高性能計算匱乏“軟實力”
http://www.199rrr.com 2010-11-24 16:27 來源：《中國電子報》
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，由中國國防科學技術大學研制的中國“天河一號”二期系統(天河-1A)雄居首位。國產高性能計算機(HPC)峰值的不斷刷新，使國人越來越關注HPC。而更值得關注的是，HPC逐漸走出科學計算圈子，為汽車碰撞、飛機風力測試、家電設計等民用領域帶來巨大價值。
HPC加速制造業升級
在過去，HPC主要是在氣象、石油開采、科學計算、生物研究等這些“象牙塔”領域中應用，但其實HPC對推動產業升級具有非凡的作用，尤其是在能源、電子、電氣等領域的工程設計方面。
根據美國科學研究院工程技術委員會的測算，數值模擬仿真可提高材料成品率25%，降低工程技術成本13%至30%，降低人工成本5%至20%，提高設備利用率 30%至60%，縮短產品設計和試制周期30%至60%。
目前國內重要的城市都在布局超算中心，來自他們的相關數據顯示，越來越多的工業企業正在成為他們的計算服務對象。比如，上海超算中心就正在為汽車、核電、鋼鐵、新材料、飛機制造等眾多領域企業提供計算服務，因而為這些企業節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洞試驗來實現，即在特定場所用鼓風機模擬高空飛行狀態，來測試飛行的各項數據。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。
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據。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就可以大大減少。
大型發電、石油化工領域的大型鑄件，其設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。大大縮短了設計周期，提高了產品質量。
同樣在家電等許多重要電子設備的設計環節，HPC能夠大大縮短設計時間，加快產品上市步伐。
其實，HPC對于制造業的升級所發揮的作用，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，希望更多的工業企業能夠意識到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升級。
應用軟件期待更多支持
應該說前面所羅列的HPC對制造業升級所起的作用，僅僅是冰山一角。制造業對HPC有巨大的需求，但要想讓HPC能夠為制造業升級釋放更多的能量，其關鍵是要推動制造業HPC應用的開發，如果沒有應用，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理顧凡說：“超級計算機只是工具，高性能計算應當回歸應用，現在HPC機器已經達到千萬億次，但是要找到這么‘大’的應用比制造機器更難。”
要開發HPC在各個細分制造領域的應用軟件，面臨著巨大的挑戰。
HPC應用軟件與傳統的應用軟件相比有著門檻高、市場相對小的特點，而且HPC應用軟件比其他應用軟件的開發存在根本上的難題。
清華大學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軟件與應用領域的差距更大，僅僅是在少數領域的少數幾個程序是源自國內設計，大部分的應用程序都來自國外，并行應用開發的人才極度缺乏，需要在這方面加強人才培養和市場的培育。”
就HPC的應用難開發的原因，微軟科學計算事業部總經理KyilFaenov認為，一方面在于開發的思路，HPC的硬件具有并行化的處理能力，但是開發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；另一方面是因為缺乏有效的開發工具和開發平臺。從幾年前開始，微軟加大了對HPC投入力度，并推出了相關的開發工具與HPC的平臺，使更多的開發人員能夠簡單、便捷地開發HPC應用程序。
中國科學院計算技術研究所副所長孫凝暉對表示，國外的HPC應用之所以能夠發展起來，與政府的支持密切不可分，應該說HPC應用的開發需要比普通軟件更多的支持，只有更多的政策向這個領域傾斜，就像對待HPC硬件一樣，中國的HPC應用才能夠發展壯大。
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