以算力赋能黄河流域生态保护和高质量发展

黄河入鲁，水势渐缓，却把厚重与辽阔写进齐鲁大地的筋骨里。今天，守护这条母亲河已不再只是“看得见”的堤岸与湿地、河道与海湾，更是“看不见”的数据洪流与模型世界。在亿万级数据的细微波动和数以万计代码的数值耦合计算中，一股澎湃的“数字水流”正与黄河同向奔涌，而托起这股洪流的，正是黄河流域最强大脑——国家超级计算济南中心（以下简称“济南超算”）。

济南超算由科技部于2011年批准成立，建设单位为齐鲁工业大学（山东省科学院），先后建设运营三代完全自主可控的“神威”系列超级计算机和“山河”通用超级计算平台，高性能计算能力达74PFlops、人工智能计算能力达2000PFlops，综合算力跻身国际前列。

面向黄河重大国家战略，济南超算始终坚持把算力基础设施建设、重大科研攻关、区域创新协同和人才培养供给统筹推进，努力把“黄河流域生态保护和高质量发展”这一宏大命题转化为可计算、可推演、可感知、可决策的现实路径，让“算力”这项新型基础设施成为黄河安澜、产业跃升、民生改善的坚实底座。

以“数字孪生黄河”作答：

把复杂生态治理写进可推演的科学图景

黄河治理，从来不是一道简单题。从流域到入海口，从上游来水到近岸海洋，从气候变化到人类活动影响，从污染物迁移到生态系统响应，层层变量交织叠加，牵一发而动全身。过去，很多问题多依赖经验研判和局部观测；今天，面对更加复杂的流域生态治理需求，只有把大尺度系统“算清楚”，把潜在风险“看在前面”，才能让治理更加精准、更加主动。

在济南超算，有一支常年与黄河“打交道”的科研团队。作为济南超算领军人才，宫勋带领团队聚焦流域生态环境数值模拟与智能计算，围绕黄河重大国家战略持续攻关。

团队成员最常说的一句话是：“把黄河‘装进’计算机里。”依托山东算网汇聚的算力、数据与存储资源，宫勋团队持续研建智慧生态黄河数字孪生系统，将山东境内黄河流域及近海关键带的气候、水文、生态、环境及污染物输运过程纳入统一模拟框架中，开展过去50年和未来100年“山东黄河流域—中国近海”水文生态污染物示踪模拟实验，让那些过去散落在监测点、统计表和局部经验中的线索，被纳入更完整、更动态、更可追溯的科学体系。

在这个系统中，黄河成为一个可以不断演化、推演的“数字生命体”。污染物沿河而下，在什么条件下会加速输运？进入海湾之后，会在何处滞留、输移、扩散或转化？在极端天气频发的背景下，哪些区域更容易出现生态风险叠加？全球气候变暖情景下，影响山东黄河流域及近海生态安全的关键气候因子又会发生怎样的变化？这些问题正被一组组更加系统、定量、可信的模拟结果逐一回答。

比“能算”更重要的是“能用”。智慧生态黄河数字孪生系统如今已成为服务黄河治理的“科学参谋”，为污染防控、生态修复、风险预警和政策研判提供支撑。从被动应对到主动预警，从事后修复到前瞻治理，在更广阔的生态治理实践中，济南超算用算力托起一系列关键应用。

依托国家生态环境监测大数据超算云中心，济南超算业务化支撑全国空气质量预测预报系统稳定运行。在北京冬奥会、冬残奥会、杭州亚运会、党的二十大等重大活动空气质量保障中，济南超算都发挥了重要作用。从黄河流域的生态推演到全国大气环境的精准预报，济南超算正把“看不见”的环境变化变成“可感知、可研判、可行动”的科学依据。

以沿黄协同作答：

让算网红利真正抵达产业现场

黄河流域高质量发展，最终要落到产业发展上。如何让沿黄地区分散的算力资源连起来、调起来、用起来，让算力真正跨区域流动、跨场景赋能，是一道必须回答的新课题。

2023年3月，济南超算联合沿黄九省区发起成立黄河流域算网联盟。这是全国首个以沿黄流域算网和应用生态建设为核心使命的协同组织。它瞄准黄河流域长期面临的新型信息基础设施支撑不均衡、区域数字经济发展差异较大、应用创新协同不足等现实问题，持续推进沿黄算力网络建设、跨区域数据互通、数字孪生平台共建、创新创业共同体打造等重点任务，努力把沿黄地区一个个相对独立的算力节点，联结成更具协同能力的“算网共同体”。

这种变化已真实地发生在企业生产现场。在宁阳县溢源养殖专业合作社的现代化奶牛场，随着养殖规模和监测精度不断提升，合作社每天产生的数据量在10GB以上，普通计算设备不堪重负。后来，通过算网协同，泰安市云计算中心与济南超算实现紧密互联，合作社的高通量奶畜养殖数据得以实时传输至济南超算进行分析和存储，解决了企业发愁的数据拥堵、处理迟缓、存储吃紧等问题。

“现在，眼前这块屏幕上的数据刷新更快了，异常识别更及时了，决策更从容了。仅兽医和人工看护等方面，每年就能节省四五十万元的成本。”合作社负责人王传刚说。这正是黄河流域算网联盟的价值所在，它不仅是一项区域协同机制，更是一条把国家战略落向产业一线的通道。

同样的变化也发生在工业制造领域。在中车四方股份公司，过去许多关键设计验证往往需要反复开展风洞试验和结构测试，周期长、投入大。如今，依托济南超算打造的工业仿真云平台，复杂空气动力学计算和结构安全仿真大幅缩短研发周期、降低试验成本，支撑“大国重器”加速迭代。在山东钢铁集团，新型深冲钢家电面板研发遭遇“猫耳型”缺陷困扰，企业投入近１００万元、耗时一年多难解根源。与济南超算联合建设先进钢铁材料数字化研发云平台后，借助仿真模拟等手段快速追溯问题成因、优化生产工艺，每年创造经济效益1000多万元。更进一步，平台还被用于氢冶金等绿色低碳技术研发。

从智慧牧场到高端装备，从钢铁制造到广阔工业场景，沿黄企业感受到的“算力红利”越来越具体——更低的成本、更快的研发、更稳的质量、更强的区域协同能力。

以人才接力作答：

塑造服务黄河重大国家战略的未来力量

黄河重大国家战略跨省域、跨行业、跨学科，是面向未来的长期事业，离不开一代代人的接续奋斗。

在济南超算，人才培养与科技攻关、平台建设、产业服务并行推进。如果说宫勋团队把黄河“装进”了计算机，那么济南超算所做的另一件事，就是努力把一粒粒关于未来的种子种进青少年心里。

在济南超算，经常能看到这样的场景：一群群中学生站在机房玻璃幕墙外，隔着透明墙面注视着整齐排列的机柜，眼睛里写满好奇；讲解员把超级计算机如何参与天气预报、生态模拟、工业仿真讲得深入浅出；学生从展厅一路走到实训空间，从“听说过超算”变成“开始理解超算”。

这几年，济南超算持续依托全国全民数字素养与技能培训基地、全国高校综合性教育实践体验基地、山东省党员教育现场教学基地、省市科普教育基地等平台，把先进算力资源和前沿科技成果转化为面向社会的公共教育资源。对许多青少年而言，这里成了一堂可以走进去、看得见、听得懂、愿意亲近的“大思政课”“大科学课”。

更动人的是那些沿着黄河上游传来的回响。在“泉城算力无边界，陇乡学子e线牵”等科普实践中，济南超算把超算展厅、算力课堂和科技志愿服务延伸到偏远地区。屏幕那头，山乡课堂里的孩子们第一次知道，超级计算机能参与生态保护、天气预报、医疗健康和农业生产。或许他们中会有人由此想象，自己将来是否也能成为设计模型、调度算力、破解难题的人。

这样的场景，在更深处塑造着服务黄河国家战略的未来力量。

当生态风险在更早阶段被识别，当企业发展难题在精准算力支撑下被破解，当越来越多的青少年在国家级重大科技平台上看见未来，我们看到的不仅是一座国家超级计算中心的能力边界，更是一种面向未来的治理方式：以科技之力守护生态之美，以数字之基托举产业之兴，以人才之源续写时代之答。