（来源：网络传播杂志）

邬江兴

中国工程院院士

国家“人工智能+”行动的深入实施，正在加速人工智能技术与经济社会各领域的深度融合，推动生产方式、生活方式和治理模式的深刻变革。在这场由智能驱动的变革中，算力已不再是单纯的技术工具，而是上升为驱动人工智能迈向更高阶段的核心引擎，算力的供给质量直接决定着智能技术的创新高度、应用广度与普惠深度。当前，数字经济与智能社会对算力的需求已从“规模扩张”转向“质量跃升”，高效能、低能耗、绿色可持续的算力供给成为推动“人工智能+”行动、深化跨领域协同的关键支撑。如何突破传统架构的物理边界与能效桎梏，构建适应智能涌现的新型算力基础设施，已成为决定我国在新技术战略博弈中能否赢得战略主动、推动智能产业与技术行稳致远的重要命题。

人工智能与先进计算面临的新挑战

随着人工智能技术加速向经济社会各领域渗透，传统计算架构的局限性日益凸显，人工智能发展与算力供给之间的结构性矛盾已成为制约高质量发展的突出问题。

从微观层面看，摩尔定律逼近物理极限的挑战愈发严峻，传统冯·诺依曼架构（现代计算机的基础设计框架）的设计缺陷集中暴露，“存储墙”“功耗墙”等问题直接制约了算力密度的提升空间，单纯依靠“制程工艺进步”的传统路径已难以为继。

从宏观层面看，规模法则的边际效益持续衰减，由于在技术体制上受“大规模、低时延、高带宽”不可能三角问题制约，依靠简单堆砌千张、万张乃至十万张以上图形处理器（GPU）卡的方式，难以满足非线性算力增长需求，依靠“大力出奇迹”的简单粗暴型规模定律难以支撑人工智能技术的可持续发展。

从当前国际态势看，以美国为首的西方国家对我国芯片领域的严格限制及人才封锁加剧了技术突围的紧迫性，若一味等待先进制程技术，不仅可能错失人工智能与先进计算融合创新的战略窗口期，更将威胁产业链供应链安全。必须跳出“唯制程论”思维，走出一条超限创新路线，通过体系化创新开辟新路径。

从未来发展需求看，传统单一化、同质化的算力供给模式已无法适应多元需求。人工智能深度赋能千行百业需要多样化、高质量的算力支撑，亟须构建灵活、普惠、安全的智能计算底座，加快建立“按需连接、实时激活、弹性扩展、安全可信”的新型计算范式，这将成为推动人工智能普惠应用与产业升级的重要路径。

人工智能与先进计算融合创新的内在机理

破解人工智能与先进计算融合创新的瓶颈问题，关键在于推动计算架构从“复杂节点+简单互连”向“简单节点+复杂互连”的范式变革，通过介观尺度（介于芯片级与机架级之间的物理空间）高密度大规模可塑互连网络，释放“时间复杂度与空间复杂度协同相变增益”的结构潜能，为人工智能与先进计算融合创新奠定底层逻辑。

第一，廓清计算与智能的第一性问题。研究表明，计算结构决定智能涌现是融合创新的根本命题。智能的本质是“结构计算”，与“结构决定功能”的哲学规律高度统一。传统冯·诺依曼架构遵循“复杂节点+简单互连”模式，本质是通过增强节点性能提升整体智能；而人脑智能涌现遵循相反路径，以“简单节点+复杂互连”模式实现智能涌现。这种差异揭示了根本矛盾：传统架构中，算力提升依赖节点性能的线性增长，但物理规律、经济成本及能耗问题已形成“天花板”。突破这一极限，须重构计算系统底层逻辑，导入高密度大规模高维度可塑连接要素，从追求“低密度堆砌节点性能”转向获得“高密度高维度时空协同优化相变涌现增益”。

第二，介观尺度动态可塑互连是实现结构变革的核心路径。连接密度与可塑连接维度，决定时空复杂度协同优化相变增益。研究表明，大脑皮层的智能涌现依赖关键参数的协同作用，这启发我们：真正的智能突破不能仅依赖“制程工艺进步”，不能极致追求芯片工作频率和时间复杂度，更不能依赖减少连接密度和维度、增加连接时延和功耗的经典“可扩展系统”技术路线。关键是在智能系统和集成芯片之间寻找介观尺度物理载体，构建更密集、更灵活、更节能、具有时空协同相变增益的动态可塑互连网络。当前，三维（3D）集成封装技术已为高密度高维度动态可塑互连提供重要物理和工程化基础，而介观尺度不仅可缓解“存储—计算墙”矛盾，更能通过动态可塑拓扑网络获得“按需连接、实时激活”的智能驱动特性。这种架构让智能不再依赖单一节点性能提升，而是通过时空复杂度协同优化和相变增益实现算力供给范式变革，为智能系统提供“可演进、动态可塑、极低能耗”的底层逻辑与技术架构。人工智能与先进计算的融合创新，本质是一场以“结构变革”为核心的算力革命，通过介观尺度动态可塑互连网络，为智能时代的算力供给开辟新赛道、塑造新优势。

合肥先进计算中心“巢湖明月”深度融合超级计算、人工智能计算、量子计算等先进计算技术，被称为合肥“最强大脑”，其稳定、丰富的高性能计算资源与环境以及大容量数据存储资源有效满足企业的计算需求。图为“巢湖明月”机房。

新型智能计算范式的内涵特征和路径选择

新型智能计算范式是基于对计算与智能双向赋能、融合创新的深度认知提出的系统性变革方案，可以称之为“介观尺度计算范式”。该范式以介观尺度为核心载体，通过重构计算系统的底层逻辑，实现时间复杂度与空间复杂度协同相变增益，获得超非线性算力，推动“简单节点+复杂互连”的智能涌现能力的跨越式提升。

新型智能计算范式内涵特征体现在以下四个维度。

在思维视角上，突破传统冯·诺依曼架构的局限，将创新焦点转向介观尺度，兼具芯片级的高集成度与系统级的可扩展性，能够通过高密度大规模可塑互连网络化解传统计算矛盾，为智能计算提供物理空间支撑。

在方法论上，以“必要多样性”原则进行体系结构创新，采用“元素化—生成式”路径实现功能解耦与重组，通过动态可塑互连机制实现按需组合。这种类似乐高积木的生成式变结构计算模式，赋予硬件架构动态可塑的新能力，形成“复杂任务元素化拆解、简单节点复杂化连接”的闭环，使算力不仅是人类的“工具”，更是人类的“伙伴”。

在实践规范上，以新三论（耗散结构论、协同论、突变论）为指导，在开放环境中实现动态有序的能效设计，在跨尺度资源调度中推动从局部优化向全局协同转变，在复杂环境下确保自适应演化的安全性与稳定性，全面提升资源调度整体利用效能，进而推动算力供给实现非线性爆发式增长。

在物理载体上，依托软件定义晶上系统（以完整晶圆/晶矩基板作为底座通过软硬件协同构建计算系统）支撑介观尺度计算范式。当今三维集成封装工艺技术在介观尺度上使这种物理载体具备三大核心能力：一是空间承载能力，突破传统芯片封装的物理边界；二是低时延低功耗能力，重构数据搬运模式，降低单位信息传输时延和能耗；三是动态重构能力，支持软件定义复杂拓扑结构的实时演变，形成自适应变结构计算的智能连接网络。为此，在3D集成封装基础上提出基于软件定义晶上系统，能够在介观尺度实现三大突破——物理连接密度和可塑连接维度、时空复杂度协同优化相变增益、能效密度的数量级提升。

人工智能与先进计算融合创新的发展趋势

当前，尽管介观尺度计算范式、“简单节点+复杂互连”的变结构计算理论已具雏形，但要实现从理论构想到实际应用的跨越仍需攻克一系列工程技术难题。近期，工程界提出“晶上高密度连接的工程科学问题链”，其本质是在物理空间、能量效率、计算性能、系统可靠性的多重约束下，寻求“连接密度、功能需求、工程实现”多重矛盾的化解路径。这些问题涵盖高密度互连工程规范的标准化制定、高阶可塑互连拓扑的动态重构、时空复杂度协同优化增益的量化评估、高可靠高可信验证测试体系的构建，以及介观集成系统软件环境的生态培育。这些问题的解决将直接决定新型计算架构的实用化进程，需要系统性谋划、协同性攻关和前瞻性布局。突破上述挑战需要凝聚各方合力，要充分发挥整体优势，构建“政产学研用”深度融合的创新联合体，推动京津冀、长三角、粤港澳等计算与智能资源富集区域形成协同攻关格局；要强化基础研究与工程实践的互动转化，建立从材料器件到系统应用的垂直创新链；要深化国际科技合作，在开源社区、标准制定等领域主动作为，推动全球智能计算生态的包容性发展。通过构建“理论突破、技术验证、产业落地”的创新闭环，加速形成高质量发展的技术体系和产业生态。

展望未来，人工智能与先进计算的融合创新将释放巨大战略价值。对国家而言，这是突破封锁的“杀手锏”，无需依赖尖端制程，通过“功能解构—升维重组”在成熟工艺上实现智能算力数量级跃升，支撑AI芯片自主化、存算一体产业化，构建“算法、架构、载体”全链条自主生态，破解“卡脖子”困局。对产业而言，这是万亿级新赛道的“发动机”，催生晶上智算系统、晶上智能驾驶、晶上低空平台等新兴产业集群，培育中国主导的人工智能与先进计算（AI2AC）产业生态、建设形成人工智能内生安全治理自主知识体系。对全球而言，这是推动算力普惠的“公平秤”，为全球南方国家提供“高性价比、低功耗”的算力方案，以架构增益降低技术门槛，破解“算力殖民主义”，推动技术平权、底层逻辑再造和软硬件深度融合，重塑产业链价值分配格局。可以预见，这一进程不仅将夯实我国数字经济、智能未来的技术根基，更将为全球人工智能治理提供“技术向善”的中国方案，彰显负责任大国的科技担当。

作者：邬江兴系中国工程院院士；邹宏系复旦大学大数据研究院副院长

来源：《中国网信》2025年第11期

投稿：zhongguowangxin@vip.sina.com

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