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高性能计算匮乏“软实力”

今年11月，最新的全球超级计算机500强排行榜在美国正式公布，由中国国防科学技术大学研制的中国 天河一绍兴号 调度电话二期系统(天河-1A)雄居首位。国产高性能计算机(HPC)峰值的不断刷新，使国人越来越关注HPC。而更值得关注的是，HPC逐渐走出科学计算圈子，为汽车碰撞、飞机风力测试、家电设计等民用领域带来巨大价值。

HPC加速制造业升级

在过去，HPC主要是在气象、石油开采、科学计算、生物研究等这些 象牙塔 领域中应用，但其实HPC对推动产业升级具有非凡的作用，尤其是在能源、电子、电气等领域的进行前景非常颓废工程设计方面。

根据美国科学研究院工程技术委员会的测算，数值模拟仿真可提高材料成品率25%，降低工程技术成本13%至30%，降低人工成本5%至20%，提高设备利用率 30%至60%，缩短产品设计和试制周期30%至60%。

目前国内重要预估未来对医疗器械的需求也将会保持较大速度增长的城市都在布局超算中根据份子运动及碰撞理论心，来自他们的相关数据显示，越来越多的工业企业正在成为他们的计算服务对象。比如，上海超算中心就正在为汽车、核电、钢铁、新材料、飞机制造等众多领域企业提供计算服务，因而为这些企业节省了大量的人力与投资成本。

以 大飞机 项目研制为例，以往的研究主要依靠风洞试验来实现，即在特定场所用鼓风机模拟高空飞行状态，来测试飞行的各项数据。一次试验的花费就超过千万元，在整个研制过程需要很多次试验，成本很高。而使用了具有百万亿次计算能力的曙光5000A，试验过程就可以通过电脑模拟来实现。

汽车碰撞安全测试也同样如此，在没有采用高性能计算进行模拟碰撞前，通常一辆汽车需要进行六七次的碰撞才能采集到所需要的数据。但是有了高性能计算模拟仿真的帮助，碰撞实体汽车的次数就可以大大减少。

大型发电、石油化工领域的大型铸件，其设计阶段的模拟计算如果用一般计算机需要3个月豆腐皮机时间，而在中科院超算中心通过大型铸锻件的模拟计算软件进行并行化后，在高性能计算机上运行，只需要8个小时的时间。大大缩短了设计周期，提高了产品质量。

同样在家电等许多重要电子设备的设计环节，HPC能够大大缩短设计时间，加快产品上市步伐。

其实，HPC对于制造业的升级所发挥的作用，不是HPC做不到，而是我们没有想到。北京超算中心的负责人曾宇曾对呼吁，希望更多的工业企业能够意识到HPC的重要作用和魅力，更多地借用这样的手段加速自己的企业升级。

应用软件期待更多支持

应该说前面所罗列的HPC对制造业升级所起的作用，仅仅是冰山一角。制造业对HPC有巨大的需求，但要想让HPC能够为制造业升级释放更多的能量，其关键是要推动制造业HPC应用的开发，如果没有应用，HPC也就是一大堆巨型计算机。

英特尔(中国)有限公司品牌与市场策略经理顾凡说： 超级计算机只是工具，高性能计算应当回归应用，现在HPC机器已经达到千万亿次，但是要找到这么 大 的应用比制造机器更难。

要开发HPC在各个细分制造领域的应用软件，面临着巨大的挑战。

HPC应用软件与传统的应用软件相比有着门槛高、市场相对小的特点，而且HPC应用软件比其他应用软件的开发存在根本上的难题。

清华大学计算机系副主任陈文光对说： 中国的HPC硬件水平与国外之间的差距不断缩小，但我们在HPC软件与应用领域的差距更大，仅仅是在少数领域的少数几个程序是源自国内设计，大部分的应用程序都来自国外，并行应用开发的人才极度缺乏，需要在这方面加强人才培养和市场的培育。

就HPC的应用难开发的原因，微软科学计算冷饮机事业部总经理KyilFaenov认为，一方面在于开发的思路，HPC的硬件具有并行化的处理能力，但是开发者如何把逻辑计算的思维变成并行化非常困难，改变编程的思维对于软件人员来说是巨大的挑战；另一方面是因为缺乏有效的开发工具和开发平台。从几年前开始，微软加大了对HPC投入力度，并推出了相关的开发工具与HPC的平台，使更多的开发人员能够简单、便捷地开发HPC应用程序。

中国科学院计算技术研究所副所长孙凝晖对表示，国外的HPC应用之所以能够发展起来，与政府的支持密切不可分，应该说HPC应用的开发需要比普通软件更多的支持，只有更多的政策向这个领域倾斜，就像对待HPC硬件一样，中国的HPC应用才能够发展壮大。