face="Arial" sty 公共計算是一種高端的科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)手段，它對經(jīng)濟的影響正在擴大。在國際金融危機下，推動公共計算平臺的建設(shè)對提升企業(yè)競爭力有深遠意義。
公共計算平臺作為一個城市現(xiàn)代化發(fā)展水平的重要標(biāo)志，能串起產(chǎn)業(yè)鏈的各環(huán)節(jié)，讓更多的人力資源、資金、技術(shù)更快地流動起來。它可帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，是區(qū)域經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。
公共計算平臺實現(xiàn)各方共贏
高性能計算機系統(tǒng)可為工業(yè)、商業(yè)、政府決策支持等計算密集型應(yīng)用和數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用提供快速、精確、海量的數(shù)據(jù)處理平臺，因此它具有不可替代的優(yōu)勢。當(dāng)前，高性能計算機系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用在許多領(lǐng)域，如情報分析、信號和圖像處理、自動目標(biāo)識別以及武器系統(tǒng)集成模擬等國防應(yīng)用領(lǐng)域，氣象氣候、地球物理、空間物理、天文物理、高能物理、粒子物理、凝聚態(tài)物理、加速器物理、生命科學(xué)、材料設(shè)計和模擬、系統(tǒng)科學(xué)、人工智能以及醫(yī)學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域，航空航天、艦船、能源、電子以及電氣等需要計算流體力學(xué)的領(lǐng)域，有限元分析、電磁分析、多場耦合分析以及系統(tǒng)性能分析等工程產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域，金融數(shù)值模擬、商業(yè)數(shù)據(jù)挖掘以及物流系統(tǒng)規(guī)劃等商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，傳染病擴散、社會動力學(xué)以及宏觀經(jīng)濟學(xué)等社會學(xué)研究領(lǐng)域，環(huán)境保護與生態(tài)整治對策分析、城鄉(xiāng)建設(shè)與居住環(huán)境規(guī)劃、城市電磁污染分析、減災(zāi)防災(zāi)決策支持、人口普查、人口預(yù)測、人口規(guī)劃、城市產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展規(guī)律和機制模擬、城市交通規(guī)劃與優(yōu)化、城市零售等服務(wù)網(wǎng)點規(guī)劃以及城市不同時間/空間尺度上的形態(tài)演變等政府決策支持應(yīng)用領(lǐng)域。
公共計算模式是一種最好的高性能計算應(yīng)用及運營模式。首先，公共計算平臺實現(xiàn)了資源的集中，可以把更多的科研工作者從繁瑣復(fù)雜的維護工作中解脫出來；其次，公共計算平臺使得計算資源保持較高的利用率，節(jié)約社會整體投資；再次，公共計算平臺需要多學(xué)科知識的交叉融合，它可作為現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的載體，串起產(chǎn)業(yè)鏈中不同的環(huán)節(jié)，促進業(yè)界開展廣泛合作，最終形成各方共贏的局面。
發(fā)達國家已形成良性循環(huán)
在過去10年中，高性能計算應(yīng)用領(lǐng)域正從科學(xué)計算領(lǐng)域向商業(yè)計算以及信息化建設(shè)領(lǐng)域拓展，它的應(yīng)用越來越廣，普及程度越來越高，使用者也從專家型研究人員向普通用戶拓展。從2008年11月公布的全球高性能計算機500強排行榜中提到的應(yīng)用情況看，排在前10名的應(yīng)用領(lǐng)域分別為科研、金融、地球物理、半導(dǎo)體、服務(wù)、軟件、后勤服務(wù)、硬件、信息處理服務(wù)以及能源。這些應(yīng)用總共占用了311臺高性能計算機，占總數(shù)的62.2%。當(dāng)前，為了解決高性能計算機所面臨的擴展性、可靠性、功耗、均衡性、可編程性以及管理復(fù)雜性等挑戰(zhàn)，業(yè)界正在推動高效能、多核、虛擬化等諸多技術(shù)的發(fā)展，一場在全球范圍內(nèi)的高性能計算平民化運動已經(jīng)拉開帷幕，我們也稱之為“泛高性能計算時代”。
從全球范圍看，公共計算平臺在發(fā)達國家有大量部署，其中美國數(shù)量最多。2008年11月公布的全球高性能計算機 500強排行榜顯示，58.2%的機器安裝在美國，66%的總計算能力由美國掌控。之后是英國，擁有9%的機器和5.4%的總計算能力。
在美國，政府機構(gòu)是公共計算平臺建設(shè)的主要支持者。目前在美國形成的最知名的超級計算中心包括美國圣地亞哥超級計算中心(SDSC)、美國國家超級計算應(yīng)用中心(NCSA)、美國匹茲堡超級計算中心(PSC)、美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室(LLNL)、美國阿貢國家實驗室(ANL)以及美國橡樹嶺國家實驗室(ORNL)等。
在歐盟，每一期歐盟研究與技術(shù)開發(fā)框架項目中，均對高性能計算投入巨資。英國是歐洲最大的超級計算使用者，主要有愛丁堡并行計算中心(EPCC)和曼徹斯特大學(xué)學(xué)術(shù)研究計算服務(wù)設(shè)施中心(CSAR)。德國的超級計算機裝機數(shù)量基本與英國相當(dāng)，3個國家級超級計算中心分別是斯圖加特大學(xué)高性能計算中心(HLRS)、約翰·馮·諾依曼計算研究所(NIC)以及慕尼黑萊普尼茨計算中心(LRZ)。法國緊隨德國和英國之后，最大的超級計算機由法國原子能委員會運行。其他歐洲國家擁有的超級計算中心數(shù)目較少。總體來說，歐洲的超級計算中心在設(shè)施、運營模式、客戶支持以及應(yīng)用領(lǐng)域等方面均有很多特色。
日本較大的超級計算中心有日本地球模擬器中心、日本物理與化學(xué)研究所(RIKEN)、日本國立先進工業(yè)科技研究所以及日本國家宇航實驗室(JAXA)建立的中心。
當(dāng)前，各發(fā)達國家對高性能計算領(lǐng)域的科研和產(chǎn)業(yè)投入力度巨大，而且投入具有持續(xù)性，時間跨度長，因此這些國家在高性能計算科研與技術(shù)方面具有良好的基礎(chǔ)，積累了豐富的經(jīng)驗，集聚了一批專業(yè)人才。而且，高性能計算對這些國家經(jīng)濟建設(shè)的貢獻度也在不斷提高，公共計算的發(fā)展在這些國家形成了良性循環(huán)。
公共計算平臺推動企業(yè)創(chuàng)新
產(chǎn)品研制能力是企業(yè)競爭力的根本，也是企業(yè)創(chuàng)新的最大難點。高性能計算廣泛應(yīng)用在性能仿真、加工工藝分析、裝配工藝分析、模具設(shè)計、機械零部件設(shè)計與性能分析以及電磁場模擬等領(lǐng)域，對產(chǎn)品研制具有重要意義。
在機電產(chǎn)品研制過程中，一方面，基于高性能計算平臺的CAD(計算機輔助設(shè)計)/CAE(計算機輔助工程)/CAM(計算機輔助制造)技術(shù)能縮短產(chǎn)品升級換代周期，降低企業(yè)設(shè)計與制造成本，并能提高產(chǎn)品性能，這些都直接關(guān)系到企業(yè)產(chǎn)品研制能力。另一方面，高性能計算資源為各種規(guī)模的企業(yè)提供虛擬產(chǎn)品設(shè)計與性能仿真的共享平臺，依托高性能計算資源和功能強大的仿真應(yīng)用軟件，采用數(shù)字仿真、數(shù)值模擬和虛擬產(chǎn)品性能分析技術(shù)，企業(yè)可以優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，從而實現(xiàn)研發(fā)水平的提升。
公共計算平臺對推動高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有深遠的意義。高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制高點在于高新技術(shù)產(chǎn)品的研發(fā)能力，在新材料設(shè)計、生物工程、新醫(yī)藥以及環(huán)保與資源綜合利用等方面，高性能計算可以發(fā)揮巨大作用。如基于高性能計算的材料科學(xué)軟件能提供全面完善的模擬環(huán)境，可幫助研究人員構(gòu)建、顯示和分析分子及表面結(jié)構(gòu)模型，并研究、預(yù)測材料的相關(guān)特性；基于高性能計算的生物信息學(xué)可以揭示基因組信息結(jié)構(gòu)及遺傳語言的根本規(guī)律，這些為藥物創(chuàng)新和開發(fā)提供了關(guān)鍵信息，可幫助研究人員全面了解生物分子的結(jié)構(gòu)與功能，在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能關(guān)系、生物分子模擬與計算、基于靶點結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計、生物分子核磁共振、功能基因組及蛋白質(zhì)組等領(lǐng)域均可廣泛應(yīng)用。
公共計算平臺作為現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的創(chuàng)新載體之一，必將為企業(yè)自主創(chuàng)新的發(fā)展推波助瀾。互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)融合是一種必然趨勢，而3G是三網(wǎng)融合的重要切入點。網(wǎng)絡(luò)的融合和發(fā)展，將有力促進新計算模式、新服務(wù)模式的形成和發(fā)展。按照互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的長尾定律，20%的需求有較大的經(jīng)濟規(guī)模，而80%的需求具有多樣性，單個應(yīng)用對資源的需求較少，但用戶量大，個性化程度高。在SOA(面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu))、云計算等相關(guān)技術(shù)的驅(qū)動下，公共計算平臺可以為每個需求打造虛擬應(yīng)用，開創(chuàng)SaaS(軟件即服務(wù))、PaaS(平臺服務(wù)化)、基礎(chǔ)設(shè)施外包托管和服務(wù)外包新模式是一種必然。
推動公共計算平臺的建設(shè)也是工業(yè)與信息化融合的必然選擇。基于諾蘭(Nolan)模型和米歇(Mische)模型，城市信息化發(fā)展成熟度模型分為五個階段，即初始階段、擴散階段、整合階段、融合階段以及成熟階段。當(dāng)前我國大部分大中型城市信息化的發(fā)展還處于融合階段的早期，該階段的普遍特點是城市經(jīng)濟社會發(fā)展從工業(yè)化、信息化并舉向工業(yè)化、信息化融合演進，信息化從局部建設(shè)向融合與共享推進。信息化作為戰(zhàn)略工具，可以優(yōu)化各種業(yè)務(wù)的流程，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)業(yè)務(wù)在統(tǒng)一公共計算平臺上運行的目標(biāo)。公共計算平臺實現(xiàn)了資源集中共享，有利于構(gòu)建規(guī)模龐大的基礎(chǔ)科技平臺，從而提升科技宏觀管理水平。
中國公共平臺建設(shè)要加強
目前，在中國公共計算平臺建設(shè)方面，除了兩大已建成的超級計算中心(中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心、上海超級計算中心)之外，廣州、成都、福州、蘭州均已在建或建成中小規(guī)模的區(qū)域公共計算平臺。深圳和天津地方政府正在籌建千萬億次的超級計算中心。其他省市的公共計算平臺在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、配套服務(wù)、運行機制上還沒有得到系統(tǒng)的發(fā)展。
當(dāng)前中國公共計算平臺的建設(shè)存在如下問題：首先，地域分布不均勻。這種資源分布的不均勻性造成兩難的局面：一方面有需求的用戶難以獲得資源，另一方面寶貴的資源面臨閑置和浪費的境遇。其次，公共計算平臺的建設(shè)缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃和功能定位，各超級計算中心隸屬于不同的部門，相關(guān)經(jīng)濟發(fā)達區(qū)域存在重復(fù)投資建設(shè)的問題，部分公共計算平臺服務(wù)功能定位模糊，沒有特定的優(yōu)勢學(xué)科領(lǐng)域。再次，公共計算平臺沒有承擔(dān)交叉學(xué)科領(lǐng)域研究服務(wù)的職能。公共計算平臺應(yīng)當(dāng)承擔(dān)起計算物理、計算化學(xué)、生物計算、社會計算及工業(yè)計算等交叉學(xué)科領(lǐng)域的教育責(zé)任。最后，公共計算平臺尚未承載完善中國高性能計算產(chǎn)業(yè)鏈的重任。公共計算平臺直接服務(wù)于終端用戶，能夠具體了解用戶的需求、應(yīng)用的特征以及技術(shù)發(fā)展趨勢。公共計算平臺也是高性能計算軟硬件廠商的主要用戶，公共計算平臺作為整個產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，必須維持整個產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)同發(fā)展，包括硬件、軟件、算法以及政策規(guī)范等諸多方面。
可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略對區(qū)域經(jīng)濟體的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和科技水平提出了更高的要求。區(qū)域經(jīng)濟體迫切需要加強知識創(chuàng)新，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級，通過整合其他方面的優(yōu)勢資源，推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為了更好地滿足這些需求，公共計算平臺可以為跨行業(yè)、跨學(xué)科合作發(fā)展提供一個高標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代化公共開放平臺、科普教育平臺、科學(xué)研究平臺以及決策支持平臺，推動區(qū)域社會經(jīng)濟建設(shè)和行業(yè)發(fā)展，培育新的區(qū)域社會經(jīng)濟增長點，從而推動民族傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新。
