ForgeStencil - 面壁智能推出的 Stencil 全自动研究部署系统

ForgeStencil是什么

ForgeStencil 是面壁智能联合 OpenBMB 开源社区推出的全球首个支持 Stencil 自动研究、自动部署的 AI 优化系统，基于 Kernel Agent 与 App Agent 双智能体闭环，实现从优化策略发现到真实生产软件集成的全流程零人工介入。系统在一周内完成 100 余个工业与科学计算软件的端到端优化，中位加速 1.41 倍，覆盖油气勘探、电磁仿真、医学影像等 8 大工业领域与 5 大科学领域。

ForgeStencil的主要功能

• 双 Agent 闭环优化：Kernel Agent 自主研究并合成高性能 CUDA Kernel，App Agent 完成热点定位、算子锻造、正确性验证与应用集成。
• 自动策略发现：Agent 自主探索分块、融合、布局、占用率及主机端重构等优化策略，而非在固定空间内搜索。
• 真实应用部署：直接面向生产级软件优化，以应用自身 GPU 代码为基线进行端到端验证，非简化 Benchmark。
• 可审计测量协议：通过单一环境开关在原始路径与优化路径间交错切换，使用程序自带检查与计时器，确保加速比真实可信。
• 跨代 GPU 适配：支持 A100/H100/B200 运行时架构分发，同一代码库按架构自动选择最优 Kernel 路径。

ForgeStencil的技术原理

• 双 Agent 协同架构：系统由 Kernel Agent 与 App Agent 组成闭环。Kernel Agent 负责理论发现，通过 Plan→Code→Profile 循环自主研究并合成逼近硬件物理极限的 Stencil 算子；App Agent 负责工程落地，定位应用性能热点、建立 GPU 基线、调用 Kernel Agent 构建的算子矩阵知识库锻造应用专属优化，完成正确性验证与原应用集成。
• 算子矩阵与知识库进化：Kernel Agent 在优化过程中持续构建专用算子矩阵作为知识库，后续 App Agent 可复用已有技术；多并行 Agent 共享该知识库，实现经验的实时共享与集体同步进化，突破人类专家经验难以规模化传递的瓶颈。
• 可审计端到端协议：测量以应用自身的生产级 GPU 实现为唯一基线，原始路径与优化路径仅通过单一 USE_OURS 开关区分，且原始路径与上游字节一致；使用程序内置的正确性检查和计时器，在多轮交错运行后取中位数，最终报告所有标准用例的几何平均加速比，从系统层面杜绝造假空间。
• Patch 模式与零源码捆绑：不捆绑任何第三方源码，每个应用仅提供上游出处记录、获取脚本和集成补丁，通过 vendor.sh 自动拉取指定版本上游代码，确保许可证清洁与结果可复现。

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如何使用ForgeStencil

• 环境准备：克隆仓库并确保具备 NVIDIA GPU（A100 验证）、CUDA 12.x、C++17 编译器及 Python 3.9+ 环境。
• 快速体验算子：运行 python tools/run.py --stencil star_1 --shape 256 --gpu 0 即可在 1 分钟内测量单算子性能并与 Halide 基线对比。
• 端到端复现：进入目标应用目录执行 ./vendor.sh 拉取上游源码，应用集成补丁后运行 python ../../harness/run_e2e.py --app <name> --gpu auto 完成真实应用验证。
• 驱动 Agent 工作：参考 agents/README.md 配置并启动 Kernel Agent 与 App Agent 的自主优化循环。
• 查阅结果注册表：通过 results/integration_registry.json 查看 100 个已验证应用的审计加速比数据。

ForgeStencil的核心优势

• 零人工介入：从应用分析、热点定位、Kernel 锻造到集成验证全流程自动化，无需 HPC 专家参与决策。
• 真实场景导向：直接优化生产级工业软件，42% 为真实工业生产软件，基线为应用自身 GPU 代码。
• 研发效率飞跃：单应用优化从数月缩短至一天内，一周完成 100+ 应用，等效节省约 20–30 人年研发投入。
• 性能表现强劲：端到端中位加速 1.41 倍，43% 应用 ≥1.5 倍，算子级几何平均 2.16 倍领先最优开源基线。
• 跨架构可持续：支持多代 NVIDIA GPU 运行时分发，架构升级时可自动重锻 Kernel 以捕获新硬件特性。

ForgeStencil的项目地址

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

ForgeStencil的同类竞品对比

ForgeStencil的应用场景

• 油气地震勘探：优化 RTM 逆时偏移、道达尔 mini-app 等核心算法，加速石油勘探数据处理流程。
• 电磁仿真设计：提升 gprMax/FDTD 等 Yee 网格 Maxwell 方程求解效率，服务于雷达与芯片电磁分析。
• 医学影像重建：加速非笛卡尔 MRI 重建、数字乳腺断层成像反投影等医疗影像计算负载。
• 气候与天体物理：优化大气动力学、宇宙学模拟等 Stencil 密集型科学计算应用。
• 量化金融计算：为 QuantLib 等金融机构定价库提供 Stencil 热点自动优化，降低交易计算时延。