高校科研信息化突围时刻，国产替代如何破局？

摘要

　　科研信息化最早得名于英国的e-Science计划，是建立在新一代信息技术基础上的全新科学研究模式，其实质是科研生产关系的信息化，目标是加快科技生产力的改造和升级。2016年7月，我国《国家信息化发展战略纲要》首次提出要“加快科研信息化”，标志着我国科研信息化工作进入了新阶段。2022年国家政策更是频发，要求高校以国家战略需求为导向，集聚力量进行原创性引领性科技攻关，加强有组织科研，推动高水平自...

高校科研信息化步至拐点，国产替代迫在眉睫

　　科技自立自强是国家强盛之基、安全之要，必须把科技的命脉牢牢掌握在自己手中。随着科技革命与产业变革、大国战略博弈加剧等多重因素叠加和交汇，各类不确定性和挑战增多，打造自主可控的国产化信息产品，是历史的必然也是时代的使命。

　　技术限制，驱动软硬件设备国产化。

　　外部的各种禁令，让国人感受到了被“卡脖子”的切肤之痛。工业软件被取消授权，相当于“釜底抽薪”，使各个产业受到巨大影响，甚至无法正常运转。一流的科学仪器才能支撑一流的科学研究，但我国90%的高端科研仪器依赖外国进口，一旦断供后果不堪设想，不但许多科研工作难以为继，甚至会引发悲剧。新冠疫情期间，ECMO和麻醉机等设备严重短缺，让“活着”都成为了难题……早日摆脱关键领域核心技术受制于人的局面，是我们唯一的选择。

　　生态制约，倒逼计算产业生态国产化。

　　高校科研信息化主要包括科研管理服务信息化和科研计算与数据信息化两大类。科研管理服务信息化指的是高校科研信息系统不再是单一的项目管理，而是对科研课题全程监控的信息平台，包括信息化基础设施建设、优化研究流程与体验，合理规划科研数据和资源的建设、共享等。科研计算与数据信息化指的是建立高性能计算系统，通用软件与硬件的协同创新、存储与网络的协同创新、通用计算与AI计算的协同创新，帮助科研人员解决数据复杂度高、计算量大的科学问题。建立良好的国产化生态系统，将彻底改变高校科研的底层逻辑和实现路径。

　　风险防控，亟需底层IT架构国产化。

　　目前，高校在进行信息化设备升级时，仍然大批采购进口高性能计算系统，给网络信息命脉留下重大隐患。近些年国际及国内不断发生的信息安全事件，提醒着我国对尖端科技成果信息保护的重要性，亟需建立基于中国本土的IT底层架构和标准，形成自有开放生态，从根本上杜绝海外软件产品给国家信息安全带来的威胁。

　　使用国产计算软硬件架构，构建信息安全屏障，满足当下数字化转型中高校算力要求，是我国计算产业生态必须要做的突破。如果不掌握关键技术，安全、发展和创新都无从谈起。

国产计算产品，从“可用”到“好用”

　　当前国产软硬件产品和计算产业正在逐步发展，出现了一批高质量计算软硬件产品。如华为发布的鲲鹏高性能产品，具备良好的算力拓展能力和多层次的计算生态，全面支撑高校教学、科研、管理等多应用场景计算需求，当前已经在高校的科研项目中实现从 “可用”走向“好用”。

　　华中科技大学的“亿图”图计算平台，通过利用鲲鹏多核架构、适配欧拉操作系统研发的图计算引擎——基于“鹏城云脑Ⅱ”，在美国第25届Graph 500排名中SSSP性能全球第一。图计算作为分析事物之间关联关系的重要工具，可广泛应用于电商、社会治理、电网分析、制药、材料、育种、基因等众多领域。

　　西安电子科技大学和华为合作的电磁仿真应用，基于鲲鹏的硬件平台，当前从千核(1024核)到万核以上(16384核)的扩展性测试中，并行效率达到了57%。该应用依托矩量法原理，采取CALU算法，在现有开源数学库的基础上，采用“二位循环分布”的并行策略，基本实现了计算过程中的负载均衡，并在LU分解过程中采取了单向通信选主元的方法，极大地减少了通信量，大大加快了矩阵求解的速度，使得电磁仿真中更电大、更复杂结构、更高效的仿真需求在算法层面得以改善。

　　兰州大学与鲲鹏一直保持着深度合作。基于鲲鹏服务器，完成HPC业务到鲲鹏的迁移验证，实现生命科学(CANU)性能提升15%、气象海洋(WRF)性能提升23%、制造业(OpenFOAM)性能提升32%。联合开发集讲授、实践于一体，基于鲲鹏服务器的高性能计算课程。带领团队参加鲲鹏应用创新大赛、鲲鹏众智项目，与华为共同建设和完善鲲鹏高性能计算平台，加速鲲鹏开发者生态的成熟发展。

　　鲲鹏软硬件平台不局限于替换原有硬件产品，而是凭借完整自研的国产计算架构和软硬件生态，构筑数字化时代的算力基座，突围目前我国高校计算平台建设仍以Intel为主力的国外硬件产品为主的局面，并为我国教育科研领域的先进技术构建信息安全屏障。

国产替代之路，道阻且长

　　信息技术代表最先进生产力，是赢得未来的重要手段。高校科研信息化国产替代是历史必然，若想完全实现自主可控和国产化市场普及，道阻且长。

　　先天不足。我国信息业起步较晚，全球IT核心技术仍然大多掌握在欧美国家手中，无论是追赶还是超越，都是一场持久战。任何一款产品，最终目标都是获得市场的信赖和认可，如何不改变用户“先入为主”的使用习惯，在保证兼容性和使用品质的前提下，平稳替代国外产品，是每个厂商需要思考的问题。

　　体系庞杂。教育科研信息化是一个宏大工程，专业性强、个性化要求多、复杂程度也高，不仅需要攻关关键技术，更需要众多学科、平台、科学家、部门的交互和协同，达成数据共享、信息同步、标准统一、流程顺畅。尤其是要在做好基层规划和设计的前提下，集合政策、资金、团队的共同作用力，以保证大平台、大团队高效运转产出大成果。

　　钟慢效应。高校科研信息化国产替代是一项“投入大、周期长、见效慢”的工程，无法在短时间内取得立竿见影的效果，也难能快速取得可观的经济效益。建设世界科技强国。支撑国家经济社会发展和保障国家安全，离不开科研信息化的支撑和引领，也离不开广大科研工作者的共同奋斗。奋进在建设科技强国的大道上，需要我们有静待花开的坚持和耐心。

　　各种利好政策的密集落地，显示出我国希望在教育科研信息化国产替代方向实现突破的决心。在世界体系和国际格局正在发生深刻调整与变革的当下，这份决然有着“只有成功不许失败”的悲壮。中国经济正处于结构升级、新旧动能转换的时期，拥有最具潜力的市场环境和人才环境，掌握科学研究主动权，赢得大国战略博弈，未来可期。