1.要加强科技支撑，推进绿色低碳科技自立自强，把应对气候变化、新污染物治理等作为国家基础研究和科技创新重点领域，狠抓关键核心技术攻关，实施生态环境科技创新重大行动，培养造就一支高水平生态环境科技人才队伍，深化人工智能等数字技术应用，构建美丽中国数字化治理体系，建设绿色智慧的数字生态文明。
——习近平2023年7月17日-18日在全国生态环境保护大会上的讲话
2.关键核心技术是国之重器，对推动我国经济高质量发展、保障国家安全都具有十分重要的意义，必须切实提高我国关键核心技术创新能力，把科技发展主动权牢牢掌握在自己手里，为我国发展提供有力科技保障。
——习近平2018年7月13日在中央财经委员会第二次会议上的讲话
地球是人类的唯一家园，读懂地球是人类一直追逐的梦想。在怀柔科学城东区有一颗“数字地球”，它以超级计算机“硅立方”为大脑，能通过超级算力模拟真实地球的风云变幻，推演地球的过去与未来。这就是由中国科学院大气物理研究所牵头建造的大国重器——地球系统数值模拟装置，取名为“寰”。
|
习近平总书记强调，真正的大国重器，一定要掌握在自己手里。面对全球气候挑战，认识地球，掌握地球变化的需求日益迫切，90年代初，中国科学院大气物理研究所的老一辈科学家萌生了建立中国自己的地球系统数值模拟装置的想法。由于地球是复杂的巨系统，传统的理论和实验研究方法对于地球系统的研究并不适用。地球系统数值模拟装置的发起人之一曾庆存院士提出，地球科学的发展必须使用第三种研究方法，即数值模拟。当时国际上如美国国家大气科学研究中心已经存在一些大体成型的气候变化研究模式，并开放了共享源代码。有人指出，与其费劲开发自己的系统，为什么不直接使用现成的开源系统？但曾庆存坚定地认为，中国必须有自己的地球系统模式。姑且不说哪个好，重要的是自己的，是“自主可控”的。曾庆存指出：“我们自己有模式、有计算数据，就有气候谈判的底气！”2003年，中国科学院大气物理研究所正式提出研制地球系统数值模拟装置。2007年，获中国科学院立项支持。2013年，经系列评议，地球系统数值模拟装置被纳入《国家重大科技基础设施建设中长期规划（2012-2030年）》“十二五”建设内容。2015年，地球系统数值模拟装置1.0版本及“寰”原型系统正式发布，为“寰”的建设奠定了基础。2018年，地球系统数值模拟装置获得国家发展和改革委员会批复，在北京市怀柔科学城东区破土动工，开始建设实施。
|
|
大国重器，匠心致远。项目建设过程中，一批批科研人员奋战在技术攻关一线，突破国际技术封锁，解决了一个又一个的“卡脖子”难题，在软件和硬件层面都取得了突破性进展。软件层面，建设团队攻克了地球系统各圈层耦合的关键技术难题，自主研制了地球系统模式以及区域高精度环境预测模式，摆脱了软件“卡脖子”的风险，中国科研人员自主编写的270万行代码，构成了“寰”的分析系统，相当于20个国家图书馆馆藏的气候信息，构成了“寰”的数据库；硬件层面，数十万颗国产芯片是“寰”的超级大脑，为复杂的地球系统模式提供了超给力的算力支持。专为“寰”研制的“面向地球科学的高性能计算机系统”具有不低于15PFlops的计算峰值，其1分钟的算力相当于全球72亿人同时用计算器不间断计算4年。
|
时间是最好的见证者，历时3年，地球系统数值模拟装置终落地建成，2022年10月通过国家验收，正式投入运行。“寰”的诞生不仅为北京冬奥会、党的二十大等国家重大活动提供了技术保障，还面向国内外研究人员开放共享。全世界的科研人员都可以向“寰”提出自己关于地球气候的问题，并得到“寰”的回答。2023年，“寰”再次升级，其源代码也同步开放。2024年4月，“寰”相继亮相央视纪录片《行进中的美国中国》和中关村论坛，国内外影响力进一步增强。
习近平总书记指出，良好的生态环境是最公平的公共产品，是最普惠的民生福祉。“寰”作为气候研究的国之重器，通过把脉地球，为美丽中国建设、碳中和等国家战略提供了强有力的科技支撑。同时，“寰”的问世展现了我国应对全球气候挑战的大国责任、大国担当，为实现由全球环境治理参与者到引领者的重大转变，推动共建地球生命共同体贡献了中国力量。
（资料来源：人民网《地球模拟装置“寰”再升级》，2023年11月18日；《从望天到测天：他们用中国力量解密气象难题》，《中国科学报》2024年07月24日第4版；《大国重器“寰”：模拟地球 推演未来》，《光明日报》2021年06月17日第16版；《把地球搬进实验室：探访地球系统数值模拟装置》，《中国纪检监察报》2022年10月31日第8版。）
纵观人类发展史，创新始终是一个国家、一个民族发展的不竭动力。面对世界百年未有之大变局，科技创新是其中一个关键变量，实现高水平科技自立自强不仅是应对风险挑战和维护国家利益的必然选择，也是构建新发展格局、推动高质量发展、满足人民美好生活需要的内在要求。党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央始终把科技创新摆在国家发展全局的核心位置，把创新作为引领发展的第一动力，特别是面对绿色发展难题，习近平总书记念兹在兹，坚持以创新为驱动，推动科学治理，生态文明建设和生态环境保护发生了历史性、转折性、全局性变化。“寰”是我国研制成功的首个具有自主知识产权的地球系统模拟大科学装置，规模及综合技术水平位于世界前列。项目总投资12.55亿元，建筑面积2.4万平方米，建设任务涵盖了软件、硬件、基建等不同领域的20多家单位，上千人的科学和工程建设队伍。举众人之力，求长远之功，“寰”的顺利建成不仅为推进绿色低碳科技自立自强，建设绿色智慧的数字生态文明提供了科学指引，更是新型举国体制优势的生动体现。大国重器彰显大国底气，未来，以大国重器为牵引，充分激发人才创新活力，努力形成科技创新的强大合力，为全面推进强国建设、民族复兴伟业助力。
本案例适用于思政课关于“加快建设科技强国”“建设社会主义生态文明”等相关专题内容的教学。关键核心技术是国之重器，只有把最关键最核心的技术掌握在自己手中，才能从根本上保障国家经济安全、国防安全和其他安全。“寰”的诞生是打赢关键核心技术攻坚战的典型案例，它用科技之光，照亮了绿色发展之路。通过分析“寰”研发的战略背景、自主创新历程及其应用成效，让学生深刻认识科技创新、高水平科技自立自强对于建设科技强国、提升国家竞争力、改善民生福祉的重大意义。教学过程中可以将理论与实践相结合，组织学生到大气物理研究所参观调研，通过近距离接触地球模拟实验室、高性能计算中心为学生提供一个与科技创新近距离接触的平台，激发学生勇于探索、敢于创新的科学精神，增强生态保护的使命感、责任感，探索人与自然和谐共生之路。