新兴高性能计算行业应用及发展战略
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高性能工业计算推动制造向智造迈进
计算机仿真用于模拟现实，并且用于探索新的理论，设计新的实验，以及测试新的理论。当现象无法观测，测量不切实际或者过于昂贵的时候，仿真为实验和观测科学提供了另一种选择。30 年来，仿真理论和技术对工程领域才产生了巨大的影响，计算仿真替代了大部分的物理实验，而且有一些无法做实验的极端工况可用计算机来仿真。计算机仿真的水平是衡量工业企业竞争力的主要标志之一，计算机仿真是成就未来工程和科学发展的关键。
国际上著名的制造业大公司已实现了产品的虚拟化设计和制造，并实现了全球资源共享。美国波音公司从 20 世纪 80 年代起，在飞机设计中利用计算机仿真替代了大量的风洞实验等传统的物理实验和样机验证过程。现在物理实验反而成为验证和辅助手段（图 1），飞机的设计周期大大缩短，研发费用大幅度下降。从飞机布局研究、关键气动部件设计、发动机设计到飞机性能分析，都广泛应用到了计算流体力学（CFD）技术。飞机全机计算中，采用工程湍流模式的全机网格规模早就突破千万量级。
图 1 新兴高性能计算行业应用及发展战略
汽车工业中，以计算机仿真为核心的数字化开发是重要的技术突破，也被认为是继福特流水线生产、丰田精益生产之后，汽车工业具有革命性意义的重大技术进步。以汽车安全性研究为例来看，早期的汽车耐撞性研究主要采用实验手段来进行，车对障碍物的撞击试验是评价一辆汽车抗撞强度的唯一方法。制造商为了评价某种车型零部件更改的效果并证明最终产品符合各项汽车安全标准，需要投入数百万美元的费用进行数百次试验，这是一种很昂贵的试错过程。从零部件直至整车装配级别的研发设计阶段都有大量计算分析，涉及刚度、强度、噪声、振动与声振粗糙度（NVH）、机构运动、碰撞模拟、板件冲压、疲劳和空气动力学分析等方面，计算机仿真发挥着无可替代的优势和作用，从而大幅度提高设计质量，缩短产品开发周期，节省大量开发费用。
上海汽车公司在十多年来“荣威”系列车型开发过程中，均借助了超级计算平台完成了大量虚拟安全碰撞试验计算工作，使虚拟碰撞试验数量、分析精度、精细程度和设计周期等都接近全球一流汽车研发水平。