星火燎原創(chuàng)新路 為國而研開拓時

劉有婷

科學(xué)發(fā)展的大潮滾滾而來，特別是在人工智能時代，擺脫國外的技術(shù)壓迫，走出一條屬于自己的自主創(chuàng)新之路則顯得尤為重要。隨著幾十年科學(xué)技術(shù)的進步，高性能計算的數(shù)值模擬水平已經(jīng)成為一個國家科學(xué)領(lǐng)導(dǎo)地位的關(guān)鍵、經(jīng)濟競爭力的關(guān)鍵、國家安全的關(guān)鍵。衡量企業(yè)、高校和研究院所高科技水平的試金石。

高性能計算的關(guān)鍵在于應(yīng)用、在于軟件。在如此關(guān)系到國家興衰存亡的科技領(lǐng)域，做出屬于中國自己的高科技科研成果，對于提高我國關(guān)鍵科研領(lǐng)域的國際競爭力有著至關(guān)重要的作用。正是在這一背景下，元計算（天津）科技發(fā)展有限公司（以下簡稱“元計算”）這一以發(fā)明有限元語言為核心技術(shù)的高科技公司應(yīng)運而生。

自2 0 0 9年成立以來，公司一直在致力于研究高性能數(shù)值仿真軟件技術(shù)，根據(jù)我國工程與科學(xué)創(chuàng)新的需求，發(fā)展了包括大規(guī)模與超大規(guī)模并行運算、航空航天、新型武器設(shè)計、石油勘探開采、地震預(yù)報預(yù)測等多個領(lǐng)域的有限元軟件。十幾年的企業(yè)發(fā)展歷程，他們砥礪前行，走出了一條屬于自己的自主創(chuàng)新道路，在中國乃至世界的高性能數(shù)值仿真軟件技術(shù)研究中發(fā)出了屬于元計算的科技之聲。

為祖國的需要而研

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，只有科技領(lǐng)先，國力才能強大。習(xí)近平總書記曾說過：“讓企業(yè)真正成為技術(shù)創(chuàng)新主體。”作為新世紀科技發(fā)展的中堅力量，如何能夠打破封鎖，研發(fā)自主軟件；積累關(guān)鍵數(shù)據(jù)，使技術(shù)不必受制于人，提升產(chǎn)品質(zhì)量和競爭力。十幾年來，元計算一直未曾忘卻自己的初衷與使命。

“現(xiàn)如今，隨著國內(nèi)外形勢的日漸嚴峻，很多國外的商業(yè)軟件對我國展開了禁售，即使之前買過，現(xiàn)在也僅限于有使用權(quán)，不再提供相關(guān)維護以及設(shè)計服務(wù)。如果有一天國外不給我們提供相關(guān)軟件，很多高科技企業(yè)將面臨前所未有的危機。”元計算常務(wù)副總經(jīng)理周永發(fā)說。而元計算公司多年來默默無聞，扎根研究領(lǐng)域所做的工作就是致力于解決高新技術(shù)領(lǐng)域研究中的“卡脖子”問題。

事實上，軟件技術(shù)的開發(fā)是一個需要長時間積累的儲備性工作。它不是單純的傳統(tǒng)意義上的軟件，而是需要將很多工業(yè)知識集成到其中，是經(jīng)過長期工程實踐和數(shù)據(jù)積累的知識綜合體。在十幾年的公司發(fā)展過程中，元計算對于技術(shù)與數(shù)據(jù)的積累從未停滯。

他們深知，如果開發(fā)軟件沒有與實際的業(yè)務(wù)或流程結(jié)合起來，軟件的生命力就不會長久。為規(guī)避國外商業(yè)軟件“卡脖子”事件再次發(fā)生，逐步擺脫國外商業(yè)軟件制約。元計算公司從工程與科學(xué)實際提出的重大技術(shù)問題中吸取發(fā)展動力，從企業(yè)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的重大工程與科學(xué)技術(shù)問題入手，解決大規(guī)模與超大規(guī)模工程與科學(xué)計算問題，建設(shè)基于知識的企業(yè)產(chǎn)品仿真生態(tài)系統(tǒng)，構(gòu)建“軟硬一體化生態(tài)格局”。通過多年的科研實踐與開拓，在領(lǐng)域內(nèi)產(chǎn)生了一定的影響力。

堅實的企業(yè)核心技術(shù)支撐

技術(shù)創(chuàng)新是企業(yè)立足之本，是持續(xù)發(fā)展之路。“一直以來，國內(nèi)從事軟件開發(fā)工作的單位與機構(gòu)有很多，但是不可否認的是，很多軟件技術(shù)的先進性與方便性仍與國外相差甚遠。”周永發(fā)說。在這一背景下，研發(fā)出企業(yè)獨有的技術(shù)創(chuàng)新成果，形成自己的技術(shù)競爭優(yōu)勢，才能讓企業(yè)在高新技術(shù)的不斷發(fā)展更替中真正立足。

如今，高性能計算仿真分析發(fā)展迎來新的挑戰(zhàn)，高性能計算與專用硬件的結(jié)合是最優(yōu)的解決路徑。在元計算技術(shù)總監(jiān)鄭亮的介紹下，記者了解到，“目前，通用CAE市場是巨頭的游戲，如果以我們現(xiàn)在的技術(shù)體量與國外諸如西門子之類的大公司相比的話是無法比較的。與其跟他們硬碰硬，不如獨辟蹊徑，在國產(chǎn)的硬件去發(fā)力，為其構(gòu)建‘軟硬一體化生態(tài)格局，加速國產(chǎn)化高性能數(shù)值仿真應(yīng)用升級”。而這一目標(biāo)的實現(xiàn)，便少不了元計算的中堅技術(shù)——“有限元語言及其編譯器”系統(tǒng)FELAC（Finite Element Language And its Compiler）的支撐。

追根溯源，F(xiàn)ELAC是中科院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院梁國平研究員數(shù)年研究工作的晶核。其設(shè)計思想主要是采用元件化（即組件化）的程序設(shè)計方法和人工智能技術(shù)，根據(jù)有限元方法統(tǒng)一的數(shù)學(xué)原理及其內(nèi)在規(guī)律，類似于數(shù)學(xué)公式推理方法，由計算機自動產(chǎn)生有限元程序。用戶只需輸入有限元方法所需的各種表達式和公式，即可由有限元程序自動生成系統(tǒng)自動產(chǎn)生所需的全部有限元計算的源程序。

這一自動生成技術(shù)從根本上改變了有限元軟件技術(shù)的落后局面，把廣大工程師和科學(xué)家從煩瑣、重復(fù)的有限元編程勞動中徹底解放了出來。值得一提的是，“有限元程序自動生成系統(tǒng)”這一研究成果還曾于1995年獲得國家科技進步獎二等獎，被專家鑒定為具有國際領(lǐng)先水平的有限元軟件。

縱觀國內(nèi)外的軟件研發(fā)歷史，一個國產(chǎn)工業(yè)應(yīng)用軟件可能需要十幾年甚至幾十年的持續(xù)發(fā)展才能完善起來。但是不少軟件的獲獎也就是它走向消亡的開始。這便是軟件行業(yè)最為心痛的現(xiàn)狀。與前人不同的是，以周永發(fā)、鄭亮為代表的元計算新一代中堅技術(shù)人才，并沒有停止對有限元程序自動生成系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的設(shè)計和功能完善。在之前的研究基礎(chǔ)上，他們又通過不斷創(chuàng)新開拓，相繼發(fā)展了FELAC2.0、FELAC v3.0等多個升級版本，能夠適應(yīng)從各種PC到各種服務(wù)器并行機的有限元計算需求。

如今，F(xiàn)ELAC適用于任何領(lǐng)域采用有限元方法求解各種微分方程問題。近年來，該系統(tǒng)已被國內(nèi)外數(shù)十所著名大學(xué)和研究機構(gòu)采用，已廣泛應(yīng)用于鋼鐵冶煉、石油勘探、鐵路運輸、水利建設(shè)、高溫超導(dǎo)等十多個領(lǐng)域。在與華為的合作中，他們還將FELAC與華為鯤鵬生態(tài)適配，打造純國產(chǎn)高性能數(shù)值仿真軟硬件一體化解決方案，為自主可控高性能工業(yè)軟件生態(tài)建設(shè)提供了新的思路。“通過官方統(tǒng)計，這項技術(shù)已經(jīng)解決了約300多個工程問題，而這些問題都是普通的商業(yè)軟件難以攻克的。如今我們也在利用這一技術(shù)參與國家科技部的重點研發(fā)計劃項目。”周永發(fā)說。

十幾年未改的企業(yè)情懷

在北京的中關(guān)村，流傳著這樣一個笑話：以前在這里，一塊牌子掉下來，砸到10個人，9個是賣電子產(chǎn)品的，1個是創(chuàng)業(yè)者。2014年，這里新注冊科技企業(yè)超過1.3萬家，創(chuàng)客密度已經(jīng)超過美國硅谷。多少年風(fēng)雨變遷，在互聯(lián)網(wǎng)科技急速發(fā)展的現(xiàn)狀下，許多企業(yè)早已退出了這一創(chuàng)業(yè)大潮中，談及于此，周永發(fā)內(nèi)心十分唏噓。

“其實最初，有限元程序自動生成系統(tǒng)的提出，是在國際上處于領(lǐng)先地位的。但是隨著世界技術(shù)的更替，國際上的某些技術(shù)成果一直在模仿、超越，這讓我們也充滿了緊迫感與危機感。”他說。而因為元計算公司所研發(fā)的技術(shù)所針對的都是一些難以解決的科學(xué)性問題，而不是生產(chǎn)線上的流水性工作，所以公司在經(jīng)費支撐方面遇到了很大困難。

技術(shù)難度大、回報率低，導(dǎo)致很多同行轉(zhuǎn)換了自己的研究領(lǐng)域。作為軟件開發(fā)行業(yè)的“黃埔軍校”，十幾年來他們?yōu)轭I(lǐng)域內(nèi)培養(yǎng)了許多創(chuàng)新人才，如今，卻不得不面臨著嚴重的人才流失，每每談及這些，元計算的董事長李金強都倍感痛心。

他深知，不管是對于企業(yè)還是個人來說，十幾年沉下心來，一直堅持做一件事都需要很強的毅力。但元計算卻始終堅守在自己的領(lǐng)域中創(chuàng)新開拓，走過了十幾載風(fēng)風(fēng)雨雨。其最大的心愿便是希望能將自己所研發(fā)的技術(shù)真正為國為民所用，使其在國際上形成自己的權(quán)威技術(shù)優(yōu)勢。

“星星之火，可以燎原。”而目前元計算所在的領(lǐng)域正處于星星之火在散去的現(xiàn)狀之中。但即使前路面臨著諸多困難，元計算的從業(yè)者們也從未退卻。他們始終堅信：在行業(yè)內(nèi)做翻江倒海的事情，無非就是默默無聞地干，干自己喜歡的事情。今后，他們還將永葆自己內(nèi)心的炙熱情懷，在高性能計算這一關(guān)鍵領(lǐng)域打響企業(yè)知名度，為國家與社會發(fā)展注入屬于元計算的創(chuàng)新力量！