1.1.1 2024-2028年中國超級計算行業(yè)影響因素分析

一、有利因素

（一）政策利好

2023年2月27日，中共中央、國務院印發(fā)《數(shù)字中國建設整體布局規(guī)劃》，《規(guī)劃》指出，打通數(shù)字基礎設施大動脈，系統(tǒng)優(yōu)化算力基礎設施布局，促進東西部算力高效互補和協(xié)同聯(lián)動，引導通用數(shù)據(jù)中心、超算中心、智能計算中心、邊緣數(shù)據(jù)中心等合理梯次布局。

2023年4月17日，科技部高新司組織召開國家超算互聯(lián)網(wǎng)工作啟動會，大會探討國家超算互聯(lián)網(wǎng)建設路徑，提出成立國家超算互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合體，進一步加快構建超算自主生態(tài)體系，落實超算互聯(lián)網(wǎng)行動方案。

（二）超級計算技術不斷發(fā)展

隨著技術的不斷發(fā)展，中國超級計算市場也在不斷創(chuàng)新和進步。在云計算方面，越來越多的企業(yè)和研究機構開始采用云計算技術來提高計算效率和降低成本。在大數(shù)據(jù)方面，人們通過對海量數(shù)據(jù)的分析和處理，可以更好地發(fā)掘出數(shù)據(jù)中的隱藏價值和規(guī)律。在人工智能方面，超級計算可以提供更加強大的計算能力和數(shù)據(jù)處理能力，為人工智能的發(fā)展提供了更好的平臺。

此外，量子計算也是未來超級計算的一個重要發(fā)展方向。量子計算機具有更強的計算能力和更高的安全性，將會在未來的科學研究、加密通信等領域發(fā)揮重要作用。雖然目前量子計算技術還處于初級階段，但是隨著技術的不斷進步，相信在不久的將來，量子計算將會成為超級計算的一個重要分支。

（三）超級計算應用場景廣泛

中國超級計算市場在各個領域都有廣泛的應用，其中最重要的應用場景包括科學研究、工程設計、藥物發(fā)現(xiàn)等。在科學研究方面，超級計算可以模擬復雜的自然現(xiàn)象和科學實驗，有助于科學家們更深入地理解自然規(guī)律和科學原理。在工程設計方面，超級計算可以高效地處理大量的工程數(shù)據(jù)和模擬復雜系統(tǒng)，幫助工程師們更好地設計和優(yōu)化產(chǎn)品和服務。在藥物發(fā)現(xiàn)方面，超級計算可以通過分子動力學模擬等技術，預測藥物與生物體的相互作用，為新藥研發(fā)提供重要的幫助。此外，在超級計算機領域，它已經(jīng)廣泛應用于氣象預報、天文學、材料科學和能源等領域，為中國的科學技術研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出了重要貢獻。與此同時，中國也在加速發(fā)展自主研發(fā)的芯片，設計的架構性能不遜于國外。

在未來發(fā)展中，超級計算將與云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術深度融合，形成更加完善和高效的技術體系和服務體系。同時，應用場景也將不斷擴展，進一步推動超級計算各個領域的數(shù)字化轉型和創(chuàng)新發(fā)展。

（四）新一代國產(chǎn)超算“天河星逸”首次發(fā)布

新一代國產(chǎn)超級計算系統(tǒng)“天河星逸”系統(tǒng)以應用為中心，采用國產(chǎn)先進計算架構、高性能多核處理器、高速互連網(wǎng)絡、大規(guī)模存儲等關鍵技術構建，在通用CPU計算能力、網(wǎng)絡能力、存儲能力以及應用服務能力等多方面較“天河二號”實現(xiàn)倍增，支持高性能計算、AI大模型訓練以及大數(shù)據(jù)分析各類應用模式，將進一步提升廣州超算中心的多領域服務能力，為廣州市、廣東省和粵港澳大灣區(qū)的前沿科技突破、戰(zhàn)略工程建設、產(chǎn)業(yè)升級轉型提供強勁的高端算力與平臺支撐，有力提升廣州市作為國家中心城市和綜合性門戶城市的核心科技創(chuàng)新實力，支持區(qū)域科技經(jīng)濟社會高質量發(fā)展。

（五）超智融合是未來發(fā)展趨勢

隨著創(chuàng)新算力與新一代人工智能技術的發(fā)展，超算與人工智能的融合已成為驅動科技創(chuàng)新的關鍵力量，將長期為我國各行業(yè)轉型升級和數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展提供核心驅動力。超智（超算和智算）融合是未來趨勢。超算系統(tǒng)其實囊括了智算的能力，只不過后者更加聚焦于人工智能的場景。但超算更加全面，在算法優(yōu)化、性能發(fā)揮、互聯(lián)互通等方面都具備優(yōu)勢。

2023年12月6日，以“超智融合，算啟新篇”為主題的2023年超算創(chuàng)新應用大會在廣州盛大召開。此次大旨在探討超算、智算、人工智能、大數(shù)據(jù)等先進技術的融合發(fā)展之路，加速智慧城市、生物醫(yī)藥健康、地球科學等領域的創(chuàng)新與突破，進一步促進超算各應用領域間的交流合作，共同推動超算技術、應用和產(chǎn)業(yè)的高質量發(fā)展。

二、不利因素

（一）軟件跟不上發(fā)展

超算應用水平方面，我國超算應用發(fā)展還遠遠滯后于超算研制能力的發(fā)展。

其一，超算應用軟件的可擴展性偏低。科技部通過一系列重點研發(fā)計劃，在重點應用領域部署了一系列課題，進行幾十萬核乃至百萬核并行算法與軟件研制的重點突破，但目前日常運行的大部分超算作業(yè)，其并行規(guī)模仍停留在幾千或幾萬個處理器甚至更低的量級，沒有充分發(fā)揮出億億次超級計算機上并行的能力。我國應用軟件仍處于初級階段，應用領域與軟件研發(fā)存在脫軌現(xiàn)象。

其二，受制于國外壟斷，國產(chǎn)商業(yè)應用軟件發(fā)展滯后，市場占有率幾乎是空白。在超算應用比較多的制造業(yè)和基礎科研等關鍵領域，大部分商業(yè)應用軟件都被國外壟斷。我國不僅支出巨額軟件采購費用，軟件升級還受制于外方。我國超級計算機特別是國產(chǎn)超級計算機上運行的大規(guī)模并行軟件幾乎都是科研用軟件，不具備大規(guī)模商業(yè)推廣的能力。

其三，我國超級計算機的研制模式一直以來都是政府科技部門主導，地方政府參與，企業(yè)承擔研制任務，國家超級計算中心負責運維和推廣。雖然在過去二十多年里，我國超算的研制和發(fā)展在這一模式的指導下，取得了舉世矚目的輝煌成就，但為了取得TOP500世界冠軍而忽視實際需求，研制遠遠超過實際需求的機器的做法。

（二）思想和人才的制約

當前，我國超算應用發(fā)展滯后的原因主要有四點。

首先，在建設思路上，采取了超算系統(tǒng)性能優(yōu)先發(fā)展再拉動超算應用發(fā)展的策略。歐美日等國家一般根據(jù)各領域實際應用需求，針對性地研制能滿足實際應用需求的超算系統(tǒng)，能夠避免對機器的浪費。而從實踐來看，我國的超算發(fā)展偏重于先發(fā)展超算計算能力，往往會導致超算系統(tǒng)的初期應用效率偏低的情況出現(xiàn)，需要一定時間的過渡期才能將機器用起來。

其次，“重硬輕軟”的思想導致經(jīng)費投入比例嚴重失調。美國能源部建議對超算軟硬件的投入比例約為1：1。目前，雖然我國超算系統(tǒng)的軟件經(jīng)費投入，在項目申報時已經(jīng)能占20%至30%，比過去的不到10%已經(jīng)有了明顯的改善，但是離1：1的比例還有很大差距。

再次，研發(fā)力量分散。我國超算應用軟件的研發(fā)人員大部分分散在一些小的實驗室、研究所，或者依附在以硬件研發(fā)為主的國家重點實驗室，僅在核物理、石油、氣象、地球物理等個別領域建有專門的國家重點實驗室，但是未形成合力。

最后，超算軟件人才嚴重匱乏。當前高校相關人才培養(yǎng)體系、培養(yǎng)計劃和課程設置落后于超算應用領域的人才需求。同時，科研評價體系難以對超算應用軟件研發(fā)做出客觀評價，加上科研經(jīng)費管理不利于體現(xiàn)軟硬件研究成果的不同價值，軟件研發(fā)人員待遇偏低但市場需求旺盛且待遇有明顯優(yōu)勢，導致應用軟件研發(fā)人才頻繁“跳槽”，人才流失嚴重。

（三）資金投入不足

雖然中國在研制超級計算機方面投入了大量資金，但仍然存在投入不足的情況。與之相比，美國在超算技術領域投入了數(shù)十億美元，并與企業(yè)合作推廣應用，取得了顯著成果。當前，中國超算的投入仍然存在不足之處，需要進一步增加研究經(jīng)費，提高超算自主創(chuàng)新能力。超算技術前沿的競爭需要更多的技術儲備和經(jīng)濟支持。只有加大對超算的研發(fā)投入，提高超算研究的深度和廣度，才能在超算領域獲得更大的優(yōu)勢和競爭力。

（四）數(shù)據(jù)中心問題

超級計算機需要龐大的數(shù)據(jù)中心進行維護和管理，給超算的運營帶來了很大的壓力。由于超算設備的功耗極高，其散熱問題成為影響超算性能和穩(wěn)定性的重要因素。同時，超算的故障率較高，需要進行頻繁的維護和保養(yǎng)，這也加大了運營成本。然而，目前中國在數(shù)據(jù)中心建設和維護方面存在很多不足之處。

數(shù)據(jù)中心建設要求高水平的硬件、維護和系統(tǒng)運營能力，這是保障超級計算機穩(wěn)定運行的重要步驟。當前，中國在數(shù)據(jù)中心建設和管理方面不足，進一步影響了中國超算技術的發(fā)展。為了更好地發(fā)展超算產(chǎn)業(yè)，中國需要在數(shù)據(jù)中心建設和管理方面加大投入、不斷提高技術和管理水平。

1.1.2 2024-2028年中國超算服務市場規(guī)模預測

2022年，我國超算服務市場規(guī)模約達到244.8億元；2023年，我國超算服務市場規(guī)模約達到296.5億元。

我們預計，2024年我國超算服務市場規(guī)模將達到342.7億元，未來五年（2024-2028）年均復合增長率約為12.55%，2028年將達到550.0億元。

圖表　中投顧問對2024-2028年中國超算服務市場規(guī)模預測

數(shù)據(jù)來源：中投產(chǎn)業(yè)研究院