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国家超算互联网,将助工业仿真走向“算力”突破

中国工业报  |  2023年09月01日
“国产工业仿真软件将有望在高性能CAE、CFD软件,以及基于AI的AICAE、AICFD软件领域取得突破,而未来国家超算互联网将为上述软件创新发展提供算力等创新底座保障。”专家在8月25日举行的2023全国高性能计算学术年会(CCF HPC China 2023)上说。

       “国产工业仿真软件将有望在高性能CAE、CFD软件,以及基于AI的AICAE、AICFD软件领域取得突破,而未来国家超算互联网将为上述软件创新发展提供算力等创新底座保障。”专家在8月25日举行的2023全国高性能计算学术年会(CCF HPC China 2023)上说。

       国家高性能计算机工程技术研究中心常务副主任何铁宁在年会上指出,从“中国制造”向“中国创造”转变过程中,对工业仿真的需求越来越大。而工业仿真数量多、种类广,各种需求加在一起有很多。满足这些需求,是国家超算互联网建成后的职责。

       工业软件是现代工业之“魂”,工业仿真是工业软件的核心组成,其应用高度依赖高性能计算。国家超算互联网作为超算的一种新型组织方式,建成后在满足不断增加的工业仿真需求的同时,对高性能计算产业的进一步发展将起到重要促进作用。

       以互联网思维运营超算中心

       超算(超级计算机)是一种高性能计算(High Performance Computing,HPC)集群,集群有众多计算节点,通常由大量的处理器、高速互联网络和大容量存储器等组成,具备强大的计算功能。超算主要用于处理复杂的科学计算、模拟和大规模数据处理等任务。

       以超算为主要手段的高性能计算通常运行复杂的科学模型、大规模的数值模拟和数据分析等任务,以应对科学、工程、商业和其他领域中日益增长的计算需求,涉及复杂的模拟、建模、仿真、优化和数据分析等应用。

       超算是高性能计算的“大国重器”,全面支撑科学发现、技术创新、产业革命。经过多年努力,我国已建设数十个国家级超算中心,成为国家算力基础设施的重要组成部分。

       超算互联网,就是以互联网的思维运营超算中心,连接产业生态中算力供给、应用开发、运营服务、用户等各方能力和资源,构建一体化超算算力网络和服务平台。其重要目标是紧密连接供需双方,通过市场化的运营和服务体系,实现算力资源统筹调度,降低超算应用门槛,并带动计算技术向更高水平发展,推动自主核心软硬件技术深度应用,辐射带动自主可控产业生态的发展与成熟。

       今年4月17日,科技部高新司在天津组织召开国家超算互联网工作启动会,22家单位在会上发起成立国家超算互联网联合体。这意味着国家超算互联网形成正式工作体系,通过超算互联网的建设,构造超算自主生态体系,打造国家算力底座,促进超算算力一体化运营。目前,超算互联网已有超过35家单位入驻、近百家单位递交加入申请。

       何铁宁说:“超算互联网希望打造应用丰富、用户聚集、供需对接的(算力)应用商城。通过这个平台更好的把生态链接在一起,给用户提供更好的服务。因此,是一个包括研发、市场、运营、服务等全生态链的应用体系。”

       促进工业仿真软硬件可持续发展

       当前,软件定义制造、软件定义工业品已成趋势。在这个过程中,工业仿真作为工业制造皇冠上的“明珠”,其应用一方面面临软件自主不足的问题,另一方面也受到高性能计算算力的掣肘。

       从硬件层面,高性能计算的发展已基本达到国际先进水平,异构体系成为新一代高性能计算的主流。

       从软件层面,研发设计类工业软件需求旺盛,但自主率严重不足。而超算互联网所构建的国产硬件、软件、编程环境,将加速国产CAD、CAE等软件的创新与发展,进一步扩大国产工业仿真软件市场规模。

       传统上,超算中心有三大应用,分别是科学计算、工业计算、智能计算。其中,应用最多的就是工业仿真、工业计算。

       在国内某汽车主机厂,其搭建的汽车工业仿真计算应用平台,运行前后处理、CFD、计算求解等在内的众多软件应用,支撑企业从概念设计、详细设计到虚拟仿真、实验验证等一系列数字化产品设计全周期。结合超算互联网,该企业已经无需购置新的本地算力资源,便可实现算力的弹性配置。

       目前,超算互联网已初步具备对众多工业仿真设计软件的支持能力,这将使得面向工业仿真领域的算力资源变得更加普惠,进一步推动工业设计软件从“仿真”向“逼真”升级演进。

       未来,国产工业仿真软件将有望在对底层技术相对依赖少的CAE、CFD软件,支持大量核心的高性能CAE、CFD软件,以及基于AI新技术的AICAE、AICFD软件三方面取得突破,追上世界一流梯队。而在此过程中,超算互联网则可提供强劲算力等创新支持,并赋能国产工业仿真软件的孵化、普及。

       “超算是工业仿真的算力底座。超算互联网是促进软硬件可持续发展,建立完整生态重要途径。”何铁宁说。

       实现工业仿真“一站式”“自助式”服务

       随着以大数据、人工智能为代表的新一代信息技术迅猛发展,全社会对算力提出了更高要求。超算互联网是加强全国超算资源统筹协调,应对算力设施分布不均衡、接口不统一、应用软件自主研发和推广不足等问题的重要举措。

       从传统的销售获客向电商迎客转变,是超算中心用户获取的重大变化。建设半年来,超算互联网已初步建立了应用商城和应用社区,初步形成了市场化的运营和服务体系。不仅部分客户通过网络直接下单,通过社区也已产生撮合交易。

       “把原来分散在不同地方干的事情现在放在一起干,这就是超算互联网和传统超算中心不一样的地方。原来只是算,现在把算的上游、下游连起来了。”何铁宁总结说。

       当前,新一轮科技革命和产业革命的影响正在显现。以数字化转型为重要路径,以数字化、智能化、绿色化、高端化为重要特征的新型工业化不断取得新突破新成效。算力为数字经济和实体经济的融合发展构筑了稳固的底座,算力服务成为加快推进新型工业化的强力引擎。

       从逆向工程到正向设计,从局部应用到产品全生命周期,工业仿真全过程需要大量的高性能计算,这正是新型工业化内涵的一大体现。更重要的是,未来基于超算互联网,量大面广的中小企业将在一个平台获得工业仿真工具、算力、人才等资源的“一站式”“自助式”服务,轻装上阵。

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 编辑:崔蕾

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