ForgeStencil – 面壁智能推出的 Stencil 全自動研究部署系統

ForgeStencil是什麼

ForgeStencil 是面壁智能聯合 OpenBMB 開源社區推出的全球首個支持 Stencil 自動研究、自動部署的 AI 優化系統，基於 Kernel Agent 與 App Agent 雙智能體閉環，實現從優化策略發現到真實生產軟件集成的全流程零人工介入。系統在一週內完成 100 餘個工業與科學計算軟件的端到端優化，中位加速 1.41 倍，覆蓋油氣勘探、電磁仿真、醫學影像等 8 大工業領域與 5 大科學領域。

ForgeStencil的主要功能

• 雙 Agent 閉環優化：Kernel Agent 自主研究併合成高性能 CUDA Kernel，App Agent 完成熱點定位、算子鍛造、正確性驗證與應用集成。
• 自動策略發現：Agent 自主探索分塊、融合、佈局、佔用率及主機端重構等優化策略，而非在固定空間內搜索。
• 真實應用部署：直接面向生產級軟件優化，以應用自身 GPU 代碼爲基線進行端到端驗證，非簡化 Benchmark。
• 可審計測量協議：通過單一環境開關在原始路徑與優化路徑間交錯切換，使用程序自帶檢查與計時器，確保加速比真實可信。
• 跨代 GPU 適配：支持 A100/H100/B200 運行時架構分發，同一代碼庫按架構自動選擇最優 Kernel 路徑。

ForgeStencil的技術原理

• 雙 Agent 協同架構：系統由 Kernel Agent 與 App Agent 組成閉環。Kernel Agent 負責理論發現，通過 Plan→Code→Profile 循環自主研究併合成逼近硬件物理極限的 Stencil 算子；App Agent 負責工程落地，定位應用性能熱點、建立 GPU 基線、調用 Kernel Agent 構建的算子矩陣知識庫鍛造應用專屬優化，完成正確性驗證與原應用集成。
• 算子矩陣與知識庫進化：Kernel Agent 在優化過程中持續構建專用算子矩陣作爲知識庫，後續 App Agent 可複用已有技術；多並行 Agent 共享該知識庫，實現經驗的實時共享與集體同步進化，突破人類專家經驗難以規模化傳遞的瓶頸。
• 可審計端到端協議：測量以應用自身的生產級 GPU 實現爲唯一基線，原始路徑與優化路徑僅通過單一 USE_OURS 開關區分，且原始路徑與上游字節一致；使用程序內置的正確性檢查和計時器，在多輪交錯運行後取中位數，最終報告所有標準用例的幾何平均加速比，從系統層面杜絕造假空間。
• Patch 模式與零源碼捆綁：不捆綁任何第三方源碼，每個應用僅提供上游出處記錄、獲取腳本和集成補丁，通過 vendor.sh 自動拉取指定版本上游代碼，確保許可證清潔與結果可復現。

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如何使用ForgeStencil

• 環境準備：克隆倉庫並確保具備 NVIDIA GPU（A100 驗證）、CUDA 12.x、C++17 編譯器及 Python 3.9+ 環境。
• 快速體驗算子：運行 python tools/run.py --stencil star_1 --shape 256 --gpu 0 即可在 1 分鐘內測量單算子性能並與 Halide 基線對比。
• 端到端復現：進入目標應用目錄執行 ./vendor.sh 拉取上游源碼，應用集成補丁後運行 python ../../harness/run_e2e.py --app <name> --gpu auto 完成真實應用驗證。
• 驅動 Agent 工作：參考 agents/README.md 配置並啓動 Kernel Agent 與 App Agent 的自主優化循環。
• 查閱結果註冊表：通過 results/integration_registry.json 查看 100 個已驗證應用的審計加速比數據。

ForgeStencil的核心優勢

• 零人工介入：從應用分析、熱點定位、Kernel 鍛造到集成驗證全流程自動化，無需 HPC 專家參與決策。
• 真實場景導向：直接優化生產級工業軟件，42% 爲真實工業生產軟件，基線爲應用自身 GPU 代碼。
• 研發效率飛躍：單應用優化從數月縮短至一天內，一週完成 100+ 應用，等效節省約 20–30 人年研發投入。
• 性能表現強勁：端到端中位加速 1.41 倍，43% 應用 ≥1.5 倍，算子級幾何平均 2.16 倍領先最優開源基線。
• 跨架構可持續：支持多代 NVIDIA GPU 運行時分發，架構升級時可自動重鍛 Kernel 以捕獲新硬件特性。

ForgeStencil的項目地址

• GitHub倉庫：https://github.com/OpenBMB/ForgeStencil

ForgeStencil的同類競品對比

ForgeStencil的應用場景

• 油氣地震勘探：優化 RTM 逆時偏移、道達爾 mini-app 等核心算法，加速石油勘探數據處理流程。
• 電磁仿真設計：提升 gprMax/FDTD 等 Yee 網格 Maxwell 方程求解效率，服務於雷達與芯片電磁分析。
• 醫學影像重建：加速非笛卡爾 MRI 重建、數字乳腺斷層成像反投影等醫療影像計算負載。
• 氣候與天體物理：優化大氣動力學、宇宙學模擬等 Stencil 密集型科學計算應用。
• 量化金融計算：爲 QuantLib 等金融機構定價庫提供 Stencil 熱點自動優化，降低交易計算時延。