AI4S对算力基础设施提出了哪些区别于传统智算集群的特殊要求?

在传统人工智能应用中,智算集群主要关注低精度矩阵计算和高吞吐Token生成。然而,AI4S涉及机理仿真与AI模型的紧耦合混合计算,对算力底座提出了截然不同的需求。请问,AI4S场景下所需的“超算-智算深度融合”异构算力架构,在计算精度、任务形态、稳定性要求及软件生态等方面,与传统AI智算集群或HPC超算集群相比有哪些本质区别?这种新型架构如何解决多精度切换、长周期作业容错及双生态兼容等技术难题?

最佳答案 匿名用户编辑于2026/08/19 09:50

AI4S对算力基础设施的需求具有显著的特殊性,其核心在于需要构建超算与智算深度融合的新型异构算力架构,以应对机理仿真叠加AI模型的紧耦合混合负载。与传统智算集群或HPC超算集群相比,AI4S算力底座在多个维度存在本质差异。

首先,在计算精度方面,传统智算集群主要以FP16/BF16等低精度为主,侧重内容生成与统计拟合;而HPC超算集群则以FP64高精度为主,侧重数值求解。AI4S则需要全精度覆盖,既需低精度算力支持神经网络训练与推理,又需保留高性能FP64双精度算力冗余,用于物理约束校验、数值迭代求解等对精度极度敏感的环节,实现同一作业内多精度算力的无缝切换。

其次,在任务形态与稳定性方面,AI4S作业兼具中小规模仿真与大规模科学模拟,且往往需要连续运行数天至数月。节点抖动或通信异常可能导致整个仿真任务作废,因此对容错性与可靠性要求极高,远超传统AI训练任务。此外,AI4S计算负载呈现混合性,同一作业内部交替运行传统科学求解器与神经网络模型,涉及频繁的小文件随机读写与海量中间结果存储,对IO性能提出复杂挑战。

最后,在软件生态方面,AI4S集群需同时兼容HPC生态(如MPI、科学仿真库)与深度学习框架(如PyTorch、MindSpore)。传统超算与智算集群生态割裂,而AI4S异构架构通过一体化软件调度体系,实现传统科学仿真作业与AI大模型训练作业的混合部署与统一调度,打破资源互通壁垒。例如,中科曙光推出的曙光8000集群即采用此类超智融合技术路线,支持从FP64到INT8的全精度计算,并通过自研高速网络与并行文件系统,满足了AI4S多精度、多范式、高耦合、长周期的计算需求。

参考报告REPORT

计算机行业深度报告:科学发现的第五范式,AI4S从基础模型、算力底座到产业落地.pdf

AIforScience(AI4S)作为继实验、理论、计算和数据科学之后的科研“第五范式”,正通过人工智能手段重塑科研全流程,成为全球科技竞争的新制高点。本报告指出,随着AlphaFold等成果获诺奖认可,中美欧英等主要经济体已将AI4S上升为国家战略,密集出台政策支持其发展。AI4S不仅是大模型迭代的“下一站”,更因其在高价值场景中的严苛技术要求与高回报潜力,成为行业头部机构的核心选择。模型层面,AI4S模型正从早期的领域专用模型向“通专融合”的一体化架构演进。相较于通用大模型,AI4S模型需具备科学机理约束、多模态统一表征及长时序推理能力。国内机构如中科院和上海人工智能实验室已推出S1-O...

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