华声在线全媒体记者 周阳乐
想象一下，当人们去医院检查时，医生能在几分钟给出日后发生脑出血的风险概率；开采石油时，往地下“注”入二氧化碳，能让原油从另一边“冒”出来，还能将二氧化碳永久封存在地下；当陷入十面“霾”伏时，可迅速预见什么时候能够清风拂面……
这一切的实现，都离不开高性能计算。
2023年12月28日，记者走进位于湖南湘江新区尖山湖路的北京大学长沙计算与数字经济研究院。这座看上去幽静的小楼里，研究人员正在紧锣密鼓地进行一场“静悄悄的革命”——研发一款“计算引擎”，推动多个行业的创新乃至颠覆式发展。
一“柜”配多“铲” “炒”新各行业
走进办公区域，大大小小的电脑屏幕里，布满密密麻麻的代码，敲打键盘的声音此起彼伏。“一路向新”“一路有你，未来可期”等字样的卡片，立在大家的工位上。
“我们是一家成立才1年多的新型研发机构，目前已有百余位员工，80%以上是研究人员。”接待记者的工作人员介绍。
创新，是永恒的追求；高性能计算，则是“万能”的新质生产力。
研究院核心研究团队在院长杨超教授的带领下正在研发一款“澎派CAE计算引擎”，先进计算研究中心高级工程师李军是团队的核心技术骨干。李军告诉记者，“澎派CAE计算引擎”是新一代工业仿真设计软件的能力底座，也是新质生产力的代表。
“这款‘计算引擎’拥有跨平台、高性能、多物理场、AI赋能4大特性，可用于流体、结构、传热等复杂多物理场景中的超大规模计算，能支持多种硬件计算架构，满足各行业超大规模工业仿真诉求，可以提升智能制造、智慧城市、医疗健康、能源环保和航空航天等多个领域的工业仿真设计能力。”李军进一步解释，“就像一套‘整体橱柜’，具有高度适配性，只需根据每个行业不同的特点搭配合适‘锅’和‘铲子’，便能烹饪出满足他们要求的不同‘菜肴’。”
CAE（计算机辅助工程）从国外起源至今，已经走过了60多年，国外软件一直占据垄断地位。“可是，随着技术迭代发展，CAE软件出现了功能碎片化、难以适配多样性硬件等技术难题，特别是随着我国各行各业的发展，有的行业甚至走在了国外的前面，我们对软件的要求也越来越高，这迫使我们必须自己设计出能满足产业创新发展的软件。”李军说。
从天到地，3个项目同时推进
研究院的会议室总是很紧俏，各个团队在里面争相开启“头脑风暴”。
李军和团队，正在讨论脑血管血流动力学仿真项目的问题。研究院联合中南大学湘雅二医院等单位，以出血性脑血管疾病个性化精准医疗为导向，初步搭建了一套涵盖脑血管疾病数据采集、脑血管三维重建、生物力学模型构建、血流动力学求解算法、临床验证等步骤的完整技术方案。
“目前我们仿真的误差在15%左右，今后2年，我们还会不断完善求解模型和算法，减少误差率，为出血性脑血管疾病诊疗技术的研发提供新的可靠诊疗方法。”李军说，下一步将去医院脑外科手术室，深入了解脑血管疾病临床诊疗情况。
北京大学数学学院博士后李瑞正在为二氧化碳驱油和埋存仿真项目编写算法，一个模拟动画演示了将二氧化碳封存在地下、同时驱油的过程。他介绍：“二氧化碳驱油与埋存问题具有时空尺度跨度大、高度非线性、多物理强耦合等特征，其数学建模、并行算法和应用软件均面临全新挑战。我们联合石化行业正在开展技术攻关，计划将‘计算引擎’应用于油田的高质量发展，为我国能源安全与双碳战略的实施提供核心技术支撑。”
在研究院的展厅里，记者在大屏幕上还看到了长沙中心城市的风场仿真。这也是“计算引擎”可以赋能的一个领域。“此次模拟涵盖了长沙中心区域范围内的橘子洲头、岳麓山和建筑等地表物体，其中建筑数量超过1.5万栋。这些研究成果有望为城市规划设计、改善空气质量和韧性城市建设提供有力支撑。”李军告诉记者，下一步将与环保等部门展开合作交流，服务长沙生态友好新发展。
回首2023年，团队经历了几场“大干”。“我们不断提高‘计算引擎’的保真度、精确度和场景适配度，让它能为多个高科技领域提供计算支撑，这件事干起来很有劲。”李军笑着说。
