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8月15日，在中国计算机学会（CCF）主办的第21届CCF全国高性能计算学术年会上，由崂山实验室模式研发团队牵头，联合国家超级计算无锡中心等多家单位共同完成的项目《Kilometer-Scale AI-Powered and Performance-Portable Earth System Model (AP3ESM) to Achieve Year-Scale Simulation Speed on Heterogeneous Supercomputers》【1】成功斩获“CCF HPC China 2025超算年度最佳应用”奖【2】。这一成果也是国内唯一入围2025年度国际高性能计算应用领域顶尖奖“戈登·贝尔”气候建模奖的工作，标志着我国在全球气候模拟与天气预报领域取得了具有里程碑意义的突破。

本项工作是基于我国自主发展的全球气候海洋模式(LICOM)和全球大气环流模式(GRIST)，构建了超高分辨率地球系统模式AP3ESM。模式包括大气、陆面、海洋和海冰分量，其中大气和海洋分量模式分辨率均可实现1公里数值模拟，达到国际领先水平。模式采用了人工智能增强的物理参数化、混合精度计算、自适应并行算法等先进优化技术。使用Kokkos和OpenMP实现性能可移植特性，使得该模式能够在两个国产异构系统上高效运行，并产生最小的开发成本。在新一代国产神威超算系统上，3km大气和2km海洋模式耦合的地球系统模式（3v2）可扩展至接近4000万核心，模式的峰值速度达到每天1.01模拟年，从规模到速度都远超现有的SOTA水平（图1）。

图1：耦合模式的计算规模和速度现状

值得注意的是，3v2模式的后报实验成功再现了2023年的超级台风“杜苏芮”及其在中国各地引发的极端降雨（图2）。

图2 ：（a）3v2的AP3ESM模拟的大气降水和海表流速，方框标记出来的是超强台风“杜苏芮”；

（b）1km的GRIST模拟的总云量；（c）1km的LICOM模拟的海表动能。

AP3ESM的成功发展是我国公里级地球系统模式研发的重大突破，为高精度的气候模拟和天气预报提供了新的工具，也为天气气候的无缝隙预报打下坚实基础。同时，国产异构超算平台性能可移植和AI赋能的物理参数化等技术的成功运用，为打造超智融合的“透明海洋”模式底座指明了技术方向。

在本次项目中，国家超级计算无锡中心副主任付昊桓、总工程师薛巍、刘卫国、高性能计算应用技术研究中心生物材料部部长段晓辉等骨干研发人员深度参与了本工作，完成了并行编程框架SWGOMP设计，使神威平台可以使用OpenMP Offload方案完成大气模式的从核并行等重要工作。该成果标志着我国在全球气候模拟领域已跻身世界前列。

国家超级计算无锡中心自成立以来，始终肩负支撑国家重大科学与工程需求的使命。在气象气候、海洋科学、地震模拟、天体物理、先进制造、生物医药、新能源新材料、大数据与人工智能等前沿领域均取得了一系列国际瞩目的成果。“神威·太湖之光”曾连续四次位列全球超级计算机TOP500榜首，基于该系统两项应用斩获高性能计算应用领域最高奖项“戈登·贝尔”奖。2021年11月，神威超算团队凭借“量子计算模拟器”课题再次斩获该奖项。截止到目前，无锡超算团队已累计有十余项应用入围“戈登·贝尔”奖，充分展现了中国超算应用在国际舞台上的持续引领力。

未来，国家超级计算无锡中心将继续夯实算力基础设施，深化与中国气象局、崂山实验室等单位的协同合作，推动高分辨率地球系统模式的研发与应用。中心将进一步融合人工智能与传统数值预报技术，提升天气预报与气候模拟的时效性和精准度，全力服务于《气象高质量发展纲要（2022-2035年）》的落实与实施。通过持续创新与突破，无锡超算将为提升国家气象预报能力、应对极端气候挑战、服务社会民生提供强大算力引擎与科技支撑。

注【1】Kai Xu, Maoxue Yu, Yuhu Chen, Jie Gao, Shuang Wang, Jiaying Song, Xiaohui Duan, Junlin Wei, Jiangfeng Yu, Hailong Liu∗, Jinrong Jiang∗, Yi Zhang∗, Pengfei Lin∗, Tianyi Wang, Pengfei Wang, Weipeng Zheng, Jingwei Xie, Jiakang Zhang, Zilu Liu, Xiaoyu Jin, Jilin Wei, Qixin Chang, Qingxia Lin, Yanzhi Zhou, Yiwen Li, Weiguo Liu, Wei Xue, Haohuan Fu, Yue Yu, Xuebin Chi, Lixin Wu. 2025, Kilometer-Scale AI-Powered and Performance-Portable Earth System Model (AP3ESM) to Achieve Year-Scale Simulation Speed on Heterogeneous Supercomputers. SC25: International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis (CCF-A), Accepted.

注【2】CCF HPC China年度超算最佳应用奖是中国高性能计算领域最具权威性和影响力的奖项之一，该奖项设立的初衷是表彰国内在超算应用中取得重大创新突破、具备突出科学价值与工程影响力的成果，代表了我国超算应用研究的最高水平。