说说曙光和上海超算的情况，以及在科研和经济发展中的作 ...

汽车设计工程服务平台开发项目通过验收
来源:上海超级计算中心                    时间:2008-1-28 [返回]
     1月23日，上海超级计算中心与上海普信科技有限公司联合开发的汽车设计工程服务平台项目通过专家组验收。此平台的成功开发对提高国内CAE应用水平起到了积极推动的作用。

    汽车设计工程服务平台是一个专门为汽车行业开发的工程设计分析综合平台，它充分发挥了上海超级计算中心的软硬件优势以及普信公司多年来在汽车行业的服务经验。以高性能并行计算技术为依托、以工程分析流程为向导、以智能的知识库和专家系统为核心，为国内汽车厂商提供汽车设计分析工具，从而提升企业的独立设计能力和核心竞争力。

    通过实施汽车设计工程服务平台，可以使企业快速掌握CAE分析技术，而分析工具的使用可以大大减少物理试验次数。完全工程化的操作界面，大大提高了软件的易用性，降低了对使用人员的要求，即使是一般设计人员只需进行简单的培训就能掌握它的使用，帮助企业增强仿真分析能力，提高工作效率，并可望能在多个方面有所突破：

    (1) 可替代70％～85％的物理试验（汽车路试、碰撞试验），从而大大节约研发成本；

    (2) 提高产品仿真分析效率75％～85%，传统的整车分析方法需要4-6个月，使用了汽车设计工程服务平台可以缩短到2-3个月；

    (3) 缩短产品开发周期；

    汽车设计工程服务平台的应用,可以提升上海超级计算中心这个公共信息服务平台的整体服务能力，对华东乃至全国的汽车用户提供了一个开放的应用平台，为提高我国汽车工业的核心竞争力将发挥重要作用。

高性能计算——基础科学研究的利器
——王炜教授、杨金龙教授、廖新浩教授访谈录

  采编：王涛    上海超级计算中心  上海  201203
专家介绍：
【王炜】南京大学物理系教授，博士生导师，南京大学生物物理研究所所长，1999年教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，1996年获国家杰出青年基金。目前研究方向：凝聚态理论物理、生物物理、软凝聚态物理。主要包括：蛋白质折叠动力学、蛋白质系统复杂性简化（理论与实验）；生物神经系统信息处理的物理机制和动力学特性（理论）；有关与凝聚态物理交叉的理论问题。
【杨金龙】中国科学技术大学化学物理系教授，博士生导师，中国科学技术大学选键化学重点实验室副主任，合肥微尺度物质科学国家实验室理论与计算科学研究部主任，2001年教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，2000年获国家杰出青年基金。目前研究方向：微尺度物质的结构与电子态。主要包括：发展与应用第一性原理计算方法与模型；原子团簇的基态和低能激发态性质；扫描隧道显微镜(STM)和dI/dV图象模拟；纳米管的化学修饰及改性；固体表面及吸附体系的结构与性质；分子器件的输运性质；新的计算方法与计算程序。
【廖新浩】中国科学院上海天文台研究员，博士生导师，上海天文台副台长，中国天文学会天体力学和卫星动力学专业委员会主任，中国科学院天文创新基地“地球自转变化”研究团组首席科学家，1996年入选“中国科学院百人计划”。目前研究方向：天文地球动力学研究和天体力学基础理论研究。主要包括：太阳系小天体运动理论与轨道共振；动力天文的数值方法；天体运动中的非线性现象等。

1. HPC在基础研究领域应用的现状问：王老师，您在生物物理方向一直从事实验和理论方面的研究工作，并且取得了非常优异的成果。相对实验来说，您认为理论计算在整个生物物理研究方向占据了一个什么样的地位？同时，高性能计算在这个学科方向的理论计算部分又有什么样的地位？为什么这些研究工作需要HPC这样一个工具？它是否已经成为了一个主要的或必不可少的研究开发工具？王炜：近年来，基于谱学等技术的生物物理实验方法在理解生物分子结构及其功能运动方面起到了相当重要的作用。然而，即使是最先进的实验手段，其时间分辨能力与空间分辨能力仍相当有限。基于计算机模拟的理论方法，特别是基于全原子水平的分子动力学模拟，能够给出原子水平的空间分辨能力以及飞秒量级的时间分辨能力，从而能够使人们从原子的尺度上理解生物分子的功能运动及其结构基础。目前，基于计算机模拟的理论计算已经是生物物理领域的一个必不可少的常规手段，它与实验方法相辅相成，共同促进了生物物理学的快速发展。生物体系涉及到生物大分子内部以及生物大分子间极其复杂的相互作用。同时，溶剂以及其它的复杂环境因素对其功能运动有着决定性的影响。因此，要从原子水平精确理解生物体系的运转机制，必须要尽可能真实的体现溶剂以及复杂环境因素的影响，这些因素的考虑进一步增加了问题的复杂性，常规的简化描述（如粗粒化模型）或解析描述是远远不够的。必须采用全原子水平的长时间尺度的模拟计算。这些计算在一般的PC上是远不能实现的，必须采用高性能并行计算。现在，高性能计算已经成为理解复杂生物现象的重要手段。

问：目前，在生物物理学领域里，HPC的计算特点是怎样的？是否需要大规模的并行？或者仅仅是一种容量计算，也就是有非常多的小规模作业？这些研究，对计算机的硬件有什么样的特殊需求吗？例如网络、内存等。另外，在这个研究领域内，目前软件的发展状况是怎样的？并行程序是否已经成为主要的研究工具？

王炜：在生物物理学领域里，HPC的计算特点具有多样性，不是一种容量计算。对生物大分子模拟研究，由于涉及到很长的时间演化，对计算速度需求较高，也就是说需要大规模的并行计算。同时计算中会产生海量的高度相关数据集合，需要对读写速度有较高的要求。同时，生物大分子模拟计算通常需要长时间的稳定运行（几个月），这对硬件的运行稳定性要求较高。另一方面，对于生物信息统计方面的研究，还需要有高的内存容量。对于生物大分子模拟领域的研究，目前已经有成熟的商业化软件，如AMBER，CHARMM等。这些程序都是可以提供并行计算的。另外用于序列分析等软件也是高度并行化的。

问：杨老师，您在材料科学领域一直从事计算方面的研究工作，并且取得非常优异的成果，在Nature和Science上发表多篇论文。另外，您的组是在中国科技大学最早构建Cluster系统进行计算研究的。请问在当时，您是出于什么样的想法来自己构建机群系统进行计算研究的？当时，在材料科学领域，这种使用HPC来进行计算研究是否比较普遍？大家一般采用多大规模的HPC机群作为计算工具？另外，在软件方面，当时，这种能够作并行计算的软件是否普遍？并行的规模是否有限制？杨金龙：当时我们主要研究大团簇（比如C60）、纳米管和表面体系。我们意识到利用第一性原理方法来处理这些体系，计算量非常巨大，无法通过单个计算机完成。大概在2000年左右，我们决定自己构建Linux-NFS-MPI机群系统进行科学计算。当时，在材料科学领域，这种使用HPC进行计算研究在国内还不是很多。随着计算机技术的发展，各个研究组构建的机群系统的规模也越来越大。就我们组来说，最初我们只有十几个节点，现在我们有一个128个CPU的机群系统。我们的并行计算一般是基于通用MPI接口，现在比较常用的第一性原理计算软件都支持MPI并行。不同软件的并行效率相差较大，比如在64节点T3D系统上VASP并行效率可以达到90%，但是SIESTA只适合小规模的并行。

问：最近几年，机群系统的使用得到了普及，越来越多的研究组使用机群系统作为计算工具。您认为，当前在材料科学领域，从HPC方面，制约计算研究进展的最主要因素是什么？硬件还是软件？在当前的研究中，所研究的体系一般采用多大的并行规模？研究的体系一般是多大的规模？当前材料领域内计算研究的热点在什么方向？另外，听说您正在牵头打造中国自己的量化计算软件，在这套软件的设计中，是否会考虑并行？

杨金龙：当前在材料科学领域，从HPC方面，制约计算研究进展的最主要因素是对于大体系，计算时间和需要的存储空间随研究体系的增大呈三次方或者更高的标度增长。另外，并行效率随着单个作业实用CPU数目的增加会有所下降。这些制约来自硬软件两个方面。在我们当前的研究中，一般采用16-32个节点并行。研究的体系一般不超过400个原子。当前材料领域内计算研究的热点主要在纳米，催化，储氢材料，稀磁半导体材料等方面。我们正在编写一个线性标度的第一性原理计算软件，目前串行版本基本完成，我们计划加入MPI并行支持。

问：廖老师，作为长期从事天体力学基础理论研究的专家，您对HPC在天体力学领域内的应用一定有很深的理解。在这个领域内，HPC是在什么时候开始成为一个研究手段的？在那个时候，计算的规模有多大？主要研究问题的规模有多大？主要研究哪些方面的问题？国内大概是什么时候开展这方面的研究的？

廖新浩：动力天文学相关领域的研究一直是伴随着计算机技术的发展而发展的，自上世纪八十年代，HPC就开始成为该领域重要的研究手段之一。举例来说，对于球形天体的流体动力学模拟，八十年
代能达到的网格数目大约为64×32×64（半径×纬度×经度）量级。研究问题的规模主要受到当时
HPC的条件限制，只能计算这样的规模。当然从科学需求来说希望计算规模越大越好，这样可以进行高
时空分辨率动力学演化的研究。HPC在动力天文学中应用的主要领域为多体问题与流体或磁流体动力学
问题。国内HPC的应用时间大约在2000年前后。

问：近年来，HPC发展的速度是相当快的。那么HPC的发展对于天体力学研究的发展起到了什么样的作用？目前，HPC是否已经成为了天体力学研究的主要手段或者主要手段之一？在您的研究领域内，HPC主要用来作哪些方面的研究？现在的计算规模和研究问题的规模达到了怎样的程度？

廖新浩：由于动力天文学问题的复杂性，目前在理论和实验上不能解决的问题可以应用高性能计算进行研究，特别是对强非线性问题，可以说高性能计算是目前最主要的研究手段；实测、理论分析、物理实验和数值模拟实验是当代动力天文学研究的主要方法，由此可见高性能计算在动力天文学研究的发展中的重要作用，它不仅可以进行高时空分辨率的数值模拟，还可针对不同的物性参数、边界条件等进行数值实验，尤其可针对极端物性参数进行计算，以逼近物理真实状况。对于强非线性动力天文学问题，高性能计算几乎是唯一的研究手段。在上海天文台，HPC主要应用于行星流体动力学以及天体的多体问题。对于行星流体动力学问题，目前研究规模大约为64×128×256（球形网格，半径×纬度×经度），而多体问题的研究规模大约为N=10亿。目前国际上此二类问题的最大规模约为512×1024×4096，N=100亿。

2. HPC在基础研究领域应用的未来

问：随着HPC技术的发展，在您研究的领域里对未来的高性能计算机有什么样的要求和需求？计算的并行规模将会达到怎样的程度？

王炜：在生物物理学领域，随着问题研究的深入，对高性能计算机的要求也越来越高。未来生物物理学领域需要由通用性高性能计算机向专用性高性能计算机转变。需要针对生物物理领域的重大问题及其特点，设计专门的高性能计算机并开发相应的软件。如IBM的Blue Gene就是专门针对蛋白质折叠这一重大问题而设计的高性能计算机。又如NEC地球模拟器实现了专用计算电路和通用结构的整合，来进行动力学模拟。

杨金龙：计算材料科学研究要求高性能计算机具有运算速度快，网络通讯性能高，内存硬盘空间大，稳定性好等优点。我们预计随着软硬件的发展，计算的并行规模将达到128-256节点，可处理的体系将扩展到包含1000-2000个原子。问：廖老师，随着HPC技术的发展，您认为将来动力天文学的研究对HPC的依赖程度怎样？动力天文学的研究对未来的高性能计算机有什么样的要求？未来的动力天文学领域内的高性能计算将会是什么样的需求？

廖新浩：依赖程度将非常强！动力天文学研究对未来的高性能计算机的要求是：高浮点运算性能、网络通讯低延迟、稳定性好、高效并行I/O；对于多体问题，甚至要求专用加速芯片，同时需配套与之相适应的稳定的数值计算软件。未来动力天文学领域的高性能计算对高性能计算机的要求将达到PetaFlops量级。为追求真实、详细地描述实际天体现象在极端物性参数条件下、强非线性相互作用下的运动复杂性，对高性能计算机的需求在目前看来是无止境的。

3. 超级计算中心在高性能计算应用方面所起的作用

问：目前，很多学校和单位也在成立一些小型的超级计算中心，作为经常使用HPC资源的应用专家，您认为采用超级计算中心这样一个服务平台的方式有什么优点和缺点？另外，你希望从超级计算中心获得什么样的服务？超级计算中心应该采用什么样的运营模式来促进基础科学研究的发展？

王炜：目前，像上海超算中心这样规模的专业的计算机构，国内还不多，提供的计算资源远不能满足各高校与研究所的需求。因此很多学校和单位也在成立一些小自己的超级计算中心。但是，相比而言，采用超级计算中心这样的方式有很多优点：1. 计算机规模大，能够有可能实现特殊的计算任务。2. 对于很多单位建立的小型超算中心，由于成本的原因，设备的并行效率和规模不会很高。而像上海超算这样的大型计算设备，并行效率较高，可实现大规模高效率并行计算。3. 通常在学校和其它单位成立的小型超级计算中心，管理和维护计算中心的人员往往并不是专业人员。出现故障后不能够及时排除，严重影响了研究工作的进度。而像上海超算中心，有一批专业的从事高性能计算的人员，不仅能够保障计算机无故障长时间稳定运行，同时还可以协助用户开发一些用户软件，并能组织对用户进行集中培训。这些服务保证了用户可更有效地利用高性能计算设备。

廖新浩：采用超级计算中心服务平台这种方式有利于集中计算资源、达到较高的计算能力；可以使科研人员摆脱计算机维护等一系列日常工作，有利于科研人员专注于研究的问题，提高工作效率；另外，在HPC领域，可以通过这个平台获得研究本身之外的应用经验，比如优化并行策略以提高代码执行效率等。目前对我们的研究而言，这种服务方式还没有看出有什么缺点。目前超级计算中心给我们提供了足够的服务，包括作业的管理和提交、数据存放、故障排除和人员的培训。超级计算中心目前的这种营运模式很适合我们的科研工作。

问：请您评述一下在采用上海超级计算中心的计算资源和服务后，使您的研究工作发生了哪些变化？

王炜：采用上海超级计算中心的计算资源和服务后，对我们的研究工作产生了以下变化：1. 在理论生物物理研究领域，计算能力已经逐渐成为体现一个研究组科研条件的重要指标。上海超算中心的计算能力在国际上处于领先地位。在上海超算中心强大的计算能力的支撑下，我们的研究工作更多地集中在具有较高挑战性的前沿课题，极大地提高了我们课题组在生物物理学科领域的国际竞争力和影响力。2. 以前很大一部分时间都花费在计算机管理维护，现在由于采用上海超算中心的计算资源，使得我们可以全身心投入到学术研究上，而不需再为计算机出现故障而困扰。极大提高了科研工作效率。

杨金龙：自从采用了上海超级计算中心的计算资源和服务后，我们可研究体系的深度和广度都增加了，这使得我们可以研究更多的当前材料学中的热点问题。例如，我们使用上海超算中心机时研究了ZnO纳米线的压电性质，稀磁半导体Co-ZnO和V-TiO2的电子性质和磁性质，Ti掺杂的单层石墨的半金属性等。

廖新浩：上海超级计算中心为我们提供了强劲的计算资源和优质的服务，使我们有能力通过计算来验证理论推导的结果，以及实施理论分析不能胜任的强非线性等问题的数值模拟工作。这些年来，我们在上海超级计算中心提供的计算平台上，采用有限元方法建立了国际一流的高效无奇点的第二代行星发电机数值模型，由此已在国际一流学术杂志上明确标注使用上海超级计算中心超级计算机的论文20余篇，从而使我们的研究由以前偏重理论到目前理论与大规模数值模拟同时进行，达到了理论与大规模数值模拟研究的相互促进和共同深入开展。大规模数值模拟结果为理论研究提供了新的研究问题；同时理论研究的深入开展又使得大规模数值模拟目标明确，更深刻揭示其结果展现的物理内涵。

高性能计算——基础科学研究的利器
——王炜教授、杨金龙教授、廖新浩教授访谈录

  采编：王涛    上海超级计算中心  上海  201203
专家介绍：
【王炜】南京大学物理系教授，博士生导师，南京大学生物物理研究所所长，1999年教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，1996年获国家杰出青年基金。目前研究方向：凝聚态理论物理、生物物理、软凝聚态物理。主要包括：蛋白质折叠动力学、蛋白质系统复杂性简化（理论与实验）；生物神经系统信息处理的物理机制和动力学特性（理论）；有关与凝聚态物理交叉的理论问题。
【杨金龙】中国科学技术大学化学物理系教授，博士生导师，中国科学技术大学选键化学重点实验室副主任，合肥微尺度物质科学国家实验室理论与计算科学研究部主任，2001年教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，2000年获国家杰出青年基金。目前研究方向：微尺度物质的结构与电子态。主要包括：发展与应用第一性原理计算方法与模型；原子团簇的基态和低能激发态性质；扫描隧道显微镜(STM)和dI/dV图象模拟；纳米管的化学修饰及改性；固体表面及吸附体系的结构与性质；分子器件的输运性质；新的计算方法与计算程序。
【廖新浩】中国科学院上海天文台研究员，博士生导师，上海天文台副台长，中国天文学会天体力学和卫星动力学专业委员会主任，中国科学院天文创新基地“地球自转变化”研究团组首席科学家，1996年入选“中国科学院百人计划”。目前研究方向：天文地球动力学研究和天体力学基础理论研究。主要包括：太阳系小天体运动理论与轨道共振；动力天文的数值方法；天体运动中的非线性现象等。

1. HPC在基础研究领域应用的现状问：王老师，您在生物物理方向一直从事实验和理论方面的研究工作，并且取得了非常优异的成果。相对实验来说，您认为理论计算在整个生物物理研究方向占据了一个什么样的地位？同时，高性能计算在这个学科方向的理论计算部分又有什么样的地位？为什么这些研究工作需要HPC这样一个工具？它是否已经成为了一个主要的或必不可少的研究开发工具？王炜：近年来，基于谱学等技术的生物物理实验方法在理解生物分子结构及其功能运动方面起到了相当重要的作用。然而，即使是最先进的实验手段，其时间分辨能力与空间分辨能力仍相当有限。基于计算机模拟的理论方法，特别是基于全原子水平的分子动力学模拟，能够给出原子水平的空间分辨能力以及飞秒量级的时间分辨能力，从而能够使人们从原子的尺度上理解生物分子的功能运动及其结构基础。目前，基于计算机模拟的理论计算已经是生物物理领域的一个必不可少的常规手段，它与实验方法相辅相成，共同促进了生物物理学的快速发展。生物体系涉及到生物大分子内部以及生物大分子间极其复杂的相互作用。同时，溶剂以及其它的复杂环境因素对其功能运动有着决定性的影响。因此，要从原子水平精确理解生物体系的运转机制，必须要尽可能真实的体现溶剂以及复杂环境因素的影响，这些因素的考虑进一步增加了问题的复杂性，常规的简化描述（如粗粒化模型）或解析描述是远远不够的。必须采用全原子水平的长时间尺度的模拟计算。这些计算在一般的PC上是远不能实现的，必须采用高性能并行计算。现在，高性能计算已经成为理解复杂生物现象的重要手段。

问：目前，在生物物理学领域里，HPC的计算特点是怎样的？是否需要大规模的并行？或者仅仅是一种容量计算，也就是有非常多的小规模作业？这些研究，对计算机的硬件有什么样的特殊需求吗？例如网络、内存等。另外，在这个研究领域内，目前软件的发展状况是怎样的？并行程序是否已经成为主要的研究工具？

王炜：在生物物理学领域里，HPC的计算特点具有多样性，不是一种容量计算。对生物大分子模拟研究，由于涉及到很长的时间演化，对计算速度需求较高，也就是说需要大规模的并行计算。同时计算中会产生海量的高度相关数据集合，需要对读写速度有较高的要求。同时，生物大分子模拟计算通常需要长时间的稳定运行（几个月），这对硬件的运行稳定性要求较高。另一方面，对于生物信息统计方面的研究，还需要有高的内存容量。对于生物大分子模拟领域的研究，目前已经有成熟的商业化软件，如AMBER，CHARMM等。这些程序都是可以提供并行计算的。另外用于序列分析等软件也是高度并行化的。

问：杨老师，您在材料科学领域一直从事计算方面的研究工作，并且取得非常优异的成果，在Nature和Science上发表多篇论文。另外，您的组是在中国科技大学最早构建Cluster系统进行计算研究的。请问在当时，您是出于什么样的想法来自己构建机群系统进行计算研究的？当时，在材料科学领域，这种使用HPC来进行计算研究是否比较普遍？大家一般采用多大规模的HPC机群作为计算工具？另外，在软件方面，当时，这种能够作并行计算的软件是否普遍？并行的规模是否有限制？杨金龙：当时我们主要研究大团簇（比如C60）、纳米管和表面体系。我们意识到利用第一性原理方法来处理这些体系，计算量非常巨大，无法通过单个计算机完成。大概在2000年左右，我们决定自己构建Linux-NFS-MPI机群系统进行科学计算。当时，在材料科学领域，这种使用HPC进行计算研究在国内还不是很多。随着计算机技术的发展，各个研究组构建的机群系统的规模也越来越大。就我们组来说，最初我们只有十几个节点，现在我们有一个128个CPU的机群系统。我们的并行计算一般是基于通用MPI接口，现在比较常用的第一性原理计算软件都支持MPI并行。不同软件的并行效率相差较大，比如在64节点T3D系统上VASP并行效率可以达到90%，但是SIESTA只适合小规模的并行。

问：最近几年，机群系统的使用得到了普及，越来越多的研究组使用机群系统作为计算工具。您认为，当前在材料科学领域，从HPC方面，制约计算研究进展的最主要因素是什么？硬件还是软件？在当前的研究中，所研究的体系一般采用多大的并行规模？研究的体系一般是多大的规模？当前材料领域内计算研究的热点在什么方向？另外，听说您正在牵头打造中国自己的量化计算软件，在这套软件的设计中，是否会考虑并行？

杨金龙：当前在材料科学领域，从HPC方面，制约计算研究进展的最主要因素是对于大体系，计算时间和需要的存储空间随研究体系的增大呈三次方或者更高的标度增长。另外，并行效率随着单个作业实用CPU数目的增加会有所下降。这些制约来自硬软件两个方面。在我们当前的研究中，一般采用16-32个节点并行。研究的体系一般不超过400个原子。当前材料领域内计算研究的热点主要在纳米，催化，储氢材料，稀磁半导体材料等方面。我们正在编写一个线性标度的第一性原理计算软件，目前串行版本基本完成，我们计划加入MPI并行支持。

问：廖老师，作为长期从事天体力学基础理论研究的专家，您对HPC在天体力学领域内的应用一定有很深的理解。在这个领域内，HPC是在什么时候开始成为一个研究手段的？在那个时候，计算的规模有多大？主要研究问题的规模有多大？主要研究哪些方面的问题？国内大概是什么时候开展这方面的研究的？

廖新浩：动力天文学相关领域的研究一直是伴随着计算机技术的发展而发展的，自上世纪八十年代，HPC就开始成为该领域重要的研究手段之一。举例来说，对于球形天体的流体动力学模拟，八十年
代能达到的网格数目大约为64×32×64（半径×纬度×经度）量级。研究问题的规模主要受到当时
HPC的条件限制，只能计算这样的规模。当然从科学需求来说希望计算规模越大越好，这样可以进行高
时空分辨率动力学演化的研究。HPC在动力天文学中应用的主要领域为多体问题与流体或磁流体动力学
问题。国内HPC的应用时间大约在2000年前后。

问：近年来，HPC发展的速度是相当快的。那么HPC的发展对于天体力学研究的发展起到了什么样的作用？目前，HPC是否已经成为了天体力学研究的主要手段或者主要手段之一？在您的研究领域内，HPC主要用来作哪些方面的研究？现在的计算规模和研究问题的规模达到了怎样的程度？

廖新浩：由于动力天文学问题的复杂性，目前在理论和实验上不能解决的问题可以应用高性能计算进行研究，特别是对强非线性问题，可以说高性能计算是目前最主要的研究手段；实测、理论分析、物理实验和数值模拟实验是当代动力天文学研究的主要方法，由此可见高性能计算在动力天文学研究的发展中的重要作用，它不仅可以进行高时空分辨率的数值模拟，还可针对不同的物性参数、边界条件等进行数值实验，尤其可针对极端物性参数进行计算，以逼近物理真实状况。对于强非线性动力天文学问题，高性能计算几乎是唯一的研究手段。在上海天文台，HPC主要应用于行星流体动力学以及天体的多体问题。对于行星流体动力学问题，目前研究规模大约为64×128×256（球形网格，半径×纬度×经度），而多体问题的研究规模大约为N=10亿。目前国际上此二类问题的最大规模约为512×1024×4096，N=100亿。

2. HPC在基础研究领域应用的未来

问：随着HPC技术的发展，在您研究的领域里对未来的高性能计算机有什么样的要求和需求？计算的并行规模将会达到怎样的程度？

王炜：在生物物理学领域，随着问题研究的深入，对高性能计算机的要求也越来越高。未来生物物理学领域需要由通用性高性能计算机向专用性高性能计算机转变。需要针对生物物理领域的重大问题及其特点，设计专门的高性能计算机并开发相应的软件。如IBM的Blue Gene就是专门针对蛋白质折叠这一重大问题而设计的高性能计算机。又如NEC地球模拟器实现了专用计算电路和通用结构的整合，来进行动力学模拟。

杨金龙：计算材料科学研究要求高性能计算机具有运算速度快，网络通讯性能高，内存硬盘空间大，稳定性好等优点。我们预计随着软硬件的发展，计算的并行规模将达到128-256节点，可处理的体系将扩展到包含1000-2000个原子。问：廖老师，随着HPC技术的发展，您认为将来动力天文学的研究对HPC的依赖程度怎样？动力天文学的研究对未来的高性能计算机有什么样的要求？未来的动力天文学领域内的高性能计算将会是什么样的需求？

廖新浩：依赖程度将非常强！动力天文学研究对未来的高性能计算机的要求是：高浮点运算性能、网络通讯低延迟、稳定性好、高效并行I/O；对于多体问题，甚至要求专用加速芯片，同时需配套与之相适应的稳定的数值计算软件。未来动力天文学领域的高性能计算对高性能计算机的要求将达到PetaFlops量级。为追求真实、详细地描述实际天体现象在极端物性参数条件下、强非线性相互作用下的运动复杂性，对高性能计算机的需求在目前看来是无止境的。

3. 超级计算中心在高性能计算应用方面所起的作用

问：目前，很多学校和单位也在成立一些小型的超级计算中心，作为经常使用HPC资源的应用专家，您认为采用超级计算中心这样一个服务平台的方式有什么优点和缺点？另外，你希望从超级计算中心获得什么样的服务？超级计算中心应该采用什么样的运营模式来促进基础科学研究的发展？

王炜：目前，像上海超算中心这样规模的专业的计算机构，国内还不多，提供的计算资源远不能满足各高校与研究所的需求。因此很多学校和单位也在成立一些小自己的超级计算中心。但是，相比而言，采用超级计算中心这样的方式有很多优点：1. 计算机规模大，能够有可能实现特殊的计算任务。2. 对于很多单位建立的小型超算中心，由于成本的原因，设备的并行效率和规模不会很高。而像上海超算这样的大型计算设备，并行效率较高，可实现大规模高效率并行计算。3. 通常在学校和其它单位成立的小型超级计算中心，管理和维护计算中心的人员往往并不是专业人员。出现故障后不能够及时排除，严重影响了研究工作的进度。而像上海超算中心，有一批专业的从事高性能计算的人员，不仅能够保障计算机无故障长时间稳定运行，同时还可以协助用户开发一些用户软件，并能组织对用户进行集中培训。这些服务保证了用户可更有效地利用高性能计算设备。

廖新浩：采用超级计算中心服务平台这种方式有利于集中计算资源、达到较高的计算能力；可以使科研人员摆脱计算机维护等一系列日常工作，有利于科研人员专注于研究的问题，提高工作效率；另外，在HPC领域，可以通过这个平台获得研究本身之外的应用经验，比如优化并行策略以提高代码执行效率等。目前对我们的研究而言，这种服务方式还没有看出有什么缺点。目前超级计算中心给我们提供了足够的服务，包括作业的管理和提交、数据存放、故障排除和人员的培训。超级计算中心目前的这种营运模式很适合我们的科研工作。

问：请您评述一下在采用上海超级计算中心的计算资源和服务后，使您的研究工作发生了哪些变化？

王炜：采用上海超级计算中心的计算资源和服务后，对我们的研究工作产生了以下变化：1. 在理论生物物理研究领域，计算能力已经逐渐成为体现一个研究组科研条件的重要指标。上海超算中心的计算能力在国际上处于领先地位。在上海超算中心强大的计算能力的支撑下，我们的研究工作更多地集中在具有较高挑战性的前沿课题，极大地提高了我们课题组在生物物理学科领域的国际竞争力和影响力。2. 以前很大一部分时间都花费在计算机管理维护，现在由于采用上海超算中心的计算资源，使得我们可以全身心投入到学术研究上，而不需再为计算机出现故障而困扰。极大提高了科研工作效率。

杨金龙：自从采用了上海超级计算中心的计算资源和服务后，我们可研究体系的深度和广度都增加了，这使得我们可以研究更多的当前材料学中的热点问题。例如，我们使用上海超算中心机时研究了ZnO纳米线的压电性质，稀磁半导体Co-ZnO和V-TiO2的电子性质和磁性质，Ti掺杂的单层石墨的半金属性等。

廖新浩：上海超级计算中心为我们提供了强劲的计算资源和优质的服务，使我们有能力通过计算来验证理论推导的结果，以及实施理论分析不能胜任的强非线性等问题的数值模拟工作。这些年来，我们在上海超级计算中心提供的计算平台上，采用有限元方法建立了国际一流的高效无奇点的第二代行星发电机数值模型，由此已在国际一流学术杂志上明确标注使用上海超级计算中心超级计算机的论文20余篇，从而使我们的研究由以前偏重理论到目前理论与大规模数值模拟同时进行，达到了理论与大规模数值模拟研究的相互促进和共同深入开展。大规模数值模拟结果为理论研究提供了新的研究问题；同时理论研究的深入开展又使得大规模数值模拟目标明确，更深刻揭示其结果展现的物理内涵。

高性能计算——工程计算加速器
——蔡荣泉、张淼、朱建新专家访谈录
采编：吴建成    上海超级计算中心  上海  201203
专家介绍：
【蔡荣泉】博士生导师，任职中船工业集团公司708研究所船舶与海洋工程研发中心基础研究部。历任国家“七五”至“十五”七项重点预研课题主办人，发表论文三十多篇，在船舶计算流体力学方面具有相当的理论技术水平和丰富的数值计算经验。现任《水动力学研究与进展》编委，担任全国海事技术研讨会顾问委员会顾问委员。
【张淼】现任职于中航一集团上海分院（上海飞机设计研究所）总体气动室，主要从事空气动力学计算和气动力设计工作，目前参与支线飞机ARJ21的研发工作。中国空气动力学计算空气动力学专业委员会、上海力学学会、上海航空学会会员。
【朱建新】曾先后任职于泛亚汽车技术中心、MSC中国公司、上海双杰汽车科技有限公司，上海世科嘉车辆技术研发有限公司副总工程师，主要从事汽车Crash/Safety碰撞安全性分析。

问：大家好，谢谢大家抽出时间接受我们单位主办的杂志《高性能计算发展与应用》创刊第五周年的专访。请各位专家介绍一下各自单位的目前研究情况？

蔡荣泉：708所基础研究部从事舰船水动力性能研究工作，以试验和计算作为研究手段，从事舰船优秀线型的开发和水动力性能的验证，包括快速、推进、耐波和操纵等性能。我们从事的舰船计算流体力学（CFD）工作，目前已建立起了较完备地预报舰船快速、推进性能的能力，在提高预报的精确度和快速预报能力方面、在拓宽应用领域方面正继续努力。

张淼：总体气动室主要从事飞机的气动设计，也就是根据空气动力学的原理，采用计算和试验的方法，设计飞机合理的气动布局以及飞机外形，比如机头、机身、机翼、尾翼等部件的外形，以获得最优的飞机飞行性能。我主要参与的ARJ21项目已经进入了总装阶段，今年6月28日就已经实现了机身和机翼的总装对接，按照计划，在今年年底将会完成总装，2008年三月份第一架飞机就要进行首飞。目前我们气动方面的主要工作集中在适航取证以及相关试验，还有一些飞行试验项目。

朱建新：世科嘉是芜湖奇瑞汽车的全资投资公司，是国内第一个独立的具备整车开发能力的汽车设计公司，服务对象面向所有国内外客户。世科嘉的整车开发是按照先进的整车开发流程和质量标准体系（从市场定位，工程可行性分析，质量目标确定，一直到工程数据发布，样车制造）来完成的。世科嘉技研的宗旨是要在国内做一个象宾法或意大利设计那样的知名汽车设计公司，目前主要为奇瑞开发新的车型。

问：蔡老师，您是船舶计算流体力学方面的专家，请您就国外研究水平，谈一谈国内外在船舶流场、船舶水动力性能方面研究水平的现状和差距？

蔡荣泉：国外的舰船CFD工作，美国和欧洲显示出不同特点，前者比较侧重拓宽数值计算技术的应用领域，也即开发各种计算功能、能力，后者则比较侧重在对已具备的舰船性能数值预报能力进一步提高精确度，从而提升CFD在实际设计过程中的应用水准。与前者比，我们708所的投入要小得多；与后者比，在与经验相结合方面，我们的经验积累稍有欠缺。但两方面的差距并不太大。我所（又名“中国船舶与海洋工程设计研究院”）作为舰船的设计、研究单位，以舰船设计为主，这为舰船科研提供了需求动力，在舰船CFD技术方面，也进行了二十余年的努力，尤其在面向应用方面，具有一些有利条件，形成了一些特点。目前在这方面在行业内具有了不可忽视的影响。期间得到了上海超算中心的大力支持、热心帮助，谨致谢意。

问：张工，据悉国务院已经批准大型飞机研制的正式立项，大型客机将落户上海，研制大型飞机是中国作出的重大战略决策，也是全国人民多年的渴盼。您参与了ARJ21飞机的研制，您觉得研制大型客机的主要难点在哪里？高性能计算在研制过程中将起到哪些重要作用？

张淼：大型飞机的主要难点，我个人认为需要在总体布局、气动设计、长寿命结构设计、系统综合和主动控制等大型飞机核心技术研究上有所突破，管理水平要大大的提高。大型飞机设计中的两大任务：①气动布局设计和部件气动力设计；②为性能、操稳、载荷与飞控各专业提供气动力原始数据都需要高性能计算。我们可以预见随着计算机技术的发展、软件计算能力的提高、以及计算方法的不断改进，高性能计算无疑会在大型客机研制气动设计、静动强度与疲劳分析计算的过程中发挥重要作用，高性能计算不仅可以缩短飞机的设计研究进度，还可以减少试验费用，节约设计成本。

问：朱总，您以前曾在上海泛亚汽车技术中心工作，接触了不少国内外汽车的开发项目，特别是研发流程中的CAE仿真计算，从您的角度以及您所了解的国外大公司的成功经验，谈一谈CAE仿真计算在汽车研发过程中所能起到的作用？

朱建新：在现代汽车设计流程中CAE分析起着非常大的作用。激烈竞争的汽车市场对汽车的开发周期和质量性能提出了很高的要求，CAE的作用就在于它能驱动精益设计和快速汽车开发流程，一旦数值分析能力达到3级以上（即开发阶段不需物理样机），就可以大量的节省开发成本，缩短开发周期。比如说在初期概念设计阶段，通过CFD计算可以方便地评估新车风阻系数等指标，而不用去做风洞试验，可以节省很多时间和费用。又比如说在结构设计阶段，碰撞安全分析可以完全控制新车的安全风险。即使是在样车基础上照搬照抄，如果没有CAE分析，在样车试验时也不可能达到理想效果。因为没有CAE分析，你就无法确定零件的材料。对于一个全新的车型开发，不做CAE分析，风险会十分巨大。

问：朱总，世科嘉与上海超算合作已经有两年的时间，在这段时间内世科嘉利用上海超算计算资源一共开发了几款车型？世科嘉使用上海超算资源支付了一定的计算费用，您是如何看待它的性价比的？对于一个发展中的汽车设计公司，在CAE仿真软硬件上的投入上应该是一个怎样的合理的着眼于长期的发展模式？

朱建新：世科嘉已经完成和正在开发的有5款车型，这些车型的开发都进行了大量CAE的分析，每个车型都要计算几万个CPU小时。这几款车型都是利用了上海超算的资源进行计算，上海超算的确给世科嘉提供了很大的帮助，相比之下，每年付出的机时租金应该是很值得的。对于一个发展中的汽车设计公司，CAE的软硬件投入必须分阶段地去进行。一般来说，先确定核心能力，这是首先要发展的，比如结构和耐久性、碰撞安全等，然后是系统能力，再后是完全的虚拟样机，应该逐步去实现。上海超算在汽车CAE领域有软硬件的优势，这是任何一个咨询公司都无法比拟的。而且汽车CAE发展到一定阶段，许多分析一定要在高性能机器上才能完成，一般的
汽车企业都不可能具备这种条件。

问：蔡老师，708所的在理论研究、实验方面的水平很高，在数值仿真计算，特别是利用商业软件比如Fluent作大规模计算方面，由于受软硬件的限制会显得略微欠缺一点，上海超算在这方面尤其是大规模并行计算方面有着巨大的优势以及很丰富的经验，如果双方能增加信任关系，加强合作，将极大的推动研究力的提升。目前出于保密的需要，双方的合作停留在初级、非密的层面上，而事实上国外一些军方项目也会寻求企业单位的合作，对于这样的现状，蔡老师，您是怎样看的？

蔡荣泉：工业领域中，数值计算技术目前主要应用于对产品设计方案的性能验证上。民品的商业机密与军品的军工机密问题使得“产品（型号）设计方案”目前难以在公用计算平台上验证。民品的“概念设计方案”目前可能已在公用计算平台上完成验证（如汽车行业）。但如何使公用计算平台拓宽应用到军品研制，不仅是一个技术问题，其中还涉及到观念问题和认识问题。目前可以进行“初步概念设计方案”的验证工作，但是对于那怕只是“概念设计方案”，目前可能主要以技术支持、技术咨询方式，而不是提供硬件资源方式进行合作。作为用户，上海超算中心所提供的技术支持、技术咨询，确实帮助我们的研究团队提升了能力。而客户自备存储介质的方式，是否可靠、有无意义，可进一步认识。网格技术的发展可能会提供这一问题的更合理、有效而可靠的解决方案。在这方面，我们需要持续努力探索。

问：找到合适的CAE/CFD仿真计算人才不是一件容易的事情，上海超算作为一个可选的人才储备库，尤其在CAE软件并行计算相关方面，怎样才能与各研究单位深化合作，比如在人才培养、人力资源共享方面？

朱建新：从现阶段来说，上海超算能够提供给世科嘉的服务主要还是机时租用，不过这方面目前也仅限于碰撞分析，我觉得深化合作的第一步首先应该开发和扩大软件的应用范围，像流体分析、动刚度计算以及路面响应分析等内容都应该在大型机器上运行。这些计算从技上来说没有多少难度，但计算工作量很大。在此基础上，双方再去讨论开展进一步的合作，比如可以先把车身动刚度这样纯计算的东西，直接让上海超算来出计算结果报告，结果评价分析还由世科嘉自己来做。这样可以让世科嘉工程师把更多的精力放在如何提高车辆的性能上。

蔡荣泉：实际上我所在博、硕士生培养上，在完成论文阶段的计算工作中，已经得到了超算中心的有成效的帮助，一定意义上已经开始了合作培养。至今，与上海交大的合作，主要由交大提供基础课程的讲授，而专业领域知识的传授和论文研究则由我所自行指导完成。今后在与超算中心合作方面，确实可以提高合作的意识，使之深化。可以加强沟通、探讨。无论如何这是一个好的建议。

问：大家都是上海超算的老用户了，多年来与上海超算开展了很多的项目合作，请大家谈谈对上海超算公共计算平台模式的理解？

蔡荣泉：理论、实验与计算这三大科研手段中，计算也许是近年发展最快的。随之，它的作用、地位以及对它的期望也不断提高。上海超算中心的建立很好地顺应了计算这一科研手段迅速发展提高的状况，为上海乃至华东、全国的科技力量的加强、科研工作的水准和深度的提升作出了明显的贡献，已是无可争议的共识。回过头来看，上海超算中心的建立，打破以往只在系统或行业内的“条”上建立计算中心的习惯模式，首次在“块”上，在上海地区建立超算中心。由“条”到“块”，是个创举，使资源在更广范围内得到共享。超算中心得以发挥如此作用，还离不开中心几个阶段的组成人员的全身心的投入，特别是几位关健人物，将之作为一种事业来从事，一种全新的事业，一项创业活动。其中，包括持续不断地与社会多方面力量的合作，特别在充分发挥硬件设备服务潜能方面、尽心为客户提供尽可能好的服务方面取得相当突出的成绩。与其他超算中心相比，上海超算中心的“公共”（“社会共享”）属性是最为鲜明的。而今上海超算中心的人员组成，鲜明的特点是年轻而不断求索上进，使我们年长者与他们相处感到开心而欣慰，也使我们对其美好的未来充满信心。

张淼：在ARJ21的设计中，有各种各样的计算分析，举例说吧，对于一套全机全模的网格，网格数大概1000万左右，采用雷诺平均的Navier-Stokes(RNS)方程求解计算一个正常的飞行状态大概需要64CPU小时，在实际的计算中还有很多收敛性不是很好的状态，一般对于一次基本的气动分析来说，大概需要30个状态，如果这样计算下来的话，那么我们的完成一次计算所需要时间为1920个CPU小时，如果用我们自己的机器计算的话，可能需要十天的时间。最后结果的处理、分析一共大概需要两周多的时间。上海超级计算中心从我们接手ARJ21的项目开始，就对我们ARJ21飞机的设计提供很好的硬件支持和技术支持，尤其在几个攻关节点的时候，刚才我举例说的工作，在上海超级计算中心只需要数天的时间就能完成全部计算和分析，上海超级计算中心对我们的支持为我们赢得了时间，让我们保住了飞机设计的时间节点，对于民机设计来说，时间就是成本，减少了设计时间就等于降低了成本。

问：上海超算将于2008年三期建设更强、更快、更好的软硬件提供给广大的计算用户，作为上海超算的用户，大家对上海超算三期建设有怎样的期望与建议？

朱建新：超算的三期建设我觉得从三个方面去关注：一是提速，二是扩容，三是整合。像NASTRAN这样的软件目前在超算的并行计算效果并不好，需要从硬件和软件两方面共同改进，提高计算速度。另外像LSDYNA软件的CPU资源已经比较紧张，需要扩容。所谓整合，指的是软硬件的配置既要达到最好的效果，又节省资源。

张淼：我们从2003年就与上海超算中心建立了合作关系，在短短四年的时间中，我们目睹了超算中心的发展过程，超算的规模越来越大，客户也越来越多，遍及全国各地。超算拥有强有力的硬件资源，如果超算中心能够在软的方面进一步加强，能提供国内技术上一流支持，那么我相信一定会吸引更多的人来超算，也能更好的发挥超算的资源优势。

高性能计算——工程计算加速器
——蔡荣泉、张淼、朱建新专家访谈录
采编：吴建成    上海超级计算中心  上海  201203
专家介绍：
【蔡荣泉】博士生导师，任职中船工业集团公司708研究所船舶与海洋工程研发中心基础研究部。历任国家“七五”至“十五”七项重点预研课题主办人，发表论文三十多篇，在船舶计算流体力学方面具有相当的理论技术水平和丰富的数值计算经验。现任《水动力学研究与进展》编委，担任全国海事技术研讨会顾问委员会顾问委员。
【张淼】现任职于中航一集团上海分院（上海飞机设计研究所）总体气动室，主要从事空气动力学计算和气动力设计工作，目前参与支线飞机ARJ21的研发工作。中国空气动力学计算空气动力学专业委员会、上海力学学会、上海航空学会会员。
【朱建新】曾先后任职于泛亚汽车技术中心、MSC中国公司、上海双杰汽车科技有限公司，上海世科嘉车辆技术研发有限公司副总工程师，主要从事汽车Crash/Safety碰撞安全性分析。

问：大家好，谢谢大家抽出时间接受我们单位主办的杂志《高性能计算发展与应用》创刊第五周年的专访。请各位专家介绍一下各自单位的目前研究情况？

蔡荣泉：708所基础研究部从事舰船水动力性能研究工作，以试验和计算作为研究手段，从事舰船优秀线型的开发和水动力性能的验证，包括快速、推进、耐波和操纵等性能。我们从事的舰船计算流体力学（CFD）工作，目前已建立起了较完备地预报舰船快速、推进性能的能力，在提高预报的精确度和快速预报能力方面、在拓宽应用领域方面正继续努力。

张淼：总体气动室主要从事飞机的气动设计，也就是根据空气动力学的原理，采用计算和试验的方法，设计飞机合理的气动布局以及飞机外形，比如机头、机身、机翼、尾翼等部件的外形，以获得最优的飞机飞行性能。我主要参与的ARJ21项目已经进入了总装阶段，今年6月28日就已经实现了机身和机翼的总装对接，按照计划，在今年年底将会完成总装，2008年三月份第一架飞机就要进行首飞。目前我们气动方面的主要工作集中在适航取证以及相关试验，还有一些飞行试验项目。

朱建新：世科嘉是芜湖奇瑞汽车的全资投资公司，是国内第一个独立的具备整车开发能力的汽车设计公司，服务对象面向所有国内外客户。世科嘉的整车开发是按照先进的整车开发流程和质量标准体系（从市场定位，工程可行性分析，质量目标确定，一直到工程数据发布，样车制造）来完成的。世科嘉技研的宗旨是要在国内做一个象宾法或意大利设计那样的知名汽车设计公司，目前主要为奇瑞开发新的车型。

问：蔡老师，您是船舶计算流体力学方面的专家，请您就国外研究水平，谈一谈国内外在船舶流场、船舶水动力性能方面研究水平的现状和差距？

蔡荣泉：国外的舰船CFD工作，美国和欧洲显示出不同特点，前者比较侧重拓宽数值计算技术的应用领域，也即开发各种计算功能、能力，后者则比较侧重在对已具备的舰船性能数值预报能力进一步提高精确度，从而提升CFD在实际设计过程中的应用水准。与前者比，我们708所的投入要小得多；与后者比，在与经验相结合方面，我们的经验积累稍有欠缺。但两方面的差距并不太大。我所（又名“中国船舶与海洋工程设计研究院”）作为舰船的设计、研究单位，以舰船设计为主，这为舰船科研提供了需求动力，在舰船CFD技术方面，也进行了二十余年的努力，尤其在面向应用方面，具有一些有利条件，形成了一些特点。目前在这方面在行业内具有了不可忽视的影响。期间得到了上海超算中心的大力支持、热心帮助，谨致谢意。

问：张工，据悉国务院已经批准大型飞机研制的正式立项，大型客机将落户上海，研制大型飞机是中国作出的重大战略决策，也是全国人民多年的渴盼。您参与了ARJ21飞机的研制，您觉得研制大型客机的主要难点在哪里？高性能计算在研制过程中将起到哪些重要作用？

张淼：大型飞机的主要难点，我个人认为需要在总体布局、气动设计、长寿命结构设计、系统综合和主动控制等大型飞机核心技术研究上有所突破，管理水平要大大的提高。大型飞机设计中的两大任务：①气动布局设计和部件气动力设计；②为性能、操稳、载荷与飞控各专业提供气动力原始数据都需要高性能计算。我们可以预见随着计算机技术的发展、软件计算能力的提高、以及计算方法的不断改进，高性能计算无疑会在大型客机研制气动设计、静动强度与疲劳分析计算的过程中发挥重要作用，高性能计算不仅可以缩短飞机的设计研究进度，还可以减少试验费用，节约设计成本。

问：朱总，您以前曾在上海泛亚汽车技术中心工作，接触了不少国内外汽车的开发项目，特别是研发流程中的CAE仿真计算，从您的角度以及您所了解的国外大公司的成功经验，谈一谈CAE仿真计算在汽车研发过程中所能起到的作用？

朱建新：在现代汽车设计流程中CAE分析起着非常大的作用。激烈竞争的汽车市场对汽车的开发周期和质量性能提出了很高的要求，CAE的作用就在于它能驱动精益设计和快速汽车开发流程，一旦数值分析能力达到3级以上（即开发阶段不需物理样机），就可以大量的节省开发成本，缩短开发周期。比如说在初期概念设计阶段，通过CFD计算可以方便地评估新车风阻系数等指标，而不用去做风洞试验，可以节省很多时间和费用。又比如说在结构设计阶段，碰撞安全分析可以完全控制新车的安全风险。即使是在样车基础上照搬照抄，如果没有CAE分析，在样车试验时也不可能达到理想效果。因为没有CAE分析，你就无法确定零件的材料。对于一个全新的车型开发，不做CAE分析，风险会十分巨大。

问：朱总，世科嘉与上海超算合作已经有两年的时间，在这段时间内世科嘉利用上海超算计算资源一共开发了几款车型？世科嘉使用上海超算资源支付了一定的计算费用，您是如何看待它的性价比的？对于一个发展中的汽车设计公司，在CAE仿真软硬件上的投入上应该是一个怎样的合理的着眼于长期的发展模式？

朱建新：世科嘉已经完成和正在开发的有5款车型，这些车型的开发都进行了大量CAE的分析，每个车型都要计算几万个CPU小时。这几款车型都是利用了上海超算的资源进行计算，上海超算的确给世科嘉提供了很大的帮助，相比之下，每年付出的机时租金应该是很值得的。对于一个发展中的汽车设计公司，CAE的软硬件投入必须分阶段地去进行。一般来说，先确定核心能力，这是首先要发展的，比如结构和耐久性、碰撞安全等，然后是系统能力，再后是完全的虚拟样机，应该逐步去实现。上海超算在汽车CAE领域有软硬件的优势，这是任何一个咨询公司都无法比拟的。而且汽车CAE发展到一定阶段，许多分析一定要在高性能机器上才能完成，一般的
汽车企业都不可能具备这种条件。

问：蔡老师，708所的在理论研究、实验方面的水平很高，在数值仿真计算，特别是利用商业软件比如Fluent作大规模计算方面，由于受软硬件的限制会显得略微欠缺一点，上海超算在这方面尤其是大规模并行计算方面有着巨大的优势以及很丰富的经验，如果双方能增加信任关系，加强合作，将极大的推动研究力的提升。目前出于保密的需要，双方的合作停留在初级、非密的层面上，而事实上国外一些军方项目也会寻求企业单位的合作，对于这样的现状，蔡老师，您是怎样看的？

蔡荣泉：工业领域中，数值计算技术目前主要应用于对产品设计方案的性能验证上。民品的商业机密与军品的军工机密问题使得“产品（型号）设计方案”目前难以在公用计算平台上验证。民品的“概念设计方案”目前可能已在公用计算平台上完成验证（如汽车行业）。但如何使公用计算平台拓宽应用到军品研制，不仅是一个技术问题，其中还涉及到观念问题和认识问题。目前可以进行“初步概念设计方案”的验证工作，但是对于那怕只是“概念设计方案”，目前可能主要以技术支持、技术咨询方式，而不是提供硬件资源方式进行合作。作为用户，上海超算中心所提供的技术支持、技术咨询，确实帮助我们的研究团队提升了能力。而客户自备存储介质的方式，是否可靠、有无意义，可进一步认识。网格技术的发展可能会提供这一问题的更合理、有效而可靠的解决方案。在这方面，我们需要持续努力探索。

问：找到合适的CAE/CFD仿真计算人才不是一件容易的事情，上海超算作为一个可选的人才储备库，尤其在CAE软件并行计算相关方面，怎样才能与各研究单位深化合作，比如在人才培养、人力资源共享方面？

朱建新：从现阶段来说，上海超算能够提供给世科嘉的服务主要还是机时租用，不过这方面目前也仅限于碰撞分析，我觉得深化合作的第一步首先应该开发和扩大软件的应用范围，像流体分析、动刚度计算以及路面响应分析等内容都应该在大型机器上运行。这些计算从技上来说没有多少难度，但计算工作量很大。在此基础上，双方再去讨论开展进一步的合作，比如可以先把车身动刚度这样纯计算的东西，直接让上海超算来出计算结果报告，结果评价分析还由世科嘉自己来做。这样可以让世科嘉工程师把更多的精力放在如何提高车辆的性能上。

蔡荣泉：实际上我所在博、硕士生培养上，在完成论文阶段的计算工作中，已经得到了超算中心的有成效的帮助，一定意义上已经开始了合作培养。至今，与上海交大的合作，主要由交大提供基础课程的讲授，而专业领域知识的传授和论文研究则由我所自行指导完成。今后在与超算中心合作方面，确实可以提高合作的意识，使之深化。可以加强沟通、探讨。无论如何这是一个好的建议。

问：大家都是上海超算的老用户了，多年来与上海超算开展了很多的项目合作，请大家谈谈对上海超算公共计算平台模式的理解？

蔡荣泉：理论、实验与计算这三大科研手段中，计算也许是近年发展最快的。随之，它的作用、地位以及对它的期望也不断提高。上海超算中心的建立很好地顺应了计算这一科研手段迅速发展提高的状况，为上海乃至华东、全国的科技力量的加强、科研工作的水准和深度的提升作出了明显的贡献，已是无可争议的共识。回过头来看，上海超算中心的建立，打破以往只在系统或行业内的“条”上建立计算中心的习惯模式，首次在“块”上，在上海地区建立超算中心。由“条”到“块”，是个创举，使资源在更广范围内得到共享。超算中心得以发挥如此作用，还离不开中心几个阶段的组成人员的全身心的投入，特别是几位关健人物，将之作为一种事业来从事，一种全新的事业，一项创业活动。其中，包括持续不断地与社会多方面力量的合作，特别在充分发挥硬件设备服务潜能方面、尽心为客户提供尽可能好的服务方面取得相当突出的成绩。与其他超算中心相比，上海超算中心的“公共”（“社会共享”）属性是最为鲜明的。而今上海超算中心的人员组成，鲜明的特点是年轻而不断求索上进，使我们年长者与他们相处感到开心而欣慰，也使我们对其美好的未来充满信心。

张淼：在ARJ21的设计中，有各种各样的计算分析，举例说吧，对于一套全机全模的网格，网格数大概1000万左右，采用雷诺平均的Navier-Stokes(RNS)方程求解计算一个正常的飞行状态大概需要64CPU小时，在实际的计算中还有很多收敛性不是很好的状态，一般对于一次基本的气动分析来说，大概需要30个状态，如果这样计算下来的话，那么我们的完成一次计算所需要时间为1920个CPU小时，如果用我们自己的机器计算的话，可能需要十天的时间。最后结果的处理、分析一共大概需要两周多的时间。上海超级计算中心从我们接手ARJ21的项目开始，就对我们ARJ21飞机的设计提供很好的硬件支持和技术支持，尤其在几个攻关节点的时候，刚才我举例说的工作，在上海超级计算中心只需要数天的时间就能完成全部计算和分析，上海超级计算中心对我们的支持为我们赢得了时间，让我们保住了飞机设计的时间节点，对于民机设计来说，时间就是成本，减少了设计时间就等于降低了成本。

问：上海超算将于2008年三期建设更强、更快、更好的软硬件提供给广大的计算用户，作为上海超算的用户，大家对上海超算三期建设有怎样的期望与建议？

朱建新：超算的三期建设我觉得从三个方面去关注：一是提速，二是扩容，三是整合。像NASTRAN这样的软件目前在超算的并行计算效果并不好，需要从硬件和软件两方面共同改进，提高计算速度。另外像LSDYNA软件的CPU资源已经比较紧张，需要扩容。所谓整合，指的是软硬件的配置既要达到最好的效果，又节省资源。

张淼：我们从2003年就与上海超算中心建立了合作关系，在短短四年的时间中，我们目睹了超算中心的发展过程，超算的规模越来越大，客户也越来越多，遍及全国各地。超算拥有强有力的硬件资源，如果超算中心能够在软的方面进一步加强，能提供国内技术上一流支持，那么我相信一定会吸引更多的人来超算，也能更好的发挥超算的资源优势。

这几年上海超算的计时费降下来了，甚至对于大客户来说比自己攒
其实还可能便宜一些。

可惜目前国内这样的超算中心还是少，以大学为单位，建立几个略小于上海超算这样的单位，
算下来如果管理得当的话要比自己单独购买总体效率还要高一些。

对，同意楼上的。

应该在全国几个主要城市，尤其是高校密集的区域建立几个计算中心，例如北京，武汉，广州，成都和西安。

就建立在高校里面，鼓励高校和研究机构来使用这些资源。

上海超算已经建了7个分中心了，同济大学有一个。具体怎样不清楚。
曙光5000A说是让超算中心性能提升20倍，打个折10倍，那也很爽了，n多科研项目工程项目速度又可以大大加快了。

“上海超算中心已在宝钢集团、复旦大学、上海交通大学、同济大学、云南大学、中科院上海技术物理研究所、兰州市设立了分中心，将高性能计算资源延伸至企业、高校、科研院所等多类型单位，并将走出上海，走进大西部。”

有篇文章介绍了兰州分中心的情况，使用率90％多。还是需要继续扩容。
里面提到有个项目“非同义性氨基酸单点突变致病性研究”运行超过7个月。速度要是能提升几倍，这样的项目速度就大大提升了。

上海超级计算中心兰州分中心发展概况
http://jctj.gsstc.gov.cn/wlhj/de ... 8%C9%E8%B6%AF%CC%AC

“上海超算中心已在宝钢集团、复旦大学、上海交通大学、同济大学、云南大学、中科院上海技术物理研究所、兰州市设立了分中心，将高性能计算资源延伸至企业、高校、科研院所等多类型单位，并将走出上海，走进大西部。”

有篇文章介绍了兰州分中心的情况，使用率90％多。还是需要继续扩容。
里面提到有个项目“非同义性氨基酸单点突变致病性研究”运行超过7个月。速度要是能提升几倍，这样的项目速度就大大提升了。

上海超级计算中心兰州分中心发展概况
http://jctj.gsstc.gov.cn/wlhj/de ... 8%C9%E8%B6%AF%CC%AC

潇声客 发表于 2009-4-19 18:17

潇声客 发表于 2009-4-19 18:02

我觉得城市，每个大学都应该有

曙光说以后个人小型服务器的性能就要曙光5000A的水平。价格在10万以内。

华中地区的确需要一个超算中心了
武汉众多的高校，军工科研院所都是各自为政

记得好像96年那时候中国核试验理由就是美国有超级计算机可以模拟核试验，中国没有。
那时候的超级计算机计算能力放到现在也没什么了，中国目前的计算能力可以模拟核试验了吧。

2000年的时候就可以了。

“一般而言，对任何一套系统来说，从第一名落到第500名要经历6-8年的时间，而再落到跟笔记本电脑一般水平，要经过8-10年的时间。 ”
也就是说现在的笔记本已经超过10年前的超级计算机了。
1997年Intel公司的ASCI  Red是第一台T级（每秒执行1万亿次浮点运）的超级计算机，排名当时TOP500第一名，而且维持了几年。现在曙光500A（每秒200多万次运算）性能是它的100多倍。

记得好像96年那时候中国核试验理由就是美国有超级计算机可以模拟核试验，中国没有。
那时候的超级计算机计算能力放到现在也没什么了，中国目前的计算能力可以模拟核试验了吧。
leo788 发表于 2009-4-20 16:12

“一般而言，对任何一套系统来说，从第一名落到第500名要经历6-8年的时间，而再落到跟笔记本电脑一般水平，要经过8-10年的时间。 ”
也就是说现在的笔记本已经超过10年前的超级计算机了。
1997年Intel公司的ASCI  Red是第一台T级（每秒执行1万亿次浮点运）的超级计算机，排名当时TOP500第一名，而且维持了几年。现在曙光500A（每秒200多万次运算）性能是它的100多倍。

吼吼，太好了，难怪现在tg不核试验了。

潇声客 发表于 2009-4-20 19:08
说起来，为啥INTEL现在不搞超级计算机了？

纸飞机 发表于 2009-4-20 20:57
因为安腾挂了？现在成了纯芯片供应商了，呵呵。

leo788 发表于 2009-4-20 20:54
要不然TG怎么会96年底就加入全面禁止核试条约呢...

马克一下，好贴子

回复 1# 潇声客

我不关心它在科学研究领域的作用，那里面的名堂我太清楚了，
我比较在乎它在工业工程（汽车、航空、航天、船舶、核电、电子、
通信、装备制造、机电、土木工程）等方面起到的实质效果如何。:D

不错，超级计算机是个好东西

不要太乐观，超算的资源主要还是国家给的，上了5000A 机器有很长时间不稳定，项目时间拖了就不说了，应用仍需闯关啊……

潇声客 发表于 2009-4-20 19:08


    这个玩笑开大了吧～～

武汉和成都,现在都在搞超算中心
武汉的是NEC出资搞的,用的是NEC的机器, 以后武汉的几个船舶研究所, 都可以在那里进行辅助设计了
以后武汉再研制大黑鱼, 时间会大大缩短. 不过日本人也都会知道了..
最主要的是, 你的产业在研究什么, 对方都知道了.

所以超算中心, 还是控制在本国为好

现在的超算中心越来越多啊

levins 发表于 2010-4-13 12:41

曙光在上海的日子从去年开始好过多了了吧，呵呵。lenovo自毁长城啊。

pxjdream 发表于 2009-4-19 12:01


    是呀。这对中国基础科研，生产建设意义重大。

levins 发表于 2010-4-13 12:41

你认为TG真的会用nec的机器来算潜艇？这根本不是远近的问题，除非中船从上到下全都脑子进水了

levins 发表于 2010-4-13 12:41

这个问题大了吧，怎么能用小日本的搞军工研究呢？

nightspeed 发表于 2010-4-14 08:28

联想这方面从来就没强过吧

联想的HPC是赚名气的,国家不出钱怎么会做呢，说白了现在的HPC技术含量不够，堆机群+优化