今年11月，最新的全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)排行榜在美國(guó)正式公布，由中國(guó)國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制的中國(guó)“天河一號(hào)”二期系統(tǒng)(天河-1A)雄居首位。國(guó)產(chǎn)高性能計(jì)算機(jī)(HPC)峰值的不斷刷新，使國(guó)人越來越關(guān)注HPC。而更值得關(guān)注的是，HPC逐漸走出科學(xué)計(jì)算圈子，為汽車碰撞、飛機(jī)風(fēng)力測(cè)試、家電設(shè)計(jì)等民用領(lǐng)域帶來巨大價(jià)值。

　　HPC加速制造業(yè)升級(jí)

　　在過去，HPC主要是在氣象、石油開采、科學(xué)計(jì)算、生物研究等這些“象牙塔”領(lǐng)域中應(yīng)用，但其實(shí)HPC對(duì)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)具有非凡的作用，尤其是在能源、電子、電氣等領(lǐng)域的工程設(shè)計(jì)方面。

　　根據(jù)美國(guó)科學(xué)研究院工程技術(shù)委員會(huì)的測(cè)算，數(shù)值模擬仿真可提高材料成品率25%，降低工程技術(shù)成本13%至30%，降低人工成本5%至20%，提高設(shè)備利用率 30%至60%，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)和試制周期30%至60%。

　　目前國(guó)內(nèi)重要的城市都在布局超算中心，來自他們的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，越來越多的工業(yè)企業(yè)正在成為他們的計(jì)算服務(wù)對(duì)象。比如，上海超算中心就正在為汽車、核電、鋼鐵、新材料、飛機(jī)制造等眾多領(lǐng)域企業(yè)提供計(jì)算服務(wù)，因而為這些企業(yè)節(jié)省了大量的人力與投資成本。

　　以“大飛機(jī)”項(xiàng)目研制為例，以往的研究主要依靠風(fēng)洞試驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)，即在特定場(chǎng)所用鼓風(fēng)機(jī)模擬高空飛行狀態(tài)，來測(cè)試飛行的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。一次試驗(yàn)的花費(fèi)就超過千萬元，在整個(gè)研制過程需要很多次試驗(yàn)，成本很高。而使用了具有百萬億次計(jì)算能力的曙光5000A，試驗(yàn)過程就可以通過電腦模擬來實(shí)現(xiàn)。

　　汽車碰撞安全測(cè)試也同樣如此，在沒有采用高性能計(jì)算進(jìn)行模擬碰撞前，通常一輛汽車需要進(jìn)行六七次的碰撞才能采集到所需要的數(shù)據(jù)。但是有了高性能計(jì)算模擬仿真的幫助，碰撞實(shí)體汽車的次數(shù)就可以大大減少。

　　大型發(fā)電、石油化工領(lǐng)域的大型鑄件，其設(shè)計(jì)階段的模擬計(jì)算如果用一般計(jì)算機(jī)需要3個(gè)月時(shí)間，而在中科院超算中心通過大型鑄鍛件的模擬計(jì)算軟件進(jìn)行并行化后，在高性能計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，只需要8個(gè)小時(shí)的時(shí)間。大大縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

　　同樣在家電等許多重要電子設(shè)備的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，HPC能夠大大縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，加快產(chǎn)品上市步伐。

　　其實(shí)，HPC對(duì)于制造業(yè)的升級(jí)所發(fā)揮的作用，不是HPC做不到，而是我們沒有想到。北京超算中心的負(fù)責(zé)人曾宇曾對(duì)記者呼吁，希望更多的工業(yè)企業(yè)能夠意識(shí)到HPC的重要作用和魅力，更多地借用這樣的手段加速自己的企業(yè)升級(jí)。

　　應(yīng)用軟件期待更多支持

　　應(yīng)該說前面所羅列的HPC對(duì)制造業(yè)升級(jí)所起的作用，僅僅是冰山一角。制造業(yè)對(duì)HPC有巨大的需求，但要想讓HPC能夠?yàn)橹圃鞓I(yè)升級(jí)釋放更多的能量，其關(guān)鍵是要推動(dòng)制造業(yè)HPC應(yīng)用的開發(fā)，如果沒有應(yīng)用，HPC也就是一大堆巨型計(jì)算機(jī)。

　　英特爾(中國(guó))有限公司品牌與市場(chǎng)策略經(jīng)理顧凡說：“超級(jí)計(jì)算機(jī)只是工具，高性能計(jì)算應(yīng)當(dāng)回歸應(yīng)用，現(xiàn)在HPC機(jī)器已經(jīng)達(dá)到千萬億次，但是要找到這么‘大’的應(yīng)用比制造機(jī)器更難。”

　　要開發(fā)HPC在各個(gè)細(xì)分制造領(lǐng)域的應(yīng)用軟件，面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

　　HPC應(yīng)用軟件與傳統(tǒng)的應(yīng)用軟件相比有著門檻高、市場(chǎng)相對(duì)小的特點(diǎn)，而且HPC應(yīng)用軟件比其他應(yīng)用軟件的開發(fā)存在根本上的難題。

　　清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系副主任陳文光對(duì)記者說：“中國(guó)的HPC硬件水平與國(guó)外之間的差距不斷縮小，但我們?cè)贖PC軟件與應(yīng)用領(lǐng)域的差距更大，僅僅是在少數(shù)領(lǐng)域的少數(shù)幾個(gè)程序是源自國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)，大部分的應(yīng)用程序都來自國(guó)外，并行應(yīng)用開發(fā)的人才極度缺乏，需要在這方面加強(qiáng)人才培養(yǎng)和市場(chǎng)的培育。”

　　就HPC的應(yīng)用難開發(fā)的原因，微軟科學(xué)計(jì)算事業(yè)部總經(jīng)理KyilFaenov認(rèn)為，一方面在于開發(fā)的思路，HPC的硬件具有并行化的處理能力，但是開發(fā)者如何把邏輯計(jì)算的思維變成并行化非常困難，改變編程的思維對(duì)于軟件人員來說是巨大的挑戰(zhàn)；另一方面是因?yàn)槿狈τ行У拈_發(fā)工具和開發(fā)平臺(tái)。從幾年前開始，微軟加大了對(duì)HPC投入力度，并推出了相關(guān)的開發(fā)工具與HPC的平臺(tái)，使更多的開發(fā)人員能夠簡(jiǎn)單、便捷地開發(fā)HPC應(yīng)用程序。

　　中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所副所長(zhǎng)孫凝暉對(duì)表示，國(guó)外的HPC應(yīng)用之所以能夠發(fā)展起來，與政府的支持密切不可分，應(yīng)該說HPC應(yīng)用的開發(fā)需要比普通軟件更多的支持，只有更多的政策向這個(gè)領(lǐng)域傾斜，就像對(duì)待HPC硬件一樣，中國(guó)的HPC應(yīng)用才能夠發(fā)展壯大。