屏幕上，蛋白質分子結構舒展、折疊，原子級微觀動態軌跡完整清晰﹔巨型算力裝備內部，MaPU高效運行，短短幾天就能完成傳統算力平台數年才能跑完的分子動力學仿真任務……近日，科技日報記者在上海見到了國內首款100%自主創新研發的3D科學計算機“天穹”。它的外觀極具未來感，靜靜矗立在上海靜安區數通鏈谷園區的一個算力機房內。

“天穹”是一款專為“科學智能”（AI for Science）打造的國產算力重器。在2025年12月舉辦的2025企業家博鰲論壇系列活動上，上海思朗科技股份有限公司（以下簡稱“思朗科技”）正式發布了這一高性能算力平台。依靠十年科研攻關，這家企業自研的MaPU內核搭配獨創3D-Torus計算網絡架構，一舉打破海外專用科學計算設備長期壟斷，為生物醫藥、新材料、集成電路等領域筑牢自主可控算力根基。

打通科學計算算力堵點

“很長一段時間，國內做高精度分子仿真隻有兩條路：要麼租用海外專用超算設備，但技術完全封閉、使用受限﹔要麼運用通用GPU集群拼湊算力，但實際算力利用率較低，大量資源白白浪費。”思朗科技董事長兼首席執行官查浩坦言，底層算力受制於人，是制約我國科學智能產業發展的核心堵點。

2009年，中國科學院自動化研究所王東琳團隊率先瞄准這一行業痛點，立志研發完全適配科學計算場景的國產專屬算力架構，並開啟漫長的技術預研。彼時，專用算力設備效率高，但場景單一、靈活性極差﹔通用算力設備適配性廣，卻無法滿足高精度、密集型科學仿真需求。兩大技術路線始終無法兼顧效率與實用性。

底層架構創新沒有捷徑可走。預研5年間，王東琳科研團隊從零搭建底層架構，反復開展電路仿真、邏輯推演、方案調試，歷經上百輪迭代優化，終於在2015年完成初代MaPU落地驗証，實現國產自主科學計算架構從理論構想走向實體落地的關鍵性突破。

MaPU意為“代數運算處理器”。它通過自主設計的指令集，讓芯片在處理科學計算任務時，內核利用率接近ASIC（專用集成電路）水平，這意味著絕大部分算力都被實打實地用在了計算本身，而非空轉浪費。

2016年，王東琳攜科研成果走出科研院所，創辦思朗科技，正式開啟產業化征程。初創階段，企業面臨重重考驗，王東琳與團隊遍訪全國各大高校、藥企、新材料研發機構，帶著技術原型實地測試、對比驗証，一點點積累市場認可度。

“依托MaPU，我們通過自研專屬指令集重構運算邏輯，可根據生物醫藥、新材料等不同場景的仿真需求，動態重構計算單元布局。”查浩介紹，在運行科學計算任務時，該架構內核利用率穩定突破90%，同等仿真任務算力性能較海外通用架構提升數個數量級。

刷新微觀仿真性能邊界

“我們創業的初心，不只是打造一台國產算力設備，而是構建全鏈條自主可控的科學智能產業體系，徹底擺脫海外技術依賴。”王東琳表示。如今，思朗科技旗下算力平台已服務全球百余個頂尖科研團隊。昔日的實驗室技術構想，已然成為支撐國內前沿科研創新的重要算力支柱。

在整機設計層面，“天穹”的3D-Torus計算網絡架構是區別於傳統超算的核心亮點。傳統超算採用二維平面數據傳輸模式，多節點並行運算時極易出現數據擁堵、延遲過高的問題，嚴重制約大規模仿真效率。“‘天穹’採用3D-Torus計算網絡架構，相當於為數據搭建起多層立體通行路網，大幅縮短數據傳輸距離、降低通信延遲，完美適配微觀物質三維動態仿真場景。”查浩說。

權威對標測試結果顯示，在復刻國際標杆設備經典蛋白質折疊實驗中，“天穹”仿真精度與全球頂尖設備持平，仿真誤差嚴格控制在行業頂尖標准范圍內，能夠將冷凍電鏡捕捉的靜態微觀結構，模擬為完整連續的原子動態演化影像，成為窺探微觀世界的“國產數字顯微鏡”。“這就如同給分子拍攝高清微電影。”查浩比喻道。

中國信通院數據統計，“天穹”是國內唯一具備百萬原子級體系、微秒級時長分子動力學模擬日計算能力的產品，已通過中國信通院評測認証，獲得CP-S5、CE-S5算力算效“雙五”評級。

拓展國產算力應用賽道

憑借100%自主原創的底層技術優勢，思朗科技先后獲得多家頭部投資機構戰略資金加持，為技術迭代、設備研發和算力中心布局提供有力支撐。十余年來，企業技術成果穩步落地：2023年，國內首批實現軟硬件全國產化的國家級商用科學計算中心——長江3D科學計算中心建成﹔2026年，西部生物醫藥專屬科學計算中心落地成都，全國多點位、規模化的國產科學算力布局基本成型。

目前，思朗科技正深度融入上海科學智能生態建設布局，全面發揮“天穹”作為自主算力底座的關鍵作用。

在上海人工智能實驗室，“天穹”作為支撐“AGI4S珠穆朗瑪計劃”的核心算力底座，成為Deeplink超智融合算力平台打通科算與智算的數據通路的一塊重要拼圖。同時，“天穹”的高精度分子動力學仿真能力已融入“書生·端硯”科學發現平台，為蛋白質構象穩定性與相互作用評估提供底層算力，支撐科學發現全流程的端到端驗証。

在上海靜安區，思朗科技聯合上海儀電、數據港共建長三角AI4S算力集群，將百萬原子體系的微秒級模擬從“按月計算”壓縮至“按天完成”。依托該集群，三方共同發起“百萬探微”全球科學家招募計劃。上海儀電智算解決方案負責人王麗忱表示，“百萬探微”計劃免費開放“天穹”上百萬原子級體系、微秒級長時程的分子動力學模擬機時申請機會，讓全球科學家得以在足夠大的體系、足夠長的時間窗口內逼近真實的微觀演化，回答納秒尺度無法觸及的科學問題。

在具體科研場景中，思朗科技聯合上海創智學院開展“聚合物電解質數據庫與AI模型項目”。上海創智學院全時導師朱通介紹：“我們和思朗科技的‘天穹’國產算力合作，針對130種聚合物結構體系，疊加兩類典型鋰鹽、多濃度及多溫度條件，不斷通過仿真的方式，生成高質量分子動力學數據。再將這些精准的數據喂給AI，使得材料大模型在准確數據中，找到精准規律。”在與復旦大學、上海科學智能研究院合作開展的病毒膜融合動態過程研究中，針對包含93萬原子的體系模擬任務，“天穹”將計算用時從傳統方案所需的數月壓縮至不到4天，助力團隊在原子尺度上重建病毒入侵細胞的關鍵動態過程。

中國工程院院士、北京材料基因工程高精尖創新中心主任謝建新認為，基於“天穹”3D科學計算機的材料分子動力學模擬軟件實現了核心技術自主可控，為“AI+新材料”發展筑牢了安全基石。

面向未來，思朗科技將持續深耕技術迭代與場景拓展，在持續優化現有算力設備性能、完善產業生態的基礎上，積極探索前沿算力融合技術，布局下一代協同算力基礎設施。查浩介紹，“天穹”應用場景將從現有生物醫藥、新能源材料領域，逐步延伸至合成生物、高端裝備等新興賽道，以自主可控的國產算力，持續賦能各領域原創性科研突破。