公共計(jì)算平臺作為一個(gè)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(jì)效益和社會效益，是區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。
公共計(jì)算平臺實(shí)現(xiàn)各方共贏
高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可為工業(yè)、商業(yè)、政府決策支持等計(jì)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用在許多領(lǐng)域，如情報(bào)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(jì)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(jì)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(jì)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(kuò)散、社會動力學(xué)以及宏觀經(jīng)濟(jì)學(xué)等社會學(xué)研究領(lǐng)域，環(huán)境保護(hù)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(jì)發(fā)展規(guī)律和機(jī)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(diǎn)規(guī)劃以及城市不同時(shí)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(jì)算模式是一種最好的高性能計(jì)算應(yīng)用及運(yùn)營模式。首先，公共計(jì)算平臺實(shí)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(hù)工作中解脫出來；其次，公共計(jì)算平臺使得計(jì)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(jì)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(jìn)業(yè)界開展廣泛合作，最終形成各方共贏的局面。
發(fā)達(dá)國家已形成良性循環(huán)
在過去10年中，高性能計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域正從科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域向商業(yè)計(jì)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(jì)算機(jī)500強(qiáng)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(jì)算機(jī)，占總數(shù)的62.2%。當(dāng)前，為了解決高性能計(jì)算機(jī)所面臨的擴(kuò)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(jì)算平民化運(yùn)動已經(jīng)拉開帷幕，我們也稱之為“泛高性能計(jì)算時(shí)代”。
從全球范圍看，公共計(jì)算平臺在發(fā)達(dá)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(jì)算機(jī) 500強(qiáng)排行榜顯示，58.2%的機(jī)器安裝在美國，66%的總計(jì)算能力由美國掌控。之后是英國，擁有9%的機(jī)器和5.4%的總計(jì)算能力。
在美國，政府機(jī)構(gòu)是公共計(jì)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(jì)算中心包括美國圣地亞哥超級計(jì)算中心(SDSC)、美國國家超級計(jì)算應(yīng)用中心(NCSA)、美國匹茲堡超級計(jì)算中心(PSC)、美國勞倫斯·利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)、美國阿貢國家實(shí)驗(yàn)室(ANL)以及美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室(ORNL)等。
在歐盟，每一期歐盟研究與技術(shù)開發(fā)框架項(xiàng)目中，均對高性能計(jì)算投入巨資。英國是歐洲最大的超級計(jì)算使用者，主要有愛丁堡并行計(jì)算中心(EPCC)和曼徹斯特大學(xué)學(xué)術(shù)研究計(jì)算服務(wù)設(shè)施中心(CSAR)。德國的超級計(jì)算機(jī)裝機(jī)數(shù)量基本與英國相當(dāng)，3個(gè)國家級超級計(jì)算中心分別是斯圖加特大學(xué)高性能計(jì)算中心(HLRS)、約翰·馮·諾依曼計(jì)算研究所(NIC)以及慕尼黑萊普尼茨計(jì)算中心(LRZ)。法國緊隨德國和英國之后，最大的超級計(jì)算機(jī)由法國原子能委員會運(yùn)行。其他歐洲國家擁有的超級計(jì)算中心數(shù)目較少?？傮w來說，歐洲的超級計(jì)算中心在設(shè)施、運(yùn)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(jì)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(jìn)工業(yè)科技研究所以及日本國家宇航實(shí)驗(yàn)室(JAXA)建立的中心。
當(dāng)前，各發(fā)達(dá)國家對高性能計(jì)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(shí)間跨度長，因此這些國家在高性能計(jì)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(yàn)，集聚了一批專業(yè)人才。而且，高性能計(jì)算對這些國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的貢獻(xiàn)度也在不斷提高，公共計(jì)算的發(fā)展在這些國家形成了良性循環(huán)。
公共計(jì)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(diǎn)。高性能計(jì)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(jì)、機(jī)械零部件設(shè)計(jì)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(jī)電產(chǎn)品研制過程中，一方面，基于高性能計(jì)算平臺的CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))/CAE(計(jì)算機(jī)輔助工程)/CAM(計(jì)算機(jī)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(jì)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(jì)算資源為各種規(guī)模的企業(yè)提供虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)與性能仿真的共享平臺，依托高性能計(jì)算資源和功能強(qiáng)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(jì)，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，從而實(shí)現(xiàn)研發(fā)水平的提升。
公共計(jì)算平臺對推動高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制高點(diǎn)在于高新技術(shù)產(chǎn)品的研發(fā)能力，在新材料設(shè)計(jì)、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(jì)算可以發(fā)揮巨大作用。如基于高性能計(jì)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(jì)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(jì)算、基于靶點(diǎn)結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計(jì)、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(jì)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(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)的融合和發(fā)展，將有力促進(jìn)新計(jì)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(jì)規(guī)模，而80%的需求具有多樣性，單個(gè)應(yīng)用對資源的需求較少，但用戶量大，個(gè)性化程度高。在SOA(面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu))、云計(jì)算等相關(guān)技術(shù)的驅(qū)動下，公共計(jì)算平臺可以為每個(gè)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(jì)算平臺的建設(shè)也是工業(yè)與信息化融合的必然選擇?；谥Z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(gè)階段，即初始階段、擴(kuò)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(diǎn)是城市經(jīng)濟(jì)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(jìn)，信息化從局部建設(shè)向融合與共享推進(jìn)。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(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)業(yè)務(wù)在統(tǒng)一公共計(jì)算平臺上運(yùn)行的目標(biāo)。公共計(jì)算平臺實(shí)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(qiáng)
目前，在中國公共計(jì)算平臺建設(shè)方面，除了兩大已建成的超級計(jì)算中心(中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心、上海超級計(jì)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(jì)算平臺。深圳和天津地方政府正在籌建千萬億次的超級計(jì)算中心。其他省市的公共計(jì)算平臺在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、配套服務(wù)、運(yùn)行機(jī)制上還沒有得到系統(tǒng)的發(fā)展。
當(dāng)前中國公共計(jì)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(fèi)的境遇。其次，公共計(jì)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(jì)算中心隸屬于不同的部門，相關(guān)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域存在重復(fù)投資建設(shè)的問題，部分公共計(jì)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(jì)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(jì)算平臺應(yīng)當(dāng)承擔(dān)起計(jì)算物理、計(jì)算化學(xué)、生物計(jì)算、社會計(jì)算及工業(yè)計(jì)算等交叉學(xué)科領(lǐng)域的教育責(zé)任。最后，公共計(jì)算平臺尚未承載完善中國高性能計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈的重任。公共計(jì)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(jì)算平臺也是高性能計(jì)算軟硬件廠商的主要用戶，公共計(jì)算平臺作為整個(gè)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，必須維持整個(gè)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(jì)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(jì)體迫切需要加強(qiáng)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(jì)算平臺可以為跨行業(yè)、跨學(xué)科合作發(fā)展提供一個(gè)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(jì)建設(shè)和行業(yè)發(fā)展，培育新的區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，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。
（轉(zhuǎn)載）
