——計算機世界 記者姜瑜

2007年12月21日，由中國一航自行研制生產(chǎn)的中國首架自主知識產(chǎn)權的噴氣支線客機ARJ21-700飛機總裝下線儀式，在中國航空工業(yè)第一集團公司上海集團上海飛機制造廠舉行。

上海超級計算中心的相關專家表示，“從2003年開始，ARJ21支線飛機大型工程的空氣動力學設計方面的仿真運算測試，幾乎都是在我們計算中心運行。在設計之初，會遇到支線飛機的機翼、機身如何設計，起飛后產(chǎn)生的空氣升力、阻力會有多大的問題。經(jīng)過大量模擬計算后，反饋給設計人員參考，讓其再修改論整，然后得出最終方案。”

據(jù)悉，從ARJ21支線飛機零件設計到整機安裝投產(chǎn)，整整4年間，“曙光4000A”一直沒有停止過為其運算。截至目前，有關仿真測試運算量已累計40萬個CPU?小時，相當于一臺家用電腦24小時不間斷運行整整30—40年。

近來，仿真技術的發(fā)展，除了應用于航天航空、能源、工業(yè)制造、石油化工等重要領域，在汽車、電子產(chǎn)品、虛擬儀器、環(huán)境及安全科學等等領域也有廣泛應用。目前，中國目前仿真技術應用處于何種水平？存在哪些機遇與挑戰(zhàn)？未來的發(fā)展方向又在哪里？

中國仿真技術應用仍有提升空間

仿真科技作為信息時代除理論推導和科學試驗之外的第三門新型科研方法，其技術及相關產(chǎn)品廣泛應用于工業(yè)產(chǎn)品的研究、設計、開發(fā)、測試、生產(chǎn)、培訓、使用、維護等各個環(huán)節(jié)。

如今，我國仿真產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況如何呢？ISEC（國際仿真工業(yè)展覽會暨工程師大會）歷時兩年做過一次“中國仿真產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀”的市場調查，調查顯示：“科技含量高、市場潛力大、學術性強是目前中國仿真市場的主要特點；仿真屬于高科技領域，企業(yè)主要集中在國內大中型城市；中國仿真市場目前主要銷售市場仍然集中在國內；中國仿真企業(yè)普遍年輕，其中尤以1990～2000年及2004年后為主；從事仿真技術的企業(yè)普遍抱著樂觀態(tài)度，對仿真行業(yè)市場容量擴大抱有信心，目前需求主要是市場潛力開發(fā)及新技術知識產(chǎn)權的保護，行業(yè)競爭一般?！?BR>
近年來，隨著仿真技術的發(fā)展，中國仿真市場增長異常迅猛，仿真技術在安全防御、航空航天等重大領域達到了國際先進水平。但是在民用領域內的應用，與發(fā)達國家相比仍有差距。美國MSC中國區(qū)總經(jīng)理張世民指出，“國外模擬仿真技術的普及程度相當高，如高爾夫球的運行軌跡，都會使用仿真技術來計算，然而這在國內的普及度遠遠沒有達到這一點。”美國AYSYS公司中國總經(jīng)理蔣輝國也持相同觀點：“仿真技術在民用領域內的應用還處于學習階段，而航空航天方面的應用已經(jīng)相對成熟?！?BR>
不過，在民用工業(yè)中，我國已自行研制生產(chǎn)電力工業(yè)的大型電站(200MW，300MW，600MW)仿真系統(tǒng)、交通運輸仿真系統(tǒng)等。這一點也是值得驕傲。

CAE軟件產(chǎn)業(yè)需加強自主創(chuàng)新

國家統(tǒng)計局日前發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2007年上半年我國制造業(yè)以及服務業(yè)的增速均在10.5%以上，我國企業(yè)在科技創(chuàng)新及技術研發(fā)領域的投資正在穩(wěn)步上升。中國科學院鐘萬勰院士表示，“軟件產(chǎn)業(yè)是最能全面體現(xiàn)理論創(chuàng)新能力和科技成果水平的載體，作為工程計算中最核心的技術和手段——CAE（計算機輔助工程分析）軟件的模擬仿真分析能力不僅是企業(yè)進行創(chuàng)新設計的重要工具，而且也已成為與理論研究和物理實驗同等重要的研究手段。如今，CAE技術對于我國從制造業(yè)大國向制造業(yè)強國轉變具有重要意義?！?BR>
多年以來，我國許多關鍵行業(yè)都遭到了國外的技術封鎖?！跋裨诤娇疹I域，有一些CAE軟件，我們尚未提出買源碼，而只是希望把軟件買過來裝在我們的曙光服務器上，與機器一起銷售，外國公司都不同意，做軟件代理也不行。我們不能對購買國外的核心技術抱有不切實際的幻想?！?BR>
據(jù)2007中國（上海）國際仿真工業(yè)展覽會最新公布的《中國仿真產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和機遇》表明，80%以上的受調查的從事仿真技術企業(yè)認為有必要繼續(xù)增加技術研發(fā)及創(chuàng)新投入。鐘萬勰院士也指出，走以企業(yè)為主體、市場為導向、產(chǎn)學研相結合的自主創(chuàng)新之路，培育自主品牌并在市場上占有一席之地是發(fā)展我國CAE軟件產(chǎn)業(yè)的唯一出路。

堅持走CAE自主創(chuàng)新之路的安世亞太集團副總裁田鋒告訴記者，CAE和其它信息化產(chǎn)品最本質的區(qū)別在于：其它信息化產(chǎn)品讓企業(yè)降低了成本，而CAE為企業(yè)產(chǎn)品帶來了高附加值，真正能為現(xiàn)代企業(yè)創(chuàng)造高額利潤。但是在民用方面，仿真技術應用為何與國外相比，落差那么大呢？

“這主要是中國目前的研發(fā)環(huán)境使然。中國目前仍是一個制造業(yè)大國，但還不是制造業(yè)強國，缺乏自主創(chuàng)新的產(chǎn)品，自主研發(fā)的能力也需進一步提升。而仿真正是針對自主研發(fā)企業(yè)才生效的技術。也就是說，仿真是用來驅動研發(fā)的。所以說，仿真環(huán)境由研發(fā)環(huán)境決定。中國要做創(chuàng)新型國家，創(chuàng)新主體是企業(yè)。目前，自主研發(fā)有兩種路：第一，先做產(chǎn)品，再找市場，但是如果市場沒有建立起來，那么風險就很大。中國軟件產(chǎn)業(yè)的自主研發(fā)，如果從產(chǎn)品做起很危險。而安世亞太則從市場做起，先從代理開始，打通國內渠道，然后再根據(jù)本土需求來研發(fā)產(chǎn)品?！碧镤h告訴記者。

盡管CAE自主研發(fā)面臨諸多困難，但國內仍然有一批致力于CAE技術的研究隊伍和軟件開發(fā)公司。其中，值得一提的是，具有完全自主知識產(chǎn)權的企業(yè)級協(xié)同仿真平臺PERA. Simulation的誕生，為中國制造業(yè)的自主研發(fā)與創(chuàng)新提供了“利器”。

美國政府非常重視CAE技術的前沿研究課題，從20世紀60年代初開始在NASA的宇航計劃中就要求利用計算機進行仿真分析，之后更是若干次將“計算機仿真與建?！绷袨閮?yōu)先發(fā)展的“服務于國家利益的關鍵技術”。

在國內，發(fā)展CAE產(chǎn)業(yè)同樣契合國家未來發(fā)展戰(zhàn)略，國家“十一五”規(guī)劃明確指出：要發(fā)揮制造業(yè)對經(jīng)濟發(fā)展的重要支撐作用。顯然，CAE在制造業(yè)和國民經(jīng)濟各領域中的廣泛應用，使其成為提升企業(yè)自主創(chuàng)新能力和國際競爭力的關鍵技術。

建模理論和方法是未來發(fā)展重點

仿真技術在國內該如何發(fā)展？未來的發(fā)展重點體現(xiàn)在哪里呢？我國著名的仿真界院士，中國工程院院士王子才認為，“建模理論和方法，仍然是推動仿真技術進步發(fā)展的重點研究方向。它是系統(tǒng)仿真可持續(xù)發(fā)展的基礎。美國等發(fā)達國家在仿真領域一直是將建模理論和方法的研究工作列為重中之重。另外，無論是特種裝備系統(tǒng)還是工業(yè)系統(tǒng)，都向大型化、復雜化方向發(fā)展，相應的必須開展支持復雜大系統(tǒng)建模的理論和方法研究?！?

仿真系統(tǒng)將是支持研究各類復雜大系統(tǒng)全生命周期的必要手段。大型復雜工業(yè)系統(tǒng)，都需要預估其安全性，從安全性出發(fā)設計實施。仿真系統(tǒng)是預估其安全性的有效工具，因此仿真系統(tǒng)自身的可信度就變得非常重要。從理論上建立仿真系統(tǒng)的評估體系及相應的方法、工具是推動仿真技術應用的重要研究方向。

先進的分布式仿真技術的發(fā)展，在2l 世紀，可能將分布在各個應用領域的人員和資源集成為一個大型仿真環(huán)境。它將打破各個領域的界限，使人們在仿真環(huán)境里對擬定的設想和任務進行研究、分析。現(xiàn)代建模技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術、虛擬現(xiàn)實技術等技術的發(fā)展，為建立這種跨行業(yè)具有虛擬環(huán)境的仿真系統(tǒng)提供了強有力的技術支撐。這種仿真系統(tǒng)的建成，將會幫助人們解決難度更大的問題，將對經(jīng)濟或社會帶來更大影響。應該努力去實現(xiàn)這個目標。

支持這個發(fā)展的關鍵技術是分布式協(xié)同技術。它可以幫助處于不同地理位置的人們共享和交換數(shù)據(jù)、信息、知識和行為狀態(tài)，完成特定的任務，并為實現(xiàn)交叉學科信息共享以及決策支持服務。虛擬世界所需要的轉換技術也是建立跨行業(yè)具有虛擬環(huán)境仿真系統(tǒng)的有挑戰(zhàn)性的研究發(fā)展方向。