8位工程师一年近千万的工作,开源AI系统7天搞定100+应用:ForgeStencil实现Stencil算子自动优化,效率提升100倍

面壁智能与OpenBMB开源的ForgeStencil,通过两大Agent协同实现Stencil自动优化全闭环,将原本依赖稀缺HPC专家、每年仅能精调20个应用的研发效率提升约100倍,首次让工业软件与科学计算应用的性能优化走向规模化。

核心事件:开源AI优化系统ForgeStencil发布

ForgeStencil是全球首个支持Stencil(模板计算)自动研究、自动部署的AI优化系统,一周内完成超100个真实工业与科学计算软件的自动优化,等效于4-8名工程师一年、300万~1000万元的研发投入。

100+
应用 / 周
ForgeStencil自动优化
≤20
应用 / 人·年
传统专家人工上限
≈100倍
效率提升
研发吞吐量阶跃
等效替代:4-8名工程师 · 300万~1000万元研发投入
官方披露数据,覆盖真实工业软件与科学计算基准(发布会演示,待第三方复测)

技术突破:两大Agent协同,无需人类专家介入

ForgeStencil首次实现从提出优化想法到应用无缝部署的全自动闭环,人类仅需提供源码,中间无需专家介入优化决策。

Kernel Agent
理论方向:算子矩阵构建
负责自主研究并合成高性能Kernel,针对主流Stencil类型、多种Shape与精度要求构建专用算子矩阵,将Stencil算子的数学表达写成逼近硬件物理极限的代码。
App Agent
工程落地:应用定制集成
为每个应用单独打造方案,定位性能热点、建立GPU基线、锻造候选优化,并在框架层寻找算子融合机会,使用应用自带测例做端到端评测并集成回原应用。
两大Agent共享知识库:Kernel Agent构建的算子矩阵作为后续开发基石,App Agent的实践经验实时反哺,形成持续进化的知识闭环。

性能实测:全面超越现有开源方案

在同一硬件下,与 Halide、Devito、EBISU、DRStencil、FlashFFTStencil 等开源算法对比实测表现:
同精度(fp32)对比 几何平均 2.35倍 加速比
混合精度(fp16)读写 额外 1.95倍 提速
变系数 Stencil 全部 Shape 相比最优基线取得几何平均 1.34倍 加速

传统静态算子库难以直接融入真实软件,因为真实的科学计算算法不是标准Stencil循环;ForgeStencil的App Agent按应用定制方案,解决了从通用算子到真实部署的鸿沟。

“官方披露数据表明,在同等硬件下,ForgeStencil能够获得大幅性能优势,尤其在同精度和混合精度场景下表现突出。”
—— 面壁智能/OpenBMB,ForgeStencil官方技术披露

真实应用落地:从核反应堆到医疗影像

ForgeStencil已在一批主流科学软件与基准上完成自动优化,其中42%直接对应真实工业生产软件厂家,并在应用自带GPU实现之上实现端到端加速。

Minisweep 5.78倍
核反应堆中子学(Sn离散纵标输运),重构极其复杂的KBA波前扫掠结构
Hypre 3.86倍
LLNL结构化多重网格求解器库,完成高难度红黑GS光滑子访存合并优化
gprMax/FDTD 2.47倍
Yee网格Maxwell电磁仿真,完成电磁装备与探地雷达核心Stencil核替换
FHd 2.45倍
非笛卡尔MRI重建,用于医疗影像设备计算
QuantLib 1.82倍
债券定价(量化金融),金融机构广泛使用的定价库
RTM 1.81倍
逆时偏移(油气地震成像),石油勘探主力算法
DBT 1.63倍
数字乳腺断层成像反投影,医疗设备重建与成像负载
TOTAL E&P 1.22倍
道达尔油气地震mini-app,石油勘探领域真实应用

行业背景与意义:AI正在重塑HPC软件优化范式

Stencil是高性能计算中最核心的访存密集型计算模式之一,广泛存在于气候模拟、地震成像、电磁仿真、流体力学等工业软件中。其优化水平直接决定仿真软件的运行效率,但传统上高度依赖稀缺的HPC专家,难以规模化。

维度 传统优化模式 ForgeStencil 模式
人力依赖 稀缺HPC专家,每人每年精调应用不超过20个 自动研究+自动部署,无需人类专家介入决策
优化周期 单个应用数日到数周 小时级别
吞吐能力 线性受限于专家人数 1-2个数量级提升,可随算力规模并行放大
知识复用 依赖个人经验,难以系统沉淀 多Agent共享知识库,经验可复用、可迭代

从更广阔的视角看,ForgeStencil是“AI制造AI”理念的延伸,继5月ForgeTrain之后,面壁智能再次证明大模型不仅能辅助编程,更能自主进行软件性能优化,为工业软件带来新的效率革命。

展望:从存量优化到未来工业软件自动化开发

短期来看,存量工业软件和科学计算应用的自动优化可直接节省大量人力和算力成本;长期来看,Stencil之外的CAE仿真、地震成像、电磁与流体计算等更多领域有望实现性能优化自动化,加速国内制造业升级。

开源地址:https://github.com/OpenBMB/ForgeStencil 托管平台:OpenBMB 开源社区
“智能优化Stencil算子,小时级完成深度优化——这是HPC软件优化走向自动化的关键一步。”
—— 智东西编辑部,结语评论
媒体观察与研判

本条新闻核心价值在于一个可量化的效率跃迁:一周完成超100个真实应用的自动优化,等效替代4-8名工程师一年的工作量。报道不仅给出了性能加速比和效率提升数据,还覆盖了核工程、电磁仿真、油气勘探、医疗影像等多个关键工业领域,具备较强的行业说服力。同时,开源发布降低了技术门槛,可能催生一批基于该系统的下游工具和应用。值得关注的是,该系统目前聚焦于Stencil这一特定计算模式,其泛化能力仍需更多场景验证。

总结判定
ForgeStencil以开源方式展示了AI大模型在HPC软件优化中的巨大潜力,数据扎实、应用案例丰富,是“AI for Science”赛道上的一个重要里程碑。其本质是将“专家经验”转化为“模型能力”,并借助Agent架构实现自动化闭环,有望显著缓解HPC专家稀缺问题。未来若能拓展到更多计算模式,将对工业软件生态产生深远影响。