采訪背景：中國科學院過程工程研究所多相復雜系統國家重點實驗室【官網：http://www.mpcs.cn/】于2006年7月由科技部正式批準開始建設，2009年1月16日通過科技部的驗收。實驗室的研究對象是能源轉化、材料制備等多相復雜系統，主要內容包括多相復雜系統的多尺度理論與方法，多相體系的離散化模型與計算，化工、材料與能源工程中的工藝與過程調控，過程工程數據信息平臺等。主要目的是提高反應的效率、降低成本、減少污染、節能減排等等。
為進一步了解高性能計算在生物化工過程模擬中的應用， 記者采訪了來自中科院過程工程研究所的葛蔚，他介紹了在應用高性能計算進行過程模擬的挑戰，分享了自己的一些經驗，并談到了對于高性能計算未來的一些建議。
高性能計算在生物化工過程模擬應用中的挑戰
葛魏表示，以前的主要是通過實驗來模擬這些過程，現在隨著高性能計算的發展，慢慢可以用計算的方式來做一些工作。但是要完全靠計算來解決還有很長的路要走。
首先，應用領域的人需要深入了解底層的硬件架構。隨著機器規模越來越大，特別是像GPU這樣的技術的出現，應用領域的人不得不去了解機器，以及更多的底層的需求。以前，只需學會高級語言，了解了算法，就可以了;現在，更重要的問題是“怎么算得快”，這樣，要使用高性能計算的時候就不得了解底層硬件的架構，這樣才能使寫出來的程序更適合這個硬件架構。并且，不能光從一個因素考慮，需要通過長時間的積累，去摸索多方面的影響因素。
同時，微觀層次模擬模型的建立也是一個很重要的問題。葛蔚表示，微觀層次的模擬在模型上有很大問題，模型如果是合理的，計算結果才會是正確的，如何建立正確的模型，這個不是計算機本身的問題，而是應用領域的人需要考慮的。所以，我們應用領域的人，還有大量的工作要做。同時，模型如何做到有足夠的精度也是很重要的一個方面。例如，解一般流動的問題，NS方程是正確的，但是，算法是不是能夠算到足夠大的規模?特別是在高性能計算中大量的都是用并行計算。以前可能在串行上效率很好的，但是到并行上以后，它的效率馬上下降，反過來在原來串行比較慢的方法，可能反而是一個好方法，這需要在編程思路上做一些轉變。
此外，效率和通用性的矛盾是一個十分重要的方面。學反應和化工過程的模擬實際上包含各種各樣不同的算法，在這一個領域已經包含了很多不同的機器的需求，所以,實際上并不是說我們這個化學工程的計算就要用某一個類型特定的機器，對別的領域我相信也是這樣，一個領域涉及到不同的算法。
這個角度來講，更應該打破領域概念，而是從算法本身特點來考慮底層的硬件。比如說解方程組是一種算法，解粒子運動是一種算法，應該從這個角度考慮不同的算法，應該用什么特殊的硬件，這些方法之間怎么耦合起來，解決各種各樣的應用問題。
不同的算法需要不同的硬件，然而不可能為每一種算法提供一個系統，所以就需要在通用型和效率之間尋求一個平衡。目前很多的情況下，效率和通用性這個矛盾還是比較突出的，又想哪都能用，又想效率高，這是一個很難的地方。
一方面，讓軟件盡可能有通用性，另一方面，效率方面，針對軟件設計的硬件，盡可能的有專門的設計提高它的效率，這樣能夠相對比較好的解決效率和通用性之間的矛盾。比如說以前的流動的問題，用方程組的解法，現在轉化為粒子解法;比如說對于多項系統，對于顆粒和流體都可以用粒子方法解，以前我相當于兩種方法去耦合，現在可以用同一種方法來解，這時候，算法設計的難度和并行性就提高了。當然，這并不是萬能的，但是當你遇到一個問題的時候，你可能需要想這樣一些非常規的辦法。
HPC未來如何走?混合計算提高耦合效率
在談到對于未來的展望時，葛蔚表示，混合計算—Heterogeneous結構目前來看是比較顯著一個方向，可以發揮不同硬件的特長，針對不同的軟件來提高耦合以后的效率。
另一方面,在軟件的開發方面應該大家投入，葛魏認為，現在中國經濟發展迅速，購置一些硬件，買一些GPU或者超算的設備，不是一個特別大的問題，相對來講，軟件開發的投入不是特別的足。
另外，怎么樣保證一種機制，讓大家有非常長的時間，穩定的去開發軟件，都非常的關鍵。軟件開發是長期投入才能得到比較好的效果，但是現在大部分的工作中，大家都愿意支持一些寫論文，或者建一些硬件的東西。
實驗室規劃：在軟件和硬件的迭代中達到最佳配合
葛蔚還介紹了實驗室在未來的一些規劃，他表示，希望通過軟件和硬件之間的迭代改進，來達到最佳的配合。“我們現在主要還是在做一些應用軟件的開發，近期主要側重于應用。隨著應用的深入，將會對硬件提出一些新的要求，根據這些硬件要求，再和其他一些單位合作，考慮怎么樣構建新一代的硬件的設備，從硬件到軟件，軟件到硬件，這樣相互不斷的迭代，最后達到一個最佳的配合。”
具體的最佳的硬件架構究竟是怎樣的還需要慢慢探索。但是，葛蔚表示，應用對高性能計算的要求將會主要有幾個方面，比如更加可靠，計算和訪存的比例的改進，訪存的速度應該進一步提高，通訊的速度進一步加快等。
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