CFFF（ComputingfortheFutureatFudan），中國(guó)高校規(guī)模最大的云上科研智能計(jì)算平臺(tái)，于6月27日正式上線。位于內(nèi)蒙古烏蘭察布的“切問(wèn)”一號(hào)和坐落于復(fù)旦大學(xué)江灣校區(qū)的“近思”一號(hào)，遠(yuǎn)隔千里，同頻共振。

AI（人工智能）滲透萬(wàn)物的當(dāng)下，數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等各傳統(tǒng)科研領(lǐng)域正被快速且深刻地影響?；贑FFF這臺(tái)科研“超級(jí)計(jì)算機(jī)”，復(fù)旦人將可以探索過(guò)去無(wú)法計(jì)算的科研課題，創(chuàng)造全新的科研方法，志之所趨，無(wú)遠(yuǎn)弗屆。

如何推動(dòng)基礎(chǔ)研究高質(zhì)量發(fā)展，提升創(chuàng)新策源能級(jí)，更好服務(wù)“國(guó)之大者”？面對(duì)科學(xué)智能（AIforScience）的“時(shí)代之問(wèn)”，復(fù)旦人對(duì)“心有所信，方能行遠(yuǎn)”，有了新的詮釋。

01賦能

轟鳴低沉，燈光跳動(dòng)。

如今，在恒溫恒濕的復(fù)旦大學(xué)高端計(jì)算中心機(jī)房，數(shù)排一人多高的深黑色大鐵箱晝夜不停運(yùn)轉(zhuǎn)。各種數(shù)據(jù)正通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，以超乎想像的速度，奔向復(fù)旦的各個(gè)角落。

在CFFF內(nèi)部測(cè)試期，復(fù)旦大學(xué)人工智能創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)研究院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“AI3院”）漆遠(yuǎn)教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合大氣與海洋科學(xué)系張峰教授團(tuán)隊(duì)，共同訓(xùn)練出擁有45億參數(shù)的伏羲氣象大模型。

兩周前，喜訊傳來(lái)。該模型實(shí)現(xiàn)未來(lái)15天的全球天氣預(yù)報(bào)，預(yù)測(cè)效果在公開(kāi)數(shù)據(jù)集上首次達(dá)到業(yè)界領(lǐng)先的ECMWF（歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心）集合平均的水平，并且將預(yù)測(cè)速度由數(shù)值模式的小時(shí)級(jí)縮短到了3秒內(nèi)。這也是CFFF上誕生的第一個(gè)科研成果。

“基于CFFF平臺(tái)的千卡并行智能計(jì)算，這樣規(guī)模的大模型只用一天就完成了訓(xùn)練，這是傳統(tǒng)計(jì)算平臺(tái)很難做到的?！盇I3院研究員李昊直言。在張峰看來(lái)，氣象數(shù)據(jù)作為長(zhǎng)時(shí)間序列、多觀測(cè)要素的大數(shù)據(jù)，是人工智能最好的試驗(yàn)場(chǎng)，CFFF能夠?yàn)闅庀髷?shù)據(jù)在存儲(chǔ)、管理等方面提供支持，促進(jìn)AI技術(shù)在大氣科學(xué)領(lǐng)域的研究及應(yīng)用。

同樣對(duì)AI賦能基礎(chǔ)研究充滿(mǎn)期待的，還有中科院院士、計(jì)算凝聚態(tài)物理學(xué)家龔新高教授?！癈FFF剛剛上線，我們一定會(huì)把它用好，讓AI在幫助基礎(chǔ)科學(xué)解決問(wèn)題的層面上充分發(fā)揮作用?！彼f(shuō)。

早在2007年，龔新高的老師、計(jì)算物理學(xué)家MicheleParrinello率先將AI技術(shù)應(yīng)用到凝聚態(tài)物理學(xué)研究當(dāng)中。如今，物理學(xué)以及其他很多領(lǐng)域都在嘗試運(yùn)用AI的新方法。

“我們既然是用計(jì)算的方式研究物理，就要用最先進(jìn)的機(jī)器來(lái)做計(jì)算?！鼻安痪?，龔新高團(tuán)隊(duì)開(kāi)始借助CFFF重構(gòu)計(jì)算物質(zhì)科學(xué)框架，開(kāi)展材料量子性質(zhì)預(yù)測(cè)，旨在進(jìn)一步揭秘物質(zhì)世界、認(rèn)知物質(zhì)科學(xué)。

對(duì)AI在物質(zhì)科學(xué)研究上展現(xiàn)出的巨大潛能，龔新高舉例說(shuō)：“物質(zhì)世界都是由原子構(gòu)成的，怎樣的排列方式是最優(yōu)解？這是個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題。人們過(guò)去做了很多努力，但還是只能解決幾十個(gè)原子排列問(wèn)題，而現(xiàn)在使用AI的辦法，就可以在效率上提高多個(gè)量級(jí)?！?br>
他進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，AI不僅僅能夠幫助提升效率，更可以完成一些“以前不可能完成的工作”。

02變革

AIforScience，到底意味著什么？

從通過(guò)實(shí)驗(yàn)描述自然現(xiàn)象的經(jīng)驗(yàn)范式，到通過(guò)模型或歸納進(jìn)行研究的理論范式，到應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真模擬解決學(xué)科問(wèn)題的計(jì)算范式，再到通過(guò)大數(shù)據(jù)分析研究事物內(nèi)在關(guān)系的數(shù)據(jù)范式——傳統(tǒng)科研范式，已經(jīng)歷了四個(gè)階段的演化發(fā)展歷程。

作為科研的第五范式，“AIforScience”將人工智能與各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域緊密結(jié)合，創(chuàng)造新的科學(xué)知識(shí)和技術(shù)創(chuàng)新，近年在多個(gè)領(lǐng)域取得前所未有的突破。最典型的如AlphaFold2能以驚人速度“解鎖”幾乎所有人類(lèi)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)——而在此前，這一問(wèn)題已困擾人類(lèi)50多年之久。

“今天的AI好比新時(shí)代的望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡，讓我們看到更遠(yuǎn)的地方，也能讓我們看到更小的細(xì)微之處?！逼徇h(yuǎn)打比方道，“在AI賦能科學(xué)研究上，技術(shù)和科學(xué)可謂是我們前進(jìn)的DNA螺旋上雙鏈中的兩個(gè)單鏈，它們互相支撐，共同前進(jìn)?！?br>
工欲善其事，必先利其器。作為基礎(chǔ)研究見(jiàn)長(zhǎng)的高等學(xué)府，復(fù)旦大學(xué)搶抓時(shí)機(jī)、持續(xù)投入，聚焦AIforScience范式和“開(kāi)放科學(xué)”轉(zhuǎn)型，推進(jìn)算力基礎(chǔ)性設(shè)施建設(shè)，聯(lián)合阿里云、中國(guó)電信建設(shè)CFFF。

談及布局初衷，中科院院士、復(fù)旦大學(xué)校長(zhǎng)金力闡釋?zhuān)骸啊畣未颡?dú)斗’已不適應(yīng)大科學(xué)時(shí)代的科技創(chuàng)新，我們現(xiàn)在常提‘有組織科研’，其最大優(yōu)勢(shì)就在于通過(guò)布局建設(shè)大平臺(tái)，在重大科學(xué)問(wèn)題、工程技術(shù)難題和產(chǎn)業(yè)技術(shù)問(wèn)題領(lǐng)域凝聚資源，形成科研集群力量長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)攻關(guān)?！?br>
和以往的大科學(xué)裝置或其它典型的科研基礎(chǔ)設(shè)施相比，CFFF不僅是為了解決復(fù)雜的科學(xué)問(wèn)題而建造，需要高度的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技術(shù)、跨領(lǐng)域研究能力，以及大量的資金投入、專(zhuān)業(yè)技術(shù)支持、專(zhuān)門(mén)運(yùn)營(yíng)維護(hù)團(tuán)隊(duì)等，還具有大規(guī)模、高能級(jí)的特點(diǎn)。

一方面，CFFF是中國(guó)高校規(guī)模最大的云上智算平臺(tái)，同時(shí)也是算力第一的異構(gòu)智算集群，可實(shí)現(xiàn)超1000卡并行智能計(jì)算，支持超1000億參數(shù)的大模型訓(xùn)練，在國(guó)內(nèi)高校中尚屬首例，將為復(fù)旦的基礎(chǔ)科學(xué)研究提供更強(qiáng)大更穩(wěn)定、更靈活高效低成本的算力支持。

另一方面，CFFF還可提供更大范圍的學(xué)科支撐。“切問(wèn)”一號(hào)AIforScience計(jì)算機(jī)群面向全校提供高性能科學(xué)與工程計(jì)算服務(wù)，為重點(diǎn)領(lǐng)域提供大規(guī)模計(jì)算和存儲(chǔ)資源；“近思”一號(hào)專(zhuān)用高性能計(jì)算機(jī)群可滿(mǎn)足學(xué)校多學(xué)科對(duì)于高性能計(jì)算的需求，提升各學(xué)科領(lǐng)域?qū)τ诖笠?guī)模數(shù)據(jù)處理的能力。兩者共同為全校AIforScience的高性能計(jì)算提供強(qiáng)大的計(jì)算資源，支持AI賦能科學(xué)研究的新范式發(fā)展，促進(jìn)基礎(chǔ)學(xué)科及交叉學(xué)科建設(shè)。

對(duì)于CFFF的上線，復(fù)旦科研工作者們充滿(mǎn)期待，提出一系列科研目標(biāo)——生命科學(xué)領(lǐng)域，使用AI進(jìn)行表型組學(xué)分析；生物制藥領(lǐng)域，以AI賦能制藥全流程；材料科學(xué)領(lǐng)域，用AI加速第一性原理的計(jì)算，并進(jìn)行材料合成路徑的預(yù)測(cè)……

可以想見(jiàn)，這個(gè)強(qiáng)大的科研“加速器”，將在復(fù)旦這片創(chuàng)新沃土催生更多科學(xué)大模型，孕育更多具有影響力的科研成果。

03普惠

AI終究是人類(lèi)的延伸，將先進(jìn)算力轉(zhuǎn)化為科創(chuàng)能力的關(guān)鍵，仍是我們自己。

目前，復(fù)旦四校區(qū)的所有實(shí)驗(yàn)設(shè)備都能高速接入CFFF平臺(tái)。如何才能讓CFFF更普及、更友好地被使用？

該平臺(tái)將由AI3院負(fù)責(zé)保障和管理。其中，技術(shù)運(yùn)營(yíng)組負(fù)責(zé)平臺(tái)培訓(xùn)、計(jì)算資源管理和安全運(yùn)營(yíng)，另有專(zhuān)門(mén)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)算力優(yōu)化以及和基礎(chǔ)研究團(tuán)隊(duì)對(duì)接。除做好技術(shù)支撐外，AI3院還會(huì)為不熟悉AI算法的研究團(tuán)隊(duì)提供架構(gòu)和代碼優(yōu)化服務(wù)，協(xié)同提升科研效率。

復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系教授劉智攀剛剛開(kāi)通了平臺(tái)賬號(hào)，正與學(xué)生們興致勃勃地研究如何用好這個(gè)新的科研工具。

2005年以來(lái)，劉智攀課題組在理論計(jì)算領(lǐng)域發(fā)展了一系列新方法，并開(kāi)發(fā)了全局神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)勢(shì)函數(shù)大規(guī)模原子模擬軟件LASP，結(jié)合AI技術(shù)解決復(fù)雜催化問(wèn)題?！耙郧埃业难芯款I(lǐng)域叫理論化學(xué)，現(xiàn)在是叫理論計(jì)算化學(xué)。經(jīng)過(guò)了幾十年發(fā)展，我們對(duì)計(jì)算的需求越來(lái)越大?！?br>
為此，課題組已購(gòu)置許多計(jì)算機(jī)，也外購(gòu)其他平臺(tái)的計(jì)算資源。“現(xiàn)在，復(fù)旦搭建了CFFF這個(gè)優(yōu)質(zhì)平臺(tái)，提供好的計(jì)算資源，將對(duì)我們的研究有極大的促進(jìn)作用。”劉智攀期待著，未來(lái)的化學(xué)研究，不用再重復(fù)做實(shí)驗(yàn)，枯燥的體力活被AI取代，點(diǎn)點(diǎn)鼠標(biāo)就能得出結(jié)果。

AI時(shí)代，是否只有自然科學(xué)才需要算力？答案是否定的。

近年來(lái)，“因果推斷”逐漸興起并被廣泛應(yīng)用于社會(huì)科學(xué)研究領(lǐng)域，越來(lái)越多學(xué)者從定性轉(zhuǎn)向定量研究，引入數(shù)據(jù)科學(xué)相關(guān)工具。大數(shù)據(jù)研究院青年副研究員周陽(yáng)認(rèn)為，在數(shù)據(jù)爆炸的時(shí)代，用更高維的方式解讀復(fù)雜社會(huì)的系統(tǒng)、模式和行為變成了可能。

“如果我們能對(duì)每個(gè)人的個(gè)體觀點(diǎn)、消費(fèi)行為等進(jìn)行刻畫(huà)，那么就可以對(duì)整個(gè)社會(huì)進(jìn)行推演?！彼f(shuō)。

和出身于理工科的研究者不同，周陽(yáng)的同行們?cè)贏I的專(zhuān)業(yè)技術(shù)方面相對(duì)陌生。他希望CFFF可以降低社會(huì)科學(xué)研究者使用AI的門(mén)檻，挖掘數(shù)據(jù)潛力、跨越學(xué)科邊界，將靈感變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

“我們要讓原來(lái)不會(huì)用AI工具的人去用最好的AI工具，要讓原來(lái)不懂AI的人去懂AI?！苯鹆χ赋?，CFFF不應(yīng)僅僅作為一個(gè)創(chuàng)新工具存在，還要改變創(chuàng)新文化。在AI時(shí)代為科學(xué)理念的普及、科學(xué)應(yīng)用的拓展、科學(xué)倫理的探討發(fā)揮引領(lǐng)和導(dǎo)向作用，使更多群體、更多領(lǐng)域共享AI時(shí)代紅利，也是高校的職責(zé)所在。

下一步，CFFF平臺(tái)還將繼續(xù)擴(kuò)大算力規(guī)模，并有計(jì)劃地逐步開(kāi)放算力給上海市的科研力量，共同推動(dòng)上海市的AIforScience建設(shè)。

科學(xué)智能，智算未來(lái)。未來(lái)已來(lái)，遠(yuǎn)方不遠(yuǎn)。