為實現我國製造業的轉型升級，國家已經製定《中國製造2025》行動綱領，而在產業創新過程中，占據關鍵核心地位的產品設計和優化
，都離不開基於高性能計算的模擬仿真與數據處理。

高性能計算機的能力未能很好地融入到支撐企業創新發展的環境之中。圖片來源：百度圖片

新一代信息通訊技術、智能科學技術與製造技術的深度融合，引發了製造業製造模式
、製造手段
、生態係統等的重大變革。作為國計民生和國家安全的重要基石，製造業正麵臨著上述變革帶來的諸多挑戰。

麵對挑戰，各國紛紛製定國家製造計劃。美國的“國家製造業創新網絡計劃”

、德國的“工業4.0計劃”
、英國的“智能製造計劃”及“高價值製造計劃”

、法國的“未來智能工廠計劃”、歐盟的“智能製造係統2020計劃”以及日本的“2015年版製造業白皮書”都對遭遇的類似我國製造業的挑戰作出回應。

“為實現我國製造業的轉型升級
，國家已經製定‘中國製造2025’行動綱領，而在產業創新過程中，占據關鍵核心地位的產品設計和優化，都離不開基於高性能計算的模擬仿真與數據處理。”近日，在無錫舉辦的第247場中國工程科技論壇上，中國工程院院士陳左寧表示，超級計算機與先進製造兩個領域亟須解決目前存在的關鍵問題
、有待打通的關鍵技術路線以及其他相關限製因素，迎接“互聯網+”與“人工智能+”時代的變革。

製造業高性能計算機滯後

隨著我國相繼提出“‘互聯網+’行動計劃”、“中國製造2025發展戰略”，《國務院關於深化製造業與互聯網融合發展的指導意見》等，我國智慧製造業的發展逐漸提上日程。

2009年
，中國工程院院士李伯虎主導的研究團隊提出“雲製造”的理念並開始以網絡化、服務化為主要特征的雲製造的研究與實踐。經過幾年的發展，雲製造已經由1.0時代步入“智慧雲製造”的2.0時代。

基於泛在網絡
，智慧雲製造借助新興的（大）製造技術、信息通信技術

、智能科學技術及製造應用領域技術等四類技術深度融合的智能化技術手段
，構成以用戶為中心、統一經營的服務雲，進而優質地完成製造全生命周期的活動。

libohubiaoshi
，zaizhihuiyunzhizaotixizhong，yonghutongguozhihuizhongduanjizhihuiyunzhizaofuwupingtaibiannengsuishisuidianxuhuoquzhihuizhizaoziyuanyunengli，duizhizaoquanxitong、全產業鏈中的人
、機

、物
、環境、信息進行自主智慧的感知、互聯、協同、學習、分析、認知、決策
、控製與執行。智慧雲製造促使製造全係統及全生命周期活動中的人/組織
、經營管理、技術設備（三要素）及信息流、物流、資金流、知識流
、服務流（五流）實現集成優化

，是“互聯網+”與“人工智能+”時代的一種智能製造模式
、手段和業態，是雲計算的落地和拓展。

zhihuizhizaoyedekuaisufazhanyaoqiuxiangguanzhichengjishudejinyibugenjin，danshi
，woguozhizaoyelingyudegaoxingnengjisuanjiqueyanzhongzhihou。chenzuoningbiaoshi，zaikejibugaoxingnengjisuanzhuanxiangdechixuzhichixia
，woguodegaoxingnengjisuanyingjianpingtaiyiyoulechangzudejinbu。guojiachaojijisuanwuxizhongxinde“神威·太湖之光”超算係統，首次突破每秒十億億次的峰值運算速度，是全球最快的超級計算機。但是，“與國產高性能硬件技術的飛速發展相比較，麵向先進製造領域的工業設計軟件發展卻嚴重滯後”。

“航空工業、船舶工業
、先進軌道交通、電子設計、汽車製造、新材料、生物醫藥、新xin能neng源yuan等deng行xing業ye，仍reng嚴yan重zhong依yi賴lai於yu外wai國guo公gong司si的de商shang業ye軟ruan件jian

，在zai計ji算suan規gui模mo及ji計ji算suan精jing度du上shang受shou到dao諸zhu多duo限xian製zhi，無wu法fa支zhi撐cheng相xiang應ying企qi業ye進jin行xing開kai創chuang性xing的de研yan發fa工gong作zuo。”陳左寧表示，目前，高性能計算機的能力未能很好地融入到支撐企業創新發展的環境之中。

超級計算麵臨挑戰

zhongguogongchengyuanyuanshiyouzhengbiaoshi
，zhizaoyedeshengjihuandaiyilaiyuyixiangyinglingyukexuelilunweijichudeshuzhimoniyufangzhen
，erchaojijisuanjidebingxingchulinengli，zeshishuzhimoniyufangzhenyingyongdezhongyaojichu。“神威·太湖之光的問世
，為我國先進製造的研究提供了巨大的契機，也為兩個學科的進一步交叉與融合提供了重大的機遇”。

對此，李伯虎表示，“新技術革命和新產業變革正蓄勢待發，‘創新、綠色、開放、共享、個性’是‘互聯網+’和‘人工智能+’的時代需求，超算技術已經成為智慧製造雲建設與運行的關鍵技術，是智慧製造雲實現智慧化的重要組成部分。”但是，智慧製造雲也對超算技術構成了一定的挑戰，這首先表現為智慧製造雲對超算技術的應用需求。

虛xu擬ni樣yang機ji工gong程cheng是shi這zhe種zhong應ying用yong需xu求qiu的de重zhong要yao內nei容rong，複fu雜za產chan品pin虛xu擬ni樣yang機ji需xu要yao專zhuan門men的de支zhi撐cheng軟ruan件jian進jin行xing異yi構gou集ji成cheng，而er且qie需xu要yao龐pang大da的de計ji算suan能neng力li進jin行xing並bing行xing優you化hua。智zhi慧hui製zhi造zao雲yun對dui超chao算suan技ji術shu的de應ying用yong需xu求qiu還hai包bao括kuo大da數shu據ju的de智zhi能neng處chu理li、雲服務、人工智能等問題。

李伯虎表示，智慧製造雲數據體量巨大
，以典型智能工廠項目工控網絡數據存儲為例，一個傳感器每秒產生8000個數據包，網絡中超1萬個傳感器，每秒產生800MB的傳感數據，每月產生的傳感數據為2.5TB。如此龐大的傳感數據對數據存儲、並發處理要求極高，而且，這些數據產生速度快
，目前的智慧製造雲運行中產生的數據從PB至EBjibudeng，bingchengxianzengchangqushi，congzhexiehailiangdeshujuzhongtiqushujusududekuaimanjuedinglezhihuizhizaoyunpingtaitigongfuwudexiaolv，yeduichaojijisuantichulejiaogaodeyaoqiu。

此外
，雲服務需要製造資源的虛擬化與服務化
，為用戶提供按需動態組合的多類製造服務環境和高性能、安全可靠的協同製造運行環境，提供以用戶為中心的分布、協同、交互的製造工作模式。“智慧製造雲”場(chang)景(jing)要(yao)求(qiu)製(zhi)造(zao)能(neng)力(li)的(de)海(hai)量(liang)接(jie)入(ru)
，形(xing)成(cheng)擁(yong)有(you)海(hai)量(liang)製(zhi)造(zao)節(jie)點(dian)的(de)製(zhi)造(zao)雲(yun)，具(ju)有(you)複(fu)雜(za)智(zhi)能(neng)係(xi)統(tong)的(de)一(yi)係(xi)列(lie)類(lei)型(xing)特(te)點(dian)，需(xu)要(yao)以(yi)深(shen)度(du)學(xue)習(xi)為(wei)代(dai)表(biao)的(de)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)引(yin)擎(qing)支(zhi)持(chi)係(xi)統(tong)自(zi)主(zhu)智(zhi)能(neng)地(di)進(jin)行(xing)“感知—協同—學習—分析—決策—執行”，涉及到處理人工智能的問題。這些都是超級計算與先進製造協同發展中麵臨的挑戰。

李li伯bo虎hu介jie紹shao道dao，這zhe種zhong挑tiao戰zhan還hai表biao現xian在zai麵mian向xiang智zhi慧hui製zhi造zao雲yun的de超chao算suan技ji術shu研yan究jiu上shang，包bao括kuo麵mian向xiang智zhi慧hui製zhi造zao雲yun的de建jian模mo理li論lun與yu方fang法fa，麵mian向xiang智zhi慧hui製zhi造zao雲yun的de超chao算suan係xi統tong技ji術shu，麵mian向xiang智zhi慧hui製zhi造zao雲yun的de超chao算suan係xi統tong應ying用yong工gong程cheng技ji術shu。

技術

、應用、產業三重突破

利(li)用(yong)超(chao)算(suan)行(xing)業(ye)的(de)計(ji)算(suan)優(you)勢(shi)為(wei)中(zhong)國(guo)製(zhi)造(zao)的(de)創(chuang)新(xin)升(sheng)級(ji)提(ti)供(gong)基(ji)礎(chu)支(zhi)撐(cheng)和(he)服(fu)務(wu)平(ping)台(tai)，實(shi)現(xian)我(wo)國(guo)從(cong)製(zhi)造(zao)大(da)國(guo)向(xiang)製(zhi)造(zao)強(qiang)國(guo)的(de)轉(zhuan)變(bian)，是(shi)時(shi)代(dai)的(de)需(xu)求(qiu)也(ye)是(shi)趨(qu)勢(shi)所(suo)在(zai)。李(li)伯(bo)虎(hu)表(biao)示(shi)
，要(yao)從(cong)技(ji)術(shu)、應用
、產業三個方向進行麵向智慧製造雲的超級計算的研究和探索。

李伯虎認為，在技術方麵，要重視超算技術基礎理論

、算法
、係統問題的持續研究，如嵌入式超算硬件等
；重視研究超算技術與信息通信技術、人工智能技術
、係統工程技術與製造領域技術等多種技術的深度融合；重視研究麵向用戶的超算雲服務技術


；重視基於超算技術的製造業全生命周期的新技術研究
，如基於超算技術的CPS技術等；重視安全技術及相關標準和評估指標體係的技術研究。

“在應用方麵，要突出製造特色與行業特點；突出問題為導向
；突出基於超算技術的智慧雲製造運行的模式、手段和業態的變革；突出製造‘三要素’‘五流’的綜合集成化、優化和智慧化。”李伯虎表示，要融合擴展現有網絡化建模與仿真技術


、雲計算

、服務計算，以及虛擬化
、高性能計算
、大數據、物聯網等新興技術。

產(chan)業(ye)方(fang)麵(mian)，李(li)伯(bo)虎(hu)建(jian)議(yi)，要(yao)加(jia)強(qiang)麵(mian)向(xiang)智(zhi)慧(hui)製(zhi)造(zao)雲(yun)的(de)超(chao)算(suan)技(ji)術(shu)工(gong)具(ju)集(ji)和(he)平(ping)台(tai)的(de)研(yan)發(fa)，加(jia)強(qiang)麵(mian)向(xiang)智(zhi)慧(hui)製(zhi)造(zao)雲(yun)係(xi)統(tong)的(de)構(gou)建(jian)與(yu)運(yun)行(xing)，加(jia)強(qiang)麵(mian)向(xiang)智(zhi)慧(hui)製(zhi)造(zao)雲(yun)的(de)超(chao)算(suan)雲(yun)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)的(de)運(yun)營(ying)服(fu)務(wu)。