老Fortran大气物理代码搬上GPU：四个大模型各写一版JAX，最快一版比串行Fortran快约357倍

LAFT把Fortran大气物理参数化改写成可在GPU上运行的JAX，并让改写后的代码在数值上贴近原Fortran参考。 此前这类物理包为CPU编写，手工移植到GPU需要加速器编程、内存布局和性能调优方面的专门经验，成为模式组现代化代码的瓶颈。 在Kessler暖雨微物理方案上，四个大模型生成的JAX实现与Fortran参考的最大绝对差都落在22个Fortran编译配置给出的参考自身波动范围内，比值在0.42到0.87之间。

数值上等价的改写并不等于GPU上跑得一样快，差别来自生成代码暴露给编译器的计算结构。 此前通用代码翻译研究已报告编译错误、语义错误等问题，但很少区分数值正确与执行效率。 在单块NVIDIA A100上，Claude与GPT版本在10000列时分别用7.32毫秒和7.26毫秒，Gemini版本只用3.05毫秒，而串行Fortran用496.194毫秒；Qwen版本保留逐列顺序循环，在10000列时反而要6271.75毫秒。

LAFT把内存布局转换从科学计算里拆出来，由确定性前端生成桥接层，让大模型只负责计算内核。 Fortran用列主序数组，JAX默认行主序，若把布局转换交给大模型在每个内核里处理，容易出错且重复。 桥接层单独验证往返布局、转置、形状与内存连续性；在10000列时输入输出置换合计约10.5毫秒，而主机到设备与设备到主机传输合计约6.75秒。

报道范围限于Kessler暖雨微物理方案的单次调用，输入为固定种子生成、垂直层数固定为56，列数从50到1000000。数值验收以22个Fortran编译配置给出的参考自身波动包络为阈值，性能在单块NVIDIA A100上以缓存执行时间衡量，不含编译和首次主机与设备传输。适合关注大气模式GPU现代化与科学代码翻译的研究人员和工程师阅读。

验收包络只针对一组输入、一次方案调用和一台机器，编译配置集合刻画的是所测输入下的数值波动，并不覆盖特殊值触发的分支。Qwen版本在五次连续修复后仍保留逐列顺序循环，被保留用于刻画其执行设计。桥接开销由各阶段分别测量后相加估计，并非生产调用中的直接测量。与OpenACC的比较显示小列数时OpenACC更快，大列数时Gemini生成的JAX更快，优势取决于问题规模。