高性能計(jì)算機(jī)的能力未能很好地融入到支撐企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的環(huán)境之中。

　　新一代信息通訊技術(shù)、智能科學(xué)技術(shù)與制造技術(shù)的深度融合，引發(fā)了制造業(yè)制造模式、制造手段、生態(tài)系統(tǒng)等的重大變革。作為國(guó)計(jì)民生和國(guó)家安全的重要基石，制造業(yè)正面臨著上述變革帶來(lái)的諸多挑戰(zhàn)。

　　面對(duì)挑戰(zhàn)，各國(guó)紛紛制定國(guó)家制造計(jì)劃。美國(guó)的“國(guó)家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃”、德國(guó)的“工業(yè)4.0計(jì)劃”、英國(guó)的“智能制造計(jì)劃”及“高價(jià)值制造計(jì)劃”、法國(guó)的“未來(lái)智能工廠計(jì)劃”、歐盟的“智能制造系統(tǒng)2020計(jì)劃”以及日本的“2015年版制造業(yè)白皮書(shū)”都對(duì)遭遇的類(lèi)似我國(guó)制造業(yè)的挑戰(zhàn)作出回應(yīng)。

　　“為實(shí)現(xiàn)我國(guó)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，國(guó)家已經(jīng)制定‘中國(guó)制造2025’行動(dòng)綱領(lǐng)，而在產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新過(guò)程中，占據(jù)關(guān)鍵核心地位的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和優(yōu)化，都離不開(kāi)基于高性能計(jì)算的模擬仿真與數(shù)據(jù)處理。”近日，在無(wú)錫舉辦的第247場(chǎng)中國(guó)工程科技論壇上，中國(guó)工程院院士陳左寧表示，超級(jí)計(jì)算機(jī)與先進(jìn)制造兩個(gè)領(lǐng)域亟須解決目前存在的關(guān)鍵問(wèn)題、有待打通的關(guān)鍵技術(shù)路線以及其他相關(guān)限制因素，迎接“互聯(lián)網(wǎng)+”與“人工智能+”時(shí)代的變革。

　　隨著我國(guó)相繼提出“‘互聯(lián)網(wǎng)+’行動(dòng)計(jì)劃”、“中國(guó)制造2025發(fā)展戰(zhàn)略”，《國(guó)務(wù)院關(guān)于深化制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》等，我國(guó)智慧制造業(yè)的發(fā)展逐漸提上日程。

　　2009年，中國(guó)工程院院士李伯虎主導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)提出“云制造”的理念并開(kāi)始以網(wǎng)絡(luò)化、服務(wù)化為主要特征的云制造的研究與實(shí)踐。經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，云制造已經(jīng)由1.0時(shí)代步入“智慧云制造”的2.0時(shí)代。

　　基于泛在網(wǎng)絡(luò)，智慧云制造借助新興的（大）制造技術(shù)、信息通信技術(shù)、智能科學(xué)技術(shù)及制造應(yīng)用領(lǐng)域技術(shù)等四類(lèi)技術(shù)深度融合的智能化技術(shù)手段，構(gòu)成以用戶(hù)為中心、統(tǒng)一經(jīng)營(yíng)的服務(wù)云，進(jìn)而優(yōu)質(zhì)地完成制造全生命周期的活動(dòng)。

　　李伯虎表示，在智慧云制造體系中，用戶(hù)通過(guò)智慧終端及智慧云制造服務(wù)平臺(tái)便能隨時(shí)隨地按需獲取智慧制造資源與能力，對(duì)制造全系統(tǒng)、全產(chǎn)業(yè)鏈中的人、機(jī)、物、環(huán)境、信息進(jìn)行自主智慧的感知、互聯(lián)、協(xié)同、學(xué)習(xí)、分析、認(rèn)知、決策、控制與執(zhí)行。智慧云制造促使制造全系統(tǒng)及全生命周期活動(dòng)中的人/組織、經(jīng)營(yíng)管理、技術(shù)設(shè)備（三要素）及信息流、物流、資金流、知識(shí)流、服務(wù)流（五流）實(shí)現(xiàn)集成優(yōu)化，是“互聯(lián)網(wǎng)+”與“人工智能+”時(shí)代的一種智能制造模式、手段和業(yè)態(tài)，是云計(jì)算的落地和拓展。

　　智慧制造業(yè)的快速發(fā)展要求相關(guān)支撐技術(shù)的進(jìn)一步跟進(jìn)，但是，我國(guó)制造業(yè)領(lǐng)域的高性能計(jì)算機(jī)卻嚴(yán)重滯后。陳左寧表示，在科技部高性能計(jì)算專(zhuān)項(xiàng)的持續(xù)支持下，我國(guó)的高性能計(jì)算硬件平臺(tái)已有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心的“神威·太湖之光”超算系統(tǒng)，首次突破每秒十億億次的峰值運(yùn)算速度，是全球最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)。但是，“與國(guó)產(chǎn)高性能硬件技術(shù)的飛速發(fā)展相比較，面向先進(jìn)制造領(lǐng)域的工業(yè)設(shè)計(jì)軟件發(fā)展卻嚴(yán)重滯后”。

　　“航空工業(yè)、船舶工業(yè)、先進(jìn)軌道交通、電子設(shè)計(jì)、汽車(chē)制造、新材料、生物醫(yī)藥、新能源等行業(yè)，仍嚴(yán)重依賴(lài)于外國(guó)公司的商業(yè)軟件，在計(jì)算規(guī)模及計(jì)算精度上受到諸多限制，無(wú)法支撐相應(yīng)企業(yè)進(jìn)行開(kāi)創(chuàng)性的研發(fā)工作。”陳左寧表示，目前，高性能計(jì)算機(jī)的能力未能很好地融入到支撐企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的環(huán)境之中。

　　中國(guó)工程院院士尤政表示，制造業(yè)的升級(jí)換代依賴(lài)于以相應(yīng)領(lǐng)域科學(xué)理論為基礎(chǔ)的數(shù)值模擬與仿真，而超級(jí)計(jì)算機(jī)的并行處理能力，則是數(shù)值模擬與仿真應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。“神威·太湖之光的問(wèn)世，為我國(guó)先進(jìn)制造的研究提供了巨大的契機(jī)，也為兩個(gè)學(xué)科的進(jìn)一步交叉與融合提供了重大的機(jī)遇”。

　　對(duì)此，李伯虎表示，“新技術(shù)革命和新產(chǎn)業(yè)變革正蓄勢(shì)待發(fā)，‘創(chuàng)新、綠色、開(kāi)放、共享、個(gè)性’是‘互聯(lián)網(wǎng)+’和‘人工智能+’的時(shí)代需求，超算技術(shù)已經(jīng)成為智慧制造云建設(shè)與運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)，是智慧制造云實(shí)現(xiàn)智慧化的重要組成部分。”但是，智慧制造云也對(duì)超算技術(shù)構(gòu)成了一定的挑戰(zhàn)，這首先表現(xiàn)為智慧制造云對(duì)超算技術(shù)的應(yīng)用需求。

　　虛擬樣機(jī)工程是這種應(yīng)用需求的重要內(nèi)容，復(fù)雜產(chǎn)品虛擬樣機(jī)需要專(zhuān)門(mén)的支撐軟件進(jìn)行異構(gòu)集成，而且需要龐大的計(jì)算能力進(jìn)行并行優(yōu)化。智慧制造云對(duì)超算技術(shù)的應(yīng)用需求還包括大數(shù)據(jù)的智能處理、云服務(wù)、人工智能等問(wèn)題。

　　李伯虎表示，智慧制造云數(shù)據(jù)體量巨大，以典型智能工廠項(xiàng)目工控網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為例，一個(gè)傳感器每秒產(chǎn)生8000個(gè)數(shù)據(jù)包，網(wǎng)絡(luò)中超1萬(wàn)個(gè)傳感器，每秒產(chǎn)生800MB的傳感數(shù)據(jù)，每月產(chǎn)生的傳感數(shù)據(jù)為2.5TB。如此龐大的傳感數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、并發(fā)處理要求極高，而且，這些數(shù)據(jù)產(chǎn)生速度快，目前的智慧制造云運(yùn)行中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)從PB至EB級(jí)不等，并呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，從這些海量的數(shù)據(jù)中提取數(shù)據(jù)速度的快慢決定了智慧制造云平臺(tái)提供服務(wù)的效率，也對(duì)超級(jí)計(jì)算提出了較高的要求。

　　此外，云服務(wù)需要制造資源的虛擬化與服務(wù)化，為用戶(hù)提供按需動(dòng)態(tài)組合的多類(lèi)制造服務(wù)環(huán)境和高性能、安全可靠的協(xié)同制造運(yùn)行環(huán)境，提供以用戶(hù)為中心的分布、協(xié)同、交互的制造工作模式。“智慧制造云”場(chǎng)景要求制造能力的海量接入，形成擁有海量制造節(jié)點(diǎn)的制造云，具有復(fù)雜智能系統(tǒng)的一系列類(lèi)型特點(diǎn)，需要以深度學(xué)習(xí)為代表的人工智能引擎支持系統(tǒng)自主智能地進(jìn)行“感知—協(xié)同—學(xué)習(xí)—分析—決策—執(zhí)行”，涉及到處理人工智能的問(wèn)題。這些都是超級(jí)計(jì)算與先進(jìn)制造協(xié)同發(fā)展中面臨的挑戰(zhàn)。

　　李伯虎介紹道，這種挑戰(zhàn)還表現(xiàn)在面向智慧制造云的超算技術(shù)研究上，包括面向智慧制造云的建模理論與方法，面向智慧制造云的超算系統(tǒng)技術(shù)，面向智慧制造云的超算系統(tǒng)應(yīng)用工程技術(shù)。

　　利用超算行業(yè)的計(jì)算優(yōu)勢(shì)為中國(guó)制造的創(chuàng)新升級(jí)提供基礎(chǔ)支撐和服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)從制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變，是時(shí)代的需求也是趨勢(shì)所在。李伯虎表示，要從技術(shù)、應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)三個(gè)方向進(jìn)行面向智慧制造云的超級(jí)計(jì)算的研究和探索。

　　李伯虎認(rèn)為，在技術(shù)方面，要重視超算技術(shù)基礎(chǔ)理論、算法、系統(tǒng)問(wèn)題的持續(xù)研究，如嵌入式超算硬件等；重視研究超算技術(shù)與信息通信技術(shù)、人工智能技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)與制造領(lǐng)域技術(shù)等多種技術(shù)的深度融合；重視研究面向用戶(hù)的超算云服務(wù)技術(shù)；重視基于超算技術(shù)的制造業(yè)全生命周期的新技術(shù)研究，如基于超算技術(shù)的CPS技術(shù)等；重視安全技術(shù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)估指標(biāo)體系的技術(shù)研究。

　　“在應(yīng)用方面，要突出制造特色與行業(yè)特點(diǎn)；突出問(wèn)題為導(dǎo)向；突出基于超算技術(shù)的智慧云制造運(yùn)行的模式、手段和業(yè)態(tài)的變革；突出制造‘三要素’‘五流’的綜合集成化、優(yōu)化和智慧化。”李伯虎表示，要融合擴(kuò)展現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)化建模與仿真技術(shù)、云計(jì)算、服務(wù)計(jì)算，以及虛擬化、高性能計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)。

　　產(chǎn)業(yè)方面，李伯虎建議，要加強(qiáng)面向智慧制造云的超算技術(shù)工具集和平臺(tái)的研發(fā)，加強(qiáng)面向智慧制造云系統(tǒng)的構(gòu)建與運(yùn)行，加強(qiáng)面向智慧制造云的超算云數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)服務(wù)。