今年11月，最新的全球超級計算機500強排行榜在美國正式公布，由中國國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制的中國“天河一號”二期系統(tǒng)(天河-1A)雄居首位。國產(chǎn)高性能計算機(HPC)峰值的不斷刷新，使國人越來越關(guān)注HPC。而更值得關(guān)注的是，HPC逐漸走出科學(xué)計算圈子，為汽車碰撞、飛機風(fēng)力測試、家電設(shè)計等民用領(lǐng)域帶來巨大價值。

　　HPC加速制造業(yè)升級

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

　　根據(jù)美國科學(xué)研究院工程技術(shù)委員會的測算，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)計和試制周期30%至60%。

　　目前國內(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)正在成為他們的計算服務(wù)對象。比如，上海超算中心就正在為汽車、核電、鋼鐵、新材料、飛機制造等眾多領(lǐng)域企業(yè)提供計算服務(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”項目研制為例，以往的研究主要依靠風(fēng)洞試驗來實現(xiàn)，即在特定場所用鼓風(fēng)機模擬高空飛行狀態(tài)，來測試飛行的各項數(shù)據(jù)。一次試驗的花費就超過千萬元，在整個研制過程需要很多次試驗，成本很高。而使用了具有百萬億次計算能力的曙光5000A，試驗過程就可以通過電腦模擬來實現(xiàn)。

　　汽車碰撞安全測試也同樣如此，在沒有采用高性能計算進行模擬碰撞前，通常一輛汽車需要進行六七次的碰撞才能采集到所需要的數(shù)據(jù)。但是有了高性能計算模擬仿真的幫助，碰撞實體汽車的次數(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)計階段的模擬計算如果用一般計算機需要3個月時間，而在中科院超算中心通過大型鑄鍛件的模擬計算軟件進行并行化后，在高性能計算機上運行，只需要8個小時的時間。大大縮短了設(shè)計周期，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)計環(huán)節(jié)，HPC能夠大大縮短設(shè)計時間，加快產(chǎn)品上市步伐。

　　其實，HPC對于制造業(yè)的升級所發(fā)揮的作用，不是HPC做不到，而是我們沒有想到。北京超算中心的負責人曾宇曾對記者呼吁，希望更多的工業(yè)企業(yè)能夠意識到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。

　　應(yīng)用軟件期待更多支持

　　應(yīng)該說前面所羅列的HPC對制造業(yè)升級所起的作用，僅僅是冰山一角。制造業(yè)對HPC有巨大的需求，但要想讓HPC能夠為制造業(yè)升級釋放更多的能量，其關(guān)鍵是要推動制造業(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算機。

　　英特爾(中國)有限公司品牌與市場策略經(jīng)理顧凡說：“超級計算機只是工具，高性能計算應(yīng)當回歸應(yīng)用，現(xiàn)在HPC機器已經(jīng)達到千萬億次，但是要找到這么‘大’的應(yīng)用比制造機器更難。”

　　要開發(fā)HPC在各個細分制造領(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、市場相對小的特點，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)計算機系副主任陳文光對記者說：“中國的HPC硬件水平與國外之間的差距不斷縮小，但我們在HPC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)幾個程序是源自國內(nèi)設(shè)計，大部分的應(yīng)用程序都來自國外，并行應(yīng)用開發(fā)的人才極度缺乏，需要在這方面加強人才培養(yǎng)和市場的培育。”

　　就HPC的應(yīng)用難開發(fā)的原因，微軟科學(xué)計算事業(yè)部總經(jīng)理KyilFaenov認為，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)者如何把邏輯計算的思維變成并行化非常困難，改變編程的思維對于軟件人員來說是巨大的挑戰(zhàn)；另一方面是因為缺乏有效的開發(fā)工具和開發(fā)平臺。從幾年前開始，微軟加大了對HPC投入力度，并推出了相關(guān)的開發(fā)工具與HPC的平臺，使更多的開發(fā)人員能夠簡單、便捷地開發(fā)HPC應(yīng)用程序。

　　中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所副所長孫凝暉對表示，國外的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領(lǐng)域傾斜，就像對待HPC硬件一樣，中國的HPC應(yīng)用才能夠發(fā)展壯大。