随着人工智能、大数据等新一代信息技术的迅速发展，给科学研究的三大基石-观测（实验）、理论和计算带来新的机遇和挑战，工程应用领域计算科学也将由数值计算独轮驱动，快速进入计算驱动、数据驱动和智能驱动三驾马车齐头并进、协同耦合的智能创新时代。
以国产众核E级计算与E级存储为核心、以超智能深蓝大脑系统为关键技术平台，依托国际持续领先计算能力的E级超算大科学装置，通过研发设计自主可控、安全可信、开源共享的核心算法体系和软件生态系统，人工智能大数据处理体系。在此基础上，以海-气动力过程为核心，开展海洋大气时空演变耦合计算；以板块动力过程为核心，开展海底与极地地质矿产时空演变耦合计算；以生物进化过程为核心，开展海陆生命时空演进耦合计算；以人类海洋活动为核心，开展工程耦合计算。
（一）超融合并行计算技术
在重点研发微超算、移动超算、桌面超算和云超算等新型多模态智能系统的基础上，面向国际超算领域所共同应对的不同计算架构、不同计算能力、不同软件环境的不同任务需求的多重异构挑战，研究全球最大亿级规模计算核心高效并行、数十万处理器级高效并行、数万节点级高效并行等关键技术，设计复杂环境下的融合计算架构和软件支撑系统，构建超大规模复杂计算任务的多级、多层、多重异构协同计算系统，实现超算上天和超算入海。
（二）E级超算软件生态系统关键技术
开展E级超算软件生态系统众创设计平台研发，围绕国产E级超算计算软件、工具软件及应用软件系统匮乏的重大挑战与机遇，采用资源聚合、合作众包和开源共享的研发策略，系统开展智能芯片指令、智能操作系统等基础软件系统，共性算法库、模型库、知识库等工具软件系统以及全球气候智能预测、实时气象智能预报等海洋应用系统研发。同时，围绕国际信息产业领域投入巨资并占据行业主导地位的TensorFlow等数十套超大规模开源软件平台，在详细研究分析其数万个开源算法、数亿级开源代码的基础上，研发设计智能化、集成化、共享化协同计算平台，通过研制自主、可控的智能软件系统，实现与开源软件平台的融合应用，共同构建可持续发展的国产众核软件生态环境。
（三）超算互联网络关键技术
快速发展的规模计算能力正在成为国家科技创新能力的重要标志之一，而如何通过技术创新，将异地、超远程、分布式、独立计算能力协同组网，成为国际超算领域的重点、热点和难点问题。围绕超算互联网络所涉及的复杂高效网络拓扑、实时传输协议算法、智能传输策略等关键问题，在研制基于开放标准的高带宽、高速网络互联等无限带宽技术及设备的基础上，开展远程信号扩展、网络链路优化、数据增量同步、高效任务划分等关键技术的研究，探索高效可用的基于数据和文件交换的高速消息、数据传输机制，提出新网络架构、新协议算法和新技术路线，实现广域网、超算系统间的超宽带宽、超高速度、超低延时、超大数据复杂协同计算。研发以平衡低延迟、高资源利用率为目标的，面向异构计算环境的统一资源管控系统以及超融合基础软件服务系统，构筑国际超算大科学网络基础设施，共同服务国际超大规模协同计算任务。
（四）蓝色地球时空计算与算法科学基础理论方法
计算科学与算法科学是整个计算领域最核心的基础和命脉和龙头，科学地位至关重要。围绕海洋大气圈、水圈、海底岩石圈、海洋生命圈及各圈层耦合系统的精细结构、演变过程、演变规律及其演变趋势的超高精度计算理论需求，以量子信息理论、量子计算算法、量子计算软件等为理论技术前沿，以共性动力学过程为切入点，以全球气候变化过程、全球海洋动力过程等为宏观计算动力学代表，以区域水文气象、声光电磁等为中观计算动力学代表，以蛋白大分子生命动力学过程、药物小分子代谢动力过程等为微观计算动力学代表，在全面分析其计算科学、计算算法和计算模式等关键共性问题的基础上，系统开展新型海洋计算科学、海洋数据科学、海洋智能科学及海洋交叉信息科学的研究，提出并构建能有效揭示海洋系统整体性、模型集成性、学科相融性和数据相关性的领域智能计算和大数据理论方法体系。
（五）海洋人工智能关键技术
围绕海洋领域超算和大数据对人工智能的耦合需求，以海洋计算科学问题为依托，开展差异化、特色化类脑智能计算理论研究；以海洋数据科学研究为基础，以海洋大数据技术为依托，开展海洋非完全信息下智能理论方法与技术体系研究；以海洋全维度智能感知推理引擎为驱动，开展海洋文本、海洋数据、海洋图像和海洋视觉等跨媒体智能技术研究；以空天地海多集群协同感知与交互、协同控制与优化、人-机-物三元协同与服务等关键需求为基础，开展海洋网络智能、海洋交互智能、海洋服务智能和海洋通信智能等关键技术研究。通过上述七大海洋人工智能技术，构建超强深蓝大脑智能技术支撑体系。
（六）海洋数据科学与大数据技术
数据驱动正在成为科学研究的第四大基石，也是人工智能发展的核心支撑，而数据科学与大数据技术相互协同，成为智能超算的两大支撑。本项目以数据科学为理论基础，在详细分析研究海洋数据科学基础理论方法体系的基础上，依托透明海洋等国家各类重大计划所汇聚的海洋大数据资源，系统开展以空-天-地-海-网为核心的多源海洋大数据智能获取体系、以海洋大数据评价为核心的标准规范体系、以数据效益最大化为核心的开放共享体系、以数据价值最大化为核心的评估交易体系、以及可信服务为核心的信息安全与保密体系等五大保障体系的研发和建设。在此基础上，针对目前海洋观测信息资源数据量大、数据来源多、数据异构性强、数据稳定性差等问题，开展多源异构海洋大数据的并行处理、海量大数据的高效能存储、智能分析与挖掘技术、复杂海洋系统智能仿真与可视等关键应用技术的研究，构建统一、完备、高效的超强深蓝大脑大数据技术支撑体系。
