上海超級計算中心副主任 李根國博士

一、高性能計算發展情況

    現階段超級計算已被用于各行各業，特別是仿真分析計算。越來越多的企業通過仿真分析來取代試驗，而超級計算則是支撐大規模高效仿真分析的重要技術手段。目前世界上最快的超級計算機是P級（N×1015次/秒），下一代超級計算機則會達到E級（N×1018次/秒），用來滿足生命科學、環境、能源、納米科學、化學反應等領域的高性能計算需求。在CAE領域也有需求，例如在研究發動機燃油效率時，模擬燃油在發動機中燃燒過程就也需要超大規模計算。正是有了這些研究需求的驅動，超級計算機發展非常迅速。

國際超級計算應用需求發展

    從1993年開始進行了一年兩次的超級計算機排名，下圖是全球超級計算機Top500計算水平數據圖，其中上面的曲線代表500臺超級計算機的綜合水平，中間的曲線代表最快超級計算機水平，下面的曲線代表TOP500中最慢超級計算機的水平。最新一次是2013年6月發布的第41屆排名數據，可以看出計算速度基本每年增加一倍。

全球超級計算機Top500計算水平數據圖

2013年6月全球前十名超級計算機

    國內超級計算機發展快、投入力度大，2009年后建立了幾個P級計算能力的超級計算中心，在硬件速度方面已比較領先，但是在應用方面和歐美相比還有很大的差距。我們真正大規模應用超級計算機的課題很少，而且自主開發軟件的人更是鳳毛麟角。下圖是從2001年到2012年TOP500超級計算機中各國所占比例，可以看出美國處于絕對領先地位。

每年11月份SC大會發布的TOP500數據統計表

    這些超級計算機的運用領域涉及到經濟社會的各個方面，從科學研究到金融、物流服務等，在很多大型制造業也有所應用，比如波音、空客。

超級計算機應用領域分布

    總體來說，從發展歷程來看，超級計算的發展始于上世紀七十年代，九十年代開始世界發達國家通過制定中長期發展規劃，有計劃的持續擴大已建超算中心計算資源，以不斷滿足應用需求；從發展特點來看，超級計算機具有運算速度提升快（每年翻一番）、機器設備更新周期短（3～5年更新一次）、投入經費大、持續投入高等特點；從應用特點來看，大規模科學計算是超級計算機的主要應用領域，各行業大規模信息處理需要高性能的計算機，各類差別很大的應用領域需要不同架構的超級計算機；從國內外差別來看，硬件技術差距不大，應用水平差距很大，國內幾乎沒有應用軟件開發，體制差別也很大。

二、上海超級計算中心簡介

    上海超級計算中心發展成為國內最有影響力的計算中心和創新服務中心，獲得大量科研和工業創新成果，已經經歷三期建設：2000年，上海市政府投資1億元，部署了神威-I超級計算機，計算能力384GFlops，主要服務少量高端科研用戶；2004年，上海市政府投資9000萬元，科技部“863”項目撥款3000萬元，部署了10TFlops級別超級計算機，并配備大量工業和商業計算軟件；2009年，上海市政府投資2億元，科技部“863”項目撥款1億元，部署了200TFlops級別超級計算機，并升級應用軟件，這個階段上海超級計算中心的資源優勢明顯，開始探索可持續發展道路，為上海及全國的科研和經濟發展發揮更大作用。下一期的建設工作目前上海市政府正在規劃，計算機總規模將達到5～10PFlops，規劃建成面向社會、經濟各領域的數據中心、計算中心和服務中心。

    上海超級計算中心擁有豐富的工業和科學計算軟件，主要是科學計算和面向工業的通用計算軟件。

豐富的工業和科學計算軟件

    此外對全社會提供包括計算資源、技術咨詢、研發等服務：

    ●計算資源服務：面向汽車、飛機、鋼鐵、市政建設等領域的工程和工業類計算；面向材料、藥物、天文、生物、化學等領域的科學研究類計算。

    ●技術咨詢服務：針對特定應用問題的建模、計算及分析；用戶端高性能計算系統構建；用戶技術培訓。

    ●研發服務：承接國家和上海網格和并行計算相關研發任務；用戶并行計算應用開發和企業計算平臺開發。

    上海超級計算中心用戶目前主要來自科研領域，工業領域主要是使用我們的軟件。人員組織方面五個技術部門共有技術人員50多人。

上海超級計算中心用戶情況（按用戶使用機時統計）

三、工業工程綜合應用情況

    工業服務方面，上海超級計算中心與一些軟件廠商有密切的合作，通過計算資源對軟件效率進行提速。特別是云計算興起以來，我們也在和軟件供應商探討一種共同服務的模式。

應用軟件LS-DYNA加速比

    此外，還和工業企業進行合作提供計算服務，涉及行業包括大飛機研發、核電工程設計、汽車研發仿真分析，企業設備優化改造和市政工程等。

對上海工業創新和國家重大工程的支持

    借此機會歡迎大家到上海超級計算中心體驗，改變計算模式，提高資源利用率。總的來說上海超級計算中心屬于政府投資的公共服務中心，大量的建設成本由政府承擔，對用戶而言，上海超算中心的資源價格相對來說非常低，而且使用中心的資源，可以節約大量的軟硬件設備投資。

    根據上海超級計算中心副主任李根國博士在2013第九屆中國制造業產品創新數字化國際峰會的發言整理而成，已經本人確認！

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本文標題：基于超級計算平臺的工程綜合應用

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