇聚、数据汇聚和生态汇聚，通过构建领先的昇腾AI算力平台，将业界主流、本地创新的大模型与产业场景充分衔接对接，使AI算力集群赋能产业集群，打通“政产学研用”，赋能数字经济与高质量发展。

随着科研智能化的深入发展，华为智算实验室方案将在实验室体系建设中发挥更大作用。华为将持续优化方案性能，提升用户体验，同时积极拓展应用领域，支持更多行业的科研创新。

同时，华为正在从以工程和技术创新为特征的创新1.0向以基础理论突破和基础技术发明为特征的创新2.0转变。华为将围绕基础科学和前沿技术进行突破性研究，推动产学研创新协同，共创共建，为科研智能化持续注入新动力。

未来，华为期待与客户和伙伴进一步加深合作，共同构建更加智能、高效、低碳的科研基础设施，助力国家科技自立自强，创造更加美好的未来。