鹏城实验室网络智能部云脑使能所所长张伟：新型数字基础设施赋能新疆新发展

张 伟鹏城实验室网络智能部云脑使能所所长

水是新疆经济社会发展的命脉，做好水利工作对于保障水安全、保持生态稳定性、推动经济社会高质量发展、保障和改善民生等具有十分重大的现实意义和深远的历史意义。

鹏城实验室作为网络通信国家实验室，致力于构建信息领域基础设施，希望用网络智能系统高效协同物理空间、信息空间与社会空间的资源，协助新疆解决复杂的水问题，研究水发展、水安全战略规划，统筹做好节水蓄水调水工作，提高水资源高效配置合理利用水平，为新疆水利高质量发展出谋划策。

一、人工智能技术系统研究的最新进展

过去的信息化主要是利用信息论和控制论构建系统。随着系统规模越来越大，控制的要素越来越多，原有的理论难以满足智慧应用需要，人工智能技术的蓬勃发展填补了这一空缺。

人工智能的演进，是从硬件算力、计算框架、数据集入手，初步形成AI计算方法完成各模块能力。应用算法模型从“感知智能”到“认知智能”“系统智能”，与行业结合形成应用系统，随着系统能力的不断演进，未来人工智能会像“云”一样，在任何需要的场景提供智慧化服务。

人工智能正在引发科研范式变革。历史上，第一范式为实验观测，是对自然规律现象加以总结；第二范式为理论推导，是通过科学实验推导规律；第三范式为仿真模拟，是通过对复杂现象的模拟开展科学研究；第四范式是以数据驱动为核心的数据密集型研究范式；当前人工智能触发第五科研范式形成，其特点是通过数据驱动和知识引导相结合的研究方式充分发挥该领域专家的知识，带动学科产生新突破。

图1人工智能背景下的科研范式

鹏城实验室的科研工作推动人工智能系统演进发展：构建算力系统，链接超算设备形成全国分布的可调度算力网；在算力系统基础上，构建类脑混合计算框架；构建高质量学科数据集；研发人工智能引擎与工具；通过动态复杂评价体系实现系统的自进化。在此基础上构建开源共享共建社区，实现数据与算法共享，推进领域协同创新，真正带动人工智能解决复杂的现实问题（见图1）。

在实际应用中，基于系统制作数据集，构建学科知识图谱，形成大模型，使其在每一个新的应用场景都可以快速生成处理工具，加载到智能端设备中赋予场景智能，让所有研究者能够在场景中快速发挥专业知识，做各自领域的专业判断，真正把人工智能系统高效运转起来。这一系统将原本离散的算力、算法和数据构建为闭环系统，能够为科研工作者和领域专家提供服务。

图2智慧水务示意图

二、新型数字基础设施赋能新疆水利发展的思考

水利是新疆发展的关键要素，不仅影响到新疆的经济社会发展、内地的生态经济发展，更涉及新疆与中亚的协同发展。解决用水问题是经济社会发展的先决条件，配合建设信息基础设施将进一步提升水资源使用效率，充分发挥水资源价值。我们在布设物理水网的同时，也需要架设配套的数字系统——新疆水资源数字基础设施，积累运算数据，使得对水资源的调配不仅仅在物理空间延展，更要从时间、空间、经济等多个维度进行综合分析，以实现水资源高效利用。

当前的流域管理，是水利部门通过信息化的手段精细化地管理运转水利设施，但这种管理仍属中观层面管理。若能在微观方面加强对工程部件的精细化管理，在宏观层面加强对流域周边生态与经济环境的综合分析判断，最终实现“微观可控，中观可管，宏观可判”的能力建设，则能借助数字平台大幅提升流域管理质量与效率。

图3人工智能数字基础设施链接自然系统与社会系统

结合数字平台进行河流湖泊的可持续发展研究，形成多领域协同，能更好地推动整个管理体系的系统升级，不仅在水资源管理方面，更在生态系统监测、防灾减灾、能源和矿产资源管理、粮食安全与可持续农业、基础设施和交通系统管理、城乡可持续发展等方面提供决策支撑（见图2、图3）。

新疆水资源数字基础设施作为新型基础设施，将为新疆高质量发展赋能：

一是持续研究，形成协同科研创新研究新范式。在水域孪生平台建设的基础上，提供经济与环境服务；汇集互联网相关信息，构建信息交流渠道，推动研究发展。

二是拓展应用，辐射水、碳、城市等应用领域。重点研究新疆水循环关键过程与农业水资源高效利用，并针对新疆丰富的光能源和风能源，开展碳循环评估研究。

三是协同发展，为“一带一路”经济提供公共服务。研究分时分域的资源管理与调配，促进中亚地区自然资源的合理使用，推动“一带一路”经济发展。 ■