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走進杭州 | 之江實驗室：智能時代的創新引擎
在杭州城西科創大走廊的核心區域，之江實驗室立足於智能科學與技術領域，散發著智慧與創新的光芒。自成立以來，這座承載著時代使命的新型研發機構，以其獨特的運行機制、卓越的科研成果，在智能科學與技術領域不斷深耕，成為推動中國乃至全球科技發展的重要力量。
八年前，之江實驗室應時代需求而生，致力於加速人工智慧發展，滿足智慧時代對計算的迫切需求。它巧妙整合政府、高校、科研機構和企業的力量，開創出全新的運行機制，宛如一條紐帶，將各方優勢資源緊密相連，共同奔赴創新的星辰大海。
2021 年，憑藉基於新一代神威超級電腦的應用 “超大規模量子隨機電路即時模擬”，榮獲美國電腦協會（ACM）“戈登貝爾獎”，這一國際大獎的獲得，不僅是對實驗室科研實力的高度認可，更是向世界展示了中國在超級計算應用領域的卓越成就。
此外，實驗室在《科學》雜誌發表關於快速射電暴的文章，彰顯了其在前沿科學研究領域的深厚底蘊。而 800G 超高速光收發晶片和光引擎技術入選世界網際網路領先科技成果，更是標誌著之江實驗室在通訊技術領域達到了世界領先水平。
01■ 智能計算，築牢智慧社會根基
之江實驗室聚焦智能科學與技術領域的五大研究方向 —— 智能感知、人工智慧、智能計算、智能網路和智能系統，猶如五駕馬車，齊頭並進，共同推動著實驗室在科技創新的道路上疾馳。
其中，智能計算作為核心方向，被實驗室視為未來智慧社會發展的基石。
隨著物聯網、人工智慧等新技術的迅猛發展和廣泛應用，人類社會已然步入人、機、物三元智能融合的嶄新時代。在這個時代，海量的資料如潮水般湧來，複雜的計算任務接踵而至，強大的計算技術成為支撐社會發展的關鍵。
之江實驗室深入研究的智能計算，涵蓋兩大主要方面：一方面，通過計算形成智能，讓資料在精密的演算法和強大的算力作用下，孕育出智能的火花；另一方面，以智能方式驅動計算，借助智能演算法最佳化計算過程，實現計算資源的高效利用。其目標是讓計算無處不在，如同今天的通訊、電、水一樣，成為人們生活和生產中觸手可及的基礎服務，實現計算服務的按需接入、泛在服務、自動適應、精準高效。
為了在智能計算領域實現創新突破，之江實驗室精心佈局了一系列重大項目，從智能計算的基礎理論研究，到新穎架構計算體系的建構，再到特定領域平台的搭建、重大應用的探索以及智能計算標準化建設，每一個環節都凝聚著實驗室科研人員的智慧與心血。其中，智能計算數字反應堆這一大科學裝置尤為引人注目。
它如同一個強大的 “智慧樞紐”，核心功能在於整合各類架構的計算資源，以滿足應用層千變萬化的計算需求。其高效的整合和調度能力得益於一個智能計算作業系統，該系統如同一位指揮大師，能夠將類腦電腦、圖形電腦、智能超級電腦等各種資源有序聚合，並精準分派計算任務。數字反應堆的應用範圍極為廣泛，涵蓋計算天文、計算基因、計算材料、計算製藥、計算育種等多個科學創新領域，為這些領域的研究提供了強大的計算支援，助力科研人員突破一個又一個科學難題。
據智能計算數字反應堆總架構師潘愛民介紹，數字反應堆的工作方式聚焦系統整合和軟體工程，這其中面臨著諸多挑戰。
一方面，需要處理因算力資源不相容而引發的複雜性，不同架構的計算資源猶如來自不同國度的 “語言”，需要巧妙地進行 “翻譯” 和協調；另一方面，還要應對整合計算、儲存和傳輸的系統性能最佳化問題，如同搭建一座複雜的橋樑，需要精心設計每一個結構，確保其穩固且高效。同時，為上層應用提供簡單方便的手段和工具，讓科研人員能夠輕鬆建立他們所需要的計算資源，也是數字反應堆的重要使命。
02■ 想像與轉化，突破創新邊界
之江實驗室猶如一片肥沃的科研土壤，支援著完整的科學研究工作周期。它鼓勵研究人員仰望星空，勇闖科學研究的 “無人區”，去探索那些未知的奧秘，大膽提出創新性的想法和理論。同時，也倡導科研人員腳踏實地，積極投身於重大工程項目，將科研成果轉化為賦能經濟社會發展的前沿技術，切實支撐產業發展，造福社會。
在產業化成果方面，之江實驗室碩果纍纍。天樞人工智慧開源平台（Dubhe）宛如一座橋樑，連接著人工智慧技術與產業應用，為人工智慧產業的蓬勃發展提供了有力的支撐。多中心智能醫療資訊平台則專注於慢性病早篩領域，通過整合多方醫療資料，利用先進的人工智慧技術，為慢性病的早期診斷和預防提供了精準、高效的解決方案，為人們的健康保駕護航。
在中國工程院院士潘雲鶴的引領下，之江實驗室在人工智慧領域持續深耕，致力於研究資料和知識雙驅動的人工智慧，力求實現人工智慧 2.0 的突破。人工智慧研究院執行院長林峰表示，實驗室的主要研究項目之一 —— 跨媒體類人智能，旨在使機器具備像人類一樣的感知、認知、推理和決策能力，推動人工智慧從資料驅動時代邁向知識驅動時代。
為此，實驗室將全力建立先進的基於知識的類人智能系統，讓機器不僅能夠處理海量的資料，還能理解資料背後的知識和邏輯，實現更加智能化的互動和應用。
03■ 創新機制，打造科研新高地
從成立之初，之江實驗室便將追求創新、效率和質量作為核心目標，致力於在科研體制機制上開拓出一條全新的道路。實驗室主任朱世強曾堅定地表示：“我們不想成為第一千零一家傳統科研機構。我們一直在打破規則、突破界限，目標是要建成為一家以全新機制運行的新型研發機構。”
至2024 年 7 月 12 日前資料，之江實驗室憑藉其獨特的魅力和優勢，集聚了一支規模龐大、實力雄厚的科研隊伍，人才隊伍總體規模已突破 4000 人，其中全職員工達 2200 人，科研帶頭人 260 餘位。研究人員中博士以上學歷佔比超 90%。
近年來，之江實驗室更是不斷突破，成果斐然。
在天基計算領域，其天基計算系統研究中心負責人李超帶領著 240 餘人的團隊，成功研發出兩款國產自主可控的星載智能電腦，“智加 X10” 和 “極光 1000 - 慧眼”。“智加 X10” 擁有高達 640TOPS 的星上算力，重量為 10.4 千克，能為多種衛星提供強大的在軌智能計算服務；“極光 1000 - 慧眼” 雖小巧輕便，僅重 1.4 千克，算力 32TOPS，功耗卻僅 35 瓦，即將隨 “東方慧眼 - 01” 衛星於 2024 年初發射升空。
這些星載智能電腦的誕生，為中國太空智能計算開啟了新的篇章，其在軌即時處理功能將廣泛應用於自然災害監測、環境生態監測、城鎮化發展、智慧交通、智慧農業等多個領域，如同在太空中編織了一張強大的 “智慧網”，為地球的可持續發展提供有力支援。
在人工智慧與生命科學交叉領域，之江實驗室也取得了重要進展。
其生物智能計算平台通過自研及改進 10 余種蛋白挖掘設計演算法以及工具，在國際上率先建立基於大語言模型的全 CRISPR - Cas 基因編輯蛋白酶篩選體系，為基因編輯技術的發展提供了新的思路和工具，有望在未來為精準醫療、生物製藥等領域帶來革命性的變化。材料智能計算平台 1.0 則實現了從微觀到宏觀的全尺度材料計算，能夠顯著提升材料研發效率、降低研發成本，助力中國在新材料研發領域取得突破，推動高端製造業的發展。
在生命健康領域，之江實驗室提出的計算賦能的新型光聲顯微成像技術極具創新性。借助智能計算技術，僅需 1 毫米厚的新鮮組織樣本，無需繁瑣的切片和染色過程，短短十幾分鐘內便可獲得與傳統組織病理相一致的檢測結果。基於該技術研製的儀器已在多家大型醫療機構開展臨床驗證實驗，為快速、精準的病理診斷帶來了全新的技術手段，有望改善醫療診斷效率，提升患者的就醫體驗。
面向智能製造領域，之江實驗室研發的多模態網路核心裝置和網路系統，以及完成的面向智慧工廠的應用解決方案設計和驗證，能夠為機器視覺質檢、產線生產控制等智能製造場景提供靈活高效的網路解決方案，為中國製造業的高端化、智能化、綠色化發展注入強大動力，推動製造業轉型升級。
之江實驗室將繼續秉持創新精神，在智能計算、人工智慧、智能感知等核心領域不斷探索。隨著 “三體計算星座” 計畫的重磅發佈，之江實驗室將在太空計算領域邁出更為堅實的步伐，通過在太空布設衛星網路，建構太空計算基礎設施，實現太空智能計算、雲端運算，為全球提供更為強大、便捷的計算服務，進一步拓展人類對宇宙的認知邊界，為探索宇宙奧秘、應對地球面臨的各種挑戰提供新的技術手段。
同時，之江實驗室將持續深化產學研合作，加速科研成果的轉化與應用，讓更多的科技創新成果從實驗室走向市場，走進人們的生活，為經濟社會的高品質發展提供源源不斷的動力。在全球科技競爭日益激烈的今天，之江實驗室必將以其卓越的創新能力和不懈的奮鬥精神，在智能時代的浪潮中勇立潮頭，續寫科技創新的壯麗篇章，成為推動人類科技進步和社會發展的重要力量。 (聚才企管)