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目 录

数学人物
许宝騄先生家世及轶闻
冯康 —— 一位杰出数学家的故事（连载四）

数学趣谈
数学聊斋连载（连载四）
《盗梦空间》中的数学文化

数学烟云
金融海啸与金融数学
爱因斯坦谈数学对他创立广义相对论的影响
黎曼猜想漫谈（连载二）

数学教育
漫谈数学文化
美国人文与科学院院士颁授典礼上的演讲辞

数学经纬
谷歌背后的数学
聊聊数学家的故事（连载四）
翰林外史连载（连载三）

数学家随笔
人机对话

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2011年3月21日

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挪威科学与文学院（The Norwegian Academy of Science and Letters）2011年3月23日宣布，将2011年度阿贝尔奖授予Institute for Mathematical Sciences,Stony Brook University, New York的John Willard Milnor教授，以表彰“他对在拓扑、几何和代数方面的先驱性发现”（“for pioneering discoveries in topology, geometry and algebra”）。该项奖金为6,000,000 克郎（约1,000,000美元) 。颁奖仪式将于2011年5月24日在奥斯陆举行，挪威国王将向John Willard Milnor 教授颁奖。

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作者：陈晨
2011年中央财政投入科学基金达到120亿元，比上年增长16%以上。这是本报记者从刚刚召开的国家自然科学基金委员会第六届委员会第四次全体会议获悉的最新消息。

在3月23日召开的国家自然科学基金委员会第六届委员会第四次全体会议上，国家自然科学基金委员会主任陈宜瑜以《突出战略导向营造创新环境 不断开创科学基金事业发展新局面》为题作工作报告，副主任孙家广作题为《关于制定科学基金“十二五”发展规划的说明》的报告，国家自然科学基金监督委员会主任朱道本作监督委员会工作报告，国家发改委、财政部等相关人员出席并讲话。会议还提供了《关于2010年科学基金预算与资助计划执行情况及2011年预算与资助工作报告》供全委会委员审议。

陈宜瑜在总结2010年工作时指出：2010年，科学基金工作紧紧围绕党和国家工作大局，认真贯彻落实中央决策部署。突出更加侧重基础、更加侧重前沿、更加侧重人才的战略导向，统筹部署研究项目、人才项目和环境条件项目资助格局，科学评审约11.9万份各类申请，择优资助各类项目26580项，金额约96.53亿元，全面完成科学基金“十一五”规划目标任务，为提升国家自主创新能力作出了应有贡献。

陈宜瑜介绍说：“2010年科学基金资助工作成效斐然。面上项目资助13030项，金额45亿余元。重点项目资助436项，金额约9.7亿元。重大项目资助14项，金额1.4亿元；重大研究计划资助444项，金额约4.86亿元。各类联合基金资助195项，金额近1.68亿元。青年科学基金资助8350项，比上年增长37.36%。地区科学基金资助1326项，比上年增长43.82%。促进了创新拔尖人才的成长。国家杰出青年科学基金适度提高资助规模，2010年资助198人，金额3.88亿元。资助创新研究群体29个。另外，科学基金高度重视女性科学家培养工作，实行同等条件下优先支持女性科研人员的评审政策，促进了女性高层次科技人才培养。”

在推进国际（地区）合作方面，基金委与美国国立卫生院、联合国环境规划署、欧盟研究总司、南非国家研究基金会签署合作协议，国际合作网络不断拓展。与境外机构共同资助的合作研究计划超过20个，投入经费超过1亿元。2010年国际合作资助经费2.89亿元，比上年增长71.2%。其中，外国青年学者研究基金资助80人，促进中外青年学者合作交流。

陈宜瑜特别指出，基金委在科学基金管理工作中，探索性地开展了绩效管理的国际评估工作。国际评估专家针对科学基金战略定位、资助绩效、管理绩效、社会影响等开展了全面评估。

在筹划未来发展的工作中，基金委认真研究和制定科学基金“十二五”规划。加强研究集成，推进与中国科学院及中国工程院合作开展发展战略研究，增强规划的科学性；广泛征求国务院有关部门、部分依托单位、地方科技厅的意见和建议；加强专家咨询，提请两院院士大会对研究报告进行咨询，组织科学部专家咨询委员对规划进行审议，科学遴选了优先发展领域。

在谈到2011年及今后一段时期工作设想时，陈宜瑜要求全面启动实施科学基金“十二五”规划。准确把握“十二五”发展的指导思想，深入理解战略引导、统筹发展、完善机制、激励创新的总体思路。要牢牢把握发展目标，统筹实施原始创新、创新人才、开放合作、创新环境和卓越管理战略。要明确战略任务和专题部署，有效调动各方面积极性，有序推进、逐步落实资助创新研究、培育创新人才、推动学科发展等重点工作。

陈宜瑜指出，创新环境建设对加快推进自主创新至关重要。基金委将以创新资助管理为抓手，大力营造着眼长远、稳定支持、鼓励探索、宽容失败的良好环境，保障科学家安心、专心、潜心开展科学研究。一是科学调整资助模式，要防止和克服因“多头申请”等牵扯科研精力的现象，让科学家心无旁骛地探索创造。在深入调研基础上，将面上项目执行期从3年延长到4年，重点项目执行期从4年延长到5年，单项平均强度分别由2010年的34.7万元和221万元提高到60万元和300万元。二是重视变革性研究，逐步建立针对风险高、创新性强的研究项目的特殊评审机制，鼓励大胆探索。

三是切实为科学家“减负”，要推进集约、简约、节约型管理，集成管理事项、统筹安排评审，优化管理程序、提供便捷服务，节省管理成本、勤俭办事办会，让科学家从疲于评审、忙于被评的事务中解脱出来。

着眼原始创新能力建设、有效推进创新研究，是科学基金2011年及今后一段时期的工作要点之一。基金委将突出更加侧重基础，推进学科发展；突出更加侧重前沿，加强重点部署；推进仪器基础研究，提升自主创新能力；科学筹划联合资助工作，有效发挥科学基金的导向作用；积极落实开放合作战略，构建以我为主的国际（地区）合作研究网络。

立足国家人才工作全局、切实培育创新人才，是科学基金今后工作的又一要点。陈宜瑜指出，基础科学人才培养基金资助，要坚持促进基础研究与高等教育有机结合，激发大学生科学兴趣和创新意识。进一步加大青年基金资助力度，将单项平均资助强度提高到25万元，继续扩大资助规模，为基础研究提供源源不断的后继力量。积极扶植少数民族和西部地区人才成长，将地区科学基金单项平均资助强度提高到50万元。国家杰出青年科学基金要造就学术领军人物。创新研究群体基金资助要着力培养具有国际影响力、冲击世界科技前沿的杰出科学家和创新团队。

陈宜瑜强调，要以绩效国际评估为契机，不断完善科学基金管理机制。基金委将加强评估报告系统分析，不断深化对基础研究发展规律、创新人才成长规律和科学基金管理创新规律的认识，探索通过整体评估促进科学发展的长效机制，着力建设更具活力、更富效率、更加开放的中国特色科学基金制，推动实现“十二五”发展战略目标。

基金委全委会委员出席会议，监督委员会委员列席会议。国务院法制办、国务院研究室、教育部、科技部、人力资源与社会保障部、审计署、中科院、中国工程院、中国科协等部门的有关同志及基金委全体工作人员参加了会议。

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作者：陈凤莉
中国科学院上海药物研究所研究员、学术委员会主任陈凯先发现，不知道从什么时候开始，所里一些年轻的同事悄然离开了单位，随后成为不远处的上海张江高科技园区企业里的员工。

在陈凯先看来，这些年轻科研人员的选择很自然：尽管研究所在全国科研机构里面条件算是比较好的，但与企业比，仍然是差了一大截。“毕竟他们要先考虑生存的压力。”

记者在采访中发现，不少科研机构都隐约有了青年科研人员“出走”的态势，“出走”的理由都非常现实：房价、生活条件、教育理念、晋升职称等等。

“我很担心：现在的科研条件比以前好了，但一些人却不愿意潜心做研究了。”中国科学院院士、结构生物学家常文瑞表达了自己的担忧。

常文瑞也明白科研岗位的相对“清贫”，“我也有同学在企业工作，他就有钱买房、买车，而我却不行。这样的差距可能会让年轻人不平衡。”

有一次，常文瑞到台湾开会，一件事情对他影响很大。

一位教授告诉常文瑞，他们的学生，特别是那些基础学科的学生，并不是真正想学知识做科研，只是想拿学位。于是，在这位教授负责的专业考试中，会让大部分学生及格，虽然他们根本就达不到这样的水平。

其中有一个学生的成绩太差，教授只得给了不及格。结果那个学生找过来，要求教授改成绩。这位教授说，我没权力改，而且卷子已经封存，没想到，学生教给老师一个办法：请你写一个悔过书，就说你判错了，你就可以改。

这位教授为此哭笑不得。常文瑞则感慨不已：“再过几年，大陆的学生会不会变得像那位台湾学生一样，不注重学习，只把学位当做一个跳板，不求专业上有什么进展，只要找到更有钱的单位？”

在他看来，学校教育中应该加进传统教育，比如责任心、钻研精神、奉献精神等。

常文瑞的想法与中国科学院院士李邦河不谋而合。

“还有多少人愿意做科学家？”在李邦河看来，这跟学校的教育有关系，“老师经常会教育学生要找一份好工作，却很少有人会教育他们立志当科学家。”

海军信息化专家咨询委员会主任尹卓说，经济压力还并不是科研人员止步科学研究的最重要原因，“因为就我们国家目前的经济水平，科研人员的待遇水平可以满足他们的生活需要。”他认为，使他们无法潜心做研究的另一个原因是制度。

“很多单位都要评职称，看谁出的成果多，看谁写的论文多。可是很多基础的科学研究可能十年八年都出不了成果，如果评不上职称，生存就会有压力。”尹卓说。

在这样的制度下，有些人对于有难度的科研活动望而却步。“所以国家也该有个政策，来保证科研人员做科研的基本环境，让大家能够没有后顾之忧地去做研究。”常文瑞建议。

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作者：操秀英
“按照‘核心电子器件、高端通用芯片和基础软件产品’重大专项的部署，国产超级计算机今年底将全部使用‘中国芯’。”全国人大代表、龙芯首席设计师胡伟武今天向科技日报透露。

胡伟武表示，中科院首台完全使用国产芯片的超级计算机将于今年夏天完成装机，装备“龙芯3号”系列芯片，这种高性能芯片某些指标高于国外芯片。例如一台曙光千万亿次超级计算机，使用英特尔的CPU可能需要近2万颗芯片，用自主研发的CPU则不到1万颗。

据介绍，目前国内主要有3家单位研制超级计算机，即中科院支持的曙光系列、江南计算所的神威系列以及国防科技大学的银河系列。“到今年年底，3家都将全部安装各自研发的CPU，而过去一直都在使用国外芯片，或者只有一小部分CPU是自主研发的。”胡伟武说。

超级计算机又称高性能计算机，当前运算速度最快的大容量大型计算机运算能力相当于17.5万台笔记本电脑。因可以迅速模拟复杂程序，所以能在基因测序、核爆试验、石油勘探等众多领域大显身手。而CPU是电脑的核心部件，被称为“计算机的心脏”。长期以来，超级计算机最大的难点就是制造“超高性能CPU”。

“CPU和基础软件事关国家安全和产业发展，过去整个信息产业都是建立在国外技术平台上，就相当于一个国家的工业完全依赖其他国的钢铁和石油。”胡伟武强调，“因此国家设立‘核高基’重大专项，就是要做自己的‘英特尔’和‘微软’。”

此前，由国防科技大学与天津滨海新区共同研发的“天河一号”超级计算机系统已经完成二期工程。与一期工程相比，不仅运算速度有了大幅提升，而且采用了2048颗国防科大在“核高基”支持下自主研发的“飞腾-1000”中央处理器，实现关键部件国产化。

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作者：李佳师
不久前公布的全球高性能计算TOP 500的排名，中国“天河1号”超越了所有对手位居榜首。应该说，“十一五”期间，中国在高性能计算领域，尤其是系统硬件方面取得了许多重要突破，但是和国外高性能计算实力相比较，我们的HPC（高性能计算）在软件应用、核心技术、系统架构的创新上却有相当大的差距，需要在“十二五”期间，补齐这些短板，让中国高性能计算的“软”实力也“硬”起来。

首先要加大对HPC软件应用发展的投入力度。在国外，高性能计算系统的发展，往往是因为需要解决某些具体的应用需求难点而在计算层面进行创新，从而带动了系统硬件不断升级。是先“软”后“硬”，或者“软”“硬”同步。但是我们的HPC发展却轻“软”重“硬”，其结果是尽管我们的计算速度上去了，但是所跑的HPC软件都是国外的。很多关键领域、高端领域的HPC应用软件，国外限制对中国出口。所以未来要进一步推动HPC的普及化，让它能够为中国的产业升级、为大飞机、为航天航空、为气象预报、灾害预警等释放更多能量与价值，就必须大力发展HPC的应用与软件。

需要改变对高性能计算评估体系。如果想要在“十二五”期间大力发展软件与应用，就需要修订我们对高性能计算发展的考核与考评的指标，制定不同应用领域的评估指标，改变重硬件而轻算法的局面。比如在气象领域，需要用清晰度、分辨率等这些倾向于应用的指标来考核HPC的成果。在每一个重要的HPC应用领域，都制定相应指标体系，鼓励HPC产学研机构去参与这些领域的竞标，展开HPC的应用竞赛，形成重视HPC软件与应用的产业氛围，只有这样，我们的HPC应用软件才能发展起来。

需要在核心技术、核心架构上进行创新。尽管中国的HPC拿到了全球HPC TOP 500的好名次，但是我们所采用的系统架构、所采用的CPU+GPU模式，其核心技术都来自于国外企业，某种意义上看我们只是在别人已经设计好的蓝图上将之发扬光大罢了。而欧美等国已经开始布局5年甚至是10年之后的HPC，如果我们依然停留在别人的架构与核心技术之下，未来，我们的HPC将不仅仅是落后几年的问题而是落后一代的问题。所以，我们需要在“十二五”期间加大在HPC核心技术、核心架构上的创新，尤其是对特殊的应用进行针对性设计与优化，将有机会带来中国HPC核心技术的突破。

曙光公司总裁历军
高性能计算需要普及
在“十二五”期间，国内的高性能计算企业应将应用的重点放在引导用户了解高性能计算，用巧妙的方式引发用户了解高性能计算的优势和自身的需求。

高性能计算的集中化趋势是历史必然。而在云计算等新模式下，高性能计算的发展仍将注重高性能计算系统的研究与发展。以曙光为例，曙光在研究新技术和新产品的同时，是带着引导用户使用与满足用户需求的目的的。在未来，高性能计算需要推动普及化应用，只有应用需求与产业化技术得到有效提升，中国高性能计算的发展才能真正做大做强，做到科技与民生的实际性结合，中国高性能计算才能走出属于自己的中国化特色。

浪潮高性能服务器产品部总经理刘军
调整评估体系国家在“十一五”期间对高性能计算系统的巨大投入，使我们在全球HPC TOP500的排名已经做到了NO.1，在硬件系统上取得了很好成绩，也引起了美国与日本等国的关注。

但从另一方面看，我们的HPC在软件和应用方面的差距很大。所以在“十二五”期间，中国发展高性能计算要补齐我们在应用软件上的短板，同时要在核心技术与系统架构上有属于自己的创新。要在这两方面突破，在发展思路上就要应对挑战，在对高性能计算的成果评估体系上就需要将原来关注速度等指标调整为关注应用，比如说在气象领域要达到多少分辨率，在算法上取得哪些突破，在应用上扩展到多少核等等。

北京市公共计算重点实验室主任曾宇
应用成为普及关键
高性能计算的普及，应用是关键。这包括两个层面的含义，一是高性能计算平台、应用软件、相关算法、服务团队应该能满足应用的需求，二是高性能计算平台其服务模式、服务收费应该能让应用快捷、方便、廉价、透明。国家应该基于区域经济结构的特点，统一规划。

无论是云计算还是高性能计算，服务的模式和服务的对象是规划其产业发展的关键。云计算本身针对应用需求的特征提供商品化的计算能力和数据处理服务能力，以公共云计算平台推动领域计算服务、领域数据处理服务，推动区域社会经济建设和行业发展，培育区域社会经济发展新的经济增长点，从而推动民族传统产业和新兴产业的自主创新发展是可行的方案。

清华大学计算机系副主任、教授陈文光
加大HPC推广力度
首先还是要加大推动应用的力度。中国在高性能计算硬件方面的计算速度已经上去，但是在应用上与国外的差距还是比较大。应用的发展需要国家长期支持。发展HPC应用，我们需要以科研为契机，打通人才教育生态链，做好人才培养的储备，为中国的产业升级做好支撑。其次是要加强硬件的核心技术研发。目前虽然我们的HPC计算速度上去了，但是核心的CPU、GPU还是采用国外的，我们需要研发自己的CPU和GPU，需要在系统结构上有所创新。需要针对特殊的应用，进行处理器与架构等方面的定制，形成我们在高性能计算领域的竞争力。

• 摘要

作者：申明
2010年11月16日下午，美国新奥尔良市会议中心。第36届全球超级计算机５００强排行榜发布现场，人头攒动。

当代表天河团队领奖的国家超级计算天津中心主任刘光明举起“世界第一”的证书时，台下不分国籍，掌声、欢呼声连成一片。

这一天，863计划“千万亿次高效能计算机系统研制”课题取得了重大的突破性成果，中国自主研发的“天河一号”高性能计算机以峰值速度4700万亿次、持续速度2568万亿次每秒浮点运算的速度，一举夺魁，成为世界运算速度最快的计算机。同时，由曙光公司研制的“星云”高性能计算机名列第三。至此，全球运算速度最快的前三台超级计算机中有两台是中国制造的。

当今世界，高性能计算能力是衡量一个国家综合国力和国际竞争力的重要体现，尤其是随着信息时代的到来，在这场比拼耐力、比拼实力、没有终点的“马拉松”计算竞赛中，“天河一号”的折桂，标志着中国自主研制高性能计算机能力实现了跨越，书写了“算盘王国”的新传奇。

今天的成就并非偶然，这是中国高性能计算厚积薄发、常年积累的结果。自1990年，863计划调整研制目标，从智能机研究转为高性能计算机算起，至今已有21年。

21年来，从最早的跟踪模仿到今天诸多关键技术实现零的突破。中国科技工作者发扬自主创新精神，研发了一大批具有自主知识产权的核心技术，在系统设计、芯片、通信、软件等领域走在了世界的前列。

21年来，从最早的“玻璃房子”到今天国产品牌占据半壁江山。中国实现了高性能计算机产业化发展，构建了产学研用的创新体系，一大批民族品牌在“与狼共舞”的竞争中杀出重围，打破了国外公司的市场垄断。

21年来，从最早的“曲高和寡”到今天的普及应用。中国高性能计算机在石油勘探、航天、气候、医药、金融、制造等众多行业发挥了卓越贡献，对我国的经济、社会发展起到了重要的支撑引领作用。

第一章 用自主创新实现全面突破

国运昌则科技兴，科技兴则国力强。花钱买不来核心技术，只有自主创新才能打破“玻璃房子”！——题记 

“打破玻璃房子”

这是一部不屈不挠，勇攀高峰，可歌可泣的历史。

从1953年1月我国成立第一个电子计算机科研小组到今天，我国计算机科研人员已走过了50多年艰苦奋斗、开拓进取的历程。其中，“玻璃房子”是科研工作者心中永远的痛。

上世纪八十年代初，随着改革开放大幕的拉起，我国的天气预报、石油勘探等民用行业急需一批高性能计算机。由于没有能力制造自己的高性能计算机，国家只能花巨资从国外进口设备。

“我国进口高性能计算机过去一直受到原巴黎统筹委员会的阻挠和禁运，要么不允许出口，要么就是只出口已经相当过时的产品，同时还要附加许多关于使用方面的限制。”中科研计算所所长李国杰回忆说，“即使是机器卖给中国，也要把机器放在一个中国人不能入内的玻璃屋里接受他们的监控。”

在中国的土地上，却被外国人拒于“技术大门”之外。国外的霸道强权政策，深深地刺痛了中国科研人员的心：“中国必须要有自己的高性能计算机！”“这口气一定要挣回来！”

此后，为发展自己的高性能计算机，打破封锁，打破垄断，我国先后启动了若干项研制高性能计算机的宏伟计划。

1986年，中国的高性能计算机产业迎来了“人生”中的第一次转折。中央正式批准实施《国家高技术研究发展计划纲要》，由于促成这个计划的建议提出和邓小平批示都是在1986年3月，人们便习惯地称之为“863计划”。

863计划开启了中国挑战尖端、以创新推动发展的新时代，也鸣响了中国追赶世界高性能计算行列的发令枪。

“像当年刘邓大军一样杀出重围”

1987年，按照“有限目标，突出重点”的方针，863计划选择了信息技术等7个高技术领域作为研究发展的重点，并设立了智能计算机系统主题（即306主题）。

“当时，受国际智能计算机研发计划，特别是日本五代机研究计划的影响，提出要研制智能计算机系统。”863计划“高效能计算机及网格服务环境”重大项目组组长钱德沛教授说。

1990年，863计划信息技术领域计算机主题组建了国家智能机研究开发中心（以下简称：智能机中心），并抽调回国不久的李国杰担任中心主任，由他负责组建一支从事高性能计算机攻关的国家队。

当时，李国杰面对的第一个选择题就是要不要跟日本人走。经过对国内外计算机发展趋势的反复调研分析，306专家组认为，脱离工业标准与计算机主流技术的所谓智能计算机不可能有好的前途，于是果断的对智能计算机研制计划进行重新定位，将研发重点转向并行计算机系统。

“从研制智能计算机向研制高性能并行计算机的转变，对于我国高性能计算领域的发展具有深远的意义。”钱德沛说。

方向找对了，但现实却很残酷。当时在高性能计算机领域，我国与国外的差距已逐渐拉开。巨大的技术差距以及国外公司构筑的专利壁垒，犹如一个包围圈让人窒息。

原国家科委主任宋健到智能机中心参观时，号召智能中心当敢死队，像当年刘邓大军一样杀出重围！

一往无前的勇气，充盈在每一个研发人员的心中。

“我们只有两种选择：要么是妄自菲薄，临渊羡鱼，望洋兴叹，忍受‘玻璃房子’的侮辱；要么是奋发图强，退而结网，面对强手勇敢拚搏去争一席之地。”国杰说。

经过三年的艰苦拼搏，1993年5月，运算速度每秒6.4亿次的“曙光一号”终于诞生。这项耗资仅200万元人民币的项目，是国内首次以基于超大规模集成电路的通用微处理器芯片和标准UNIX操作系统设计开发的并行计算机，并且达到了同时期国际同类计算机的先进水平。

著名科学家、863计划的倡议者王大珩院士在参观了曙光一号后，曾经感慨地说：“高性能计算机的作用，不亚于两弹一星。”

“曙光一号并行机的创新实践探索了一条在改革开放条件下研制高性能计算机的路线。”曙光信息产业有限公司总裁历军认为，曙光一号打破了国内以往“从芯片和操作系统做起，实现彻底自主研发”的传统模式，由于采取了“有所为，有所不为”和与国际接轨的技术路线，投入的人力和资金也大大减少。为我国在对外开放新形势下研制高性能计算机探索了一条新路。

此后，沿着“有所为，有所不为”的技术路线，曙光的阵营越做越大。先后研制出，曙光1000、曙光2000-I、曙光2000-II和曙光3000，建立了“曙光”这一国产高性能计算机品牌。

美国听到了中国追赶的脚步声

超前思维，超前部署，是21年来863计划高性能计算机课题的一大特点。

进入新世纪，蓬勃发展的互联网热潮不仅改变了高性能计算机的系统架构，还由此带来了面向未来分布、并行、共享、协作、移动、个性化等应用特点。对此，863计划专家组提出了建设国家高性能计算环境（简称计算网格）重大课题。

“这个重大课题的提出改变了过去单纯研制单台超级计算机的思路，这意味着不仅要研制高性能计算机，还要用所研制的机器建立高性能计算环境，更好地支持高性能计算的应用。国家高性能计算环境成为后来建立的中国国家网格的雏形。”钱德沛指出。

在863计划的统一部署下，由曙光、天河、联想三种国产高性能计算机的研制单位承担网格系统软件开发的任务，形成由多种国产超级计算机构成的异构平台，实现了各个节点的协调工作。

“从‘十五’开始，863计划高性能计算机的研发打破了过去定向委托一家承担的做法，引入了竞争机制，注意发挥用户的作用。”钱德沛说，“十一五”期间，通过竞争和用户参与的遴选，曙光公司和联想公司分别赢得了百万亿次高性能计算机的研发任务。

竞争促进了研发，提高了效率。2003年，联想研制成功了深腾6800，系统峰值速度达到每秒5.3万亿次浮点运算，该系统在2003年11月世界超级计算机TOP500中排在第14位。

2004年，曙光4000A研制成功，系统峰值速度每秒11.2万亿次浮点运算，在2004年6月的世界超级计算机TOP500中名列第十。

这标志中国已经成为继美、日之后第三个跨越了10万亿次计算机研发、应用的国家。此时，长期垄断高性能计算机发展的美国人已经听到了中国人追赶的脚步声。

“这两台机器都超过了863重大专项规定的指标。”钱德沛说，依托国产高性能计算机所建立的中国国家网格试验床包含了分布在全国各地的8个结点，聚合计算能力达到18万亿次。在2005年重大专项验收时，中国国家网格的资源能力居世界国家级同类网格的第二位。

千万亿次机实现整体突破

“梦幻天河弹指间，电闪巡地十亿年。滨海坐拥飞流急，倚天妙算出奇篇。”当得知“天河一号”成为世界第一后，项目总设计师、国防科技大学副校长杨学军即兴赋诗一首。

“‘天河一号’之所以能在较短时间内研制成功，离不开863计划的支持，这是走军民融合式自主创新道路带来的高速度与高效益。”国防科大计算机学院政委刘学民说。

“十一五”期间，863计划把高性能计算机的研究推到了新的高度。2006年启动的863计划重大项目“高效能计算机及网格服务环境”将研制千万亿次高效能计算机列为主要目标之一。

从高性能到高效能，一字之差，体现了研究路线的转变。高效能意味着衡量计算机系统的能力和水平不仅要看峰值性能，更要看应用所获得的实际性能，要强调应用程序开发的效率和程序编写的容易程度，要强调现有程序的可移植性。

“从十万亿、百万亿到千万亿的变化不是简单的数量堆叠，而是面临着存储墙、能耗管理、系统可靠性以及并行计算效率等问题的严峻挑战。必须要稳扎稳打，提前预研。”钱德沛说。

根据项目安排，高效能计算机的研制分两步走。一期研制百万亿次高效能计算机，突破千万亿次高效能计算机的关键技术。二期部署了3台千万亿次高效能计算机的研制课题，分别为“曙光6000”系统、“天河一号”、“神威蓝光”。

至2008年，项目一期完成了百万亿次高效能计算机“曙光5000A”和“联想深腾7000”的研制，并开展了异构混合体系结构、超并行处理体系结构、高性能互连等千万亿次高效能计算机关键技术研究，为千万亿次系统的研制成功奠定了基础。

“在863计划的支持下，我们在体系结构技术、异构并行算法、高速互连通信技术、大规模系统资源管理技术以及综合能耗控制方法等方向开展了广泛的技术探索，共获得863项目资助20余项。”杨学军告诉记者。

杨学军说，“天河一号”最大的技术特点是，首创了CPU和GPU异构融合计算体系结构，这为千万亿次超级计算机系统体系结构设计提供了全新思路，“这代表了世界的潮流”。

“天河一号”还采用了我国自主研制的高速互连芯片，芯片性能是目前国际最佳商用产品的两倍以上，使得CPU之间的通信速度得到大幅提升；中央处理器也首次部分采用我国自主研制的“飞腾-1000”芯片。“这再次证明，只要我们找准突破口，坚持自主创新，就能够研制出具有世界领先水平的产品，变‘中国制造’为‘中国创造’。”杨学军信心满满地表示。

除了“天河一号”外，其他两台千万亿次机也熠熠生辉。“曙光6000”在超并行体系结构、高密度低功耗技术和通用CPU与GPU混合协同计算方面获得了创新成果，峰值性能每秒3000万亿次浮点运算，在去年年底的这次TOP500排名中位居第3。

此外，“神威蓝光”千万亿次高效能计算机全面采用自主研制的申威多核处理器实现，在采用国产处理器实现千万亿次高效能计算机系统方面取得了历史性的突破。

尤其可喜的是，在2010年年底的这次TOP500榜单中，中国在前十中占有两席，仅次于美国；在前500强中，我国占了41席，总体占有率8.2%，位居第二。而在2009年11月的TOP500排名中，我国还只有21台，总体占有率4.2%，位列第五。

美国《纽约时报》惊呼：中国正在由一个超级计算机领域的“后起者”向“超级大国”转变。

“这说明，我国的超级计算机研制水平是在以较快的速度发展，中国实现了整体突破。”杨学军说。

钱德沛告诉记者，“十一五”期间，863计划累计投入９．４亿元，带动投资逾１０亿元，圆满完成了“高效能计算机及网格服务环境”等项目。“我们5年所投入的钱，还不如美国一个机器的价格，但我们不但造出了3台千万亿次机，更重要的是实现了众多技术突破。”

第二章 产业化是科研成果的最终目标

自主创新必须要有以弱胜强的胆识与魄力，要敢于构建自己的产业链。只有把跨越式创新也推广为大规模的市场价值，才能获得技术创新的持续动力和良性循环。——题记

用863成果成立了一家“巨头”公司

“发展高科技，实现产业化”是邓小平对863计划的殷切期望。21年来，863计划始终把高性能计算机的产业化放在首要位置。强调通过自主创新发展高科技产业，在用市场化机制满足国家战略应用需求上进行了引领性的成功探索。

今天占据国内高性能计算机市场30%份额的曙光公司，正是在863计划的推动和扶持下诞生的。

1995年，当曙光1000研制成功不久，将其进行产业化发展就已提上议事日程。这涉及到我国高性能计算机是一退到底还是积极拼搏力争占领一席之地的战略行动。

国内外的成功经验证明：没有一个企业实体来推动，光靠科研单位努力，高性能计算机产业化只是一句空话。

但钱从哪儿来？坐等国家出钱，不是办法。

曙光研发团队将目光投向市场，是否可以靠863计划的科技成果去吸引风险投资？在风险投资意识尚未蔚然成风的形势下，这样的尝试可谓勇敢。

之后，国内最权威的无形资产评估机构对曙光一号进行十分严格的评估，得出曙光一号的知识产权为2309.3万元。最终在原国家科委的大力支持下，他们以曙光一号无形资产入股，吸引到5500万元现金投资，于1995年成立曙光信息产业有限公司。

当原来的科技项目名称变为公司名字后，据曙光公司老员工回忆，当时他们做的第一件事，就是为自己的产品起一个响亮的名字，而不是以科研上的代号来称呼，“天演、天阔、天潮”等服务器名称，即由此而来。

产业化，说易行难。曙光公司的成立只意味着争取到了一张参加激烈的高技术市场竞争的入场券，能否在竞技场上取得好成绩还要付出比过去多十倍的努力。

此后，曙光公司在一步步的摸索中，建立了一套完善的市场运作机制保障、研发体系保障、科研人才激励机制保障，保证了公司技术创新的持续动力和良性循环。

作为863计划的重要科技产物，如今，曙光公司已经在天津建设了高性能计算机生产基地，完成了从研发、设计、生产和销售服务的完整产业链布局，并且实现了规模化、集团化的产业形态。

避免“靓女待嫁”的“产学研用”模式

在历军看来，今天中国市场能够形成国内品牌和国外品牌各占一半的局面，最主要的原因就是863计划持续21年的投入，不仅研发了一批核心技术，凝聚了一批优秀的技术和市场人员，最重要的是形成了一个包含技术研发、制造、市场推广、配套政策在内的完整产业链。

“科研成果不是摆着看的，是要用的。”863计划提出的产学研用的创新模式，避免了“靓女待嫁”的尴尬。

钱德沛介绍，从“十五”计划开始，863计划对高性能计算机的研制采取了“产学研用”的模式，研制团队均由企业、大学、研究所和应用单位组成，特别强调按用户需求确定研究任务。无论是早一些的曙光4000A、曙光5000A、深腾7000，还是近期的“天河一号”，在立项之初各自就有了“主人”。

这是因为以前863计划曾经研制成功一台高性能计算机，但却没有用户，863计划专家组花了近一年的时间帮忙找用户，最后一台机器一拆为三，3地的3个用户合力才把这台机器“消化”了，总算把“靓女”“嫁”了出去。吸取这一教训，从此863计划的高性能计算机研究坚守“产学研用”的模式，强调以“用”为先。

正是得益于产学研用的研发模式，不但避免了“靓女待嫁”的尴尬，更重要的是由于用户带着资金来参与项目，说明用户迫切需要这台机器，会对机器的性能指标提出具体要求，机器投入运行后自然会发挥最大效用，反过来又推动了高性能计算机的推广，有利于高性能计算产业良好生态环境的形成。

在863计划的高性能计算机项目组里，曙光、联想、浪潮等国内一流的计算机制造商都是重要成员。实践证明，高性能计算机项目的实施不仅提高了我国在该领域的技术水平，而且有效促进了国产高性能计算机的产业化。

“21年来，863计划的技术成果直接促进了我国高性能计算机产业的发展，增强了高性能计算机产品的国际竞争力，迫使国外高性能计算机在国内大幅降价，大大节省了我国应用部门购买高性能计算机的费用。”钱德沛说。

第三章 造得出还要用得好

人类对于高性能计算机的需求是没有止境的，每一个台阶都需要从基础理论到实践技术以及应用技术的重大创新和跨越。——题记 

饥渴的计算需求

曹孟起总是觉得“不解渴”。

作为东方物探地球物理公司（简称：东方物探）研究院的总工程师，曹孟起一直头疼于大量勘探数据带来的计算需求压力。

其实，东方物探拥有一个亚洲最大的处理中心，拥有近4万枚CPU核，其计算能力达到每秒350万亿次，年处理能力三维可达85000平方千米，二维200000千米。

在我国，石油勘探是国内能源行业对高性能计算机需求最大、应用最深的领域。由于具有数据量大、连接外设多、并行任务多、网络体系复杂等特点，石油勘探领域成为高性能计算机的用武之地。

“过去是算不起，现在是算不够，我们一直处于饥渴状态。”曹孟起说。

曹孟起想用上更高、更快、更强的高性能计算机的“愿望”很快得到了满足。

2010年11月，东方物探历经一年半研发，具有自主知识产权的地震成像软件GeoEast-Lightning安装在“天河一号”上，进行数据测试。

在这次计算中，“天河一号”完美的展现了自己“王者实力”。原来在256个节点规模的机群上需要做将近一个月的逆时偏移项目，在“天河一号”上只需16个小时。

在“天河一号”的帮助下，2010年12月24日，东方物探提前将这套突破了国外公司封锁，提升了我国找油找气能力的软件推向市场。

目前，GeoEast-Lightning软件系统已投入东方物理公司研究院处理中心，进行大规模试验生产。试验结果表明，该软件在解决西部复杂构造成像、特殊岩性体成像、潜山成像及盐下成像方面，效果明显优于其他偏移方法。

“原来我们用机器要隔着‘玻璃房子’，现在几乎全都是国产品牌高性能计算机。其中，70%都是曙光的。”在东方物探研究院的科研大楼里，有3层楼摆满了机柜，曹孟起指着其中的一块空地说，“我们马上还要上一批机柜，现在的计算有点跟不上了。”

曹孟起的“不解渴”，反映了一个国家对高性能计算能力的需求和应用水平，而这种应用水平也是一个国家核心竞争力和科技水平的重要标志之一。

广阔的计算前景

千里之外，李根国与曹孟起一样不解渴。只不过他的身份是上海超级计算中心副主任，“目前我们的应用已达到资源的70%—80%，这基本上已经是满负荷了。”

2000年12月，上海市政府面向全国建设了上海超级计算中心。由于地方政府以及超算中心负责人的超前意识，上海超算中心被定义成了“面向公共的计算平台”。

一开始，上海超算中心的用户比较少。“除了用户需求少的因素外，第一批服役的高性能计算机由于机器兼容的问题，限制了潜在应用领域和用户范围。”李根国说。

直到2004年，在863计划的支持下，上海超算中心迎来了开放架构的曙光4000A，曙光系列机器的架构、软件、操作系统都是开放且标准化的，这就意味着系统可以和国际上一些通用软件更好地兼容。兼容性问题解决之后，上海超算中心的用户得到了空前的发展。

用户的急剧增长使得机器很快饱和。2009年，在863计划的支持下，上海超算中心又引进了曙光5000A系列超级计算机，计算规模达230万亿次。

“上海超算中心的两次扩容，每次都是扩容之后很快就排满了应用，很多用户需要排队很久，这充分说明了高性能计算机应用的广泛性。”历军介绍说。

据李根国介绍，在国产支线飞机的研发项目中，因为有了超算中心，原先可能需要耗资10多亿元进行的几百次风洞试验，通过计算机模拟仿真，风洞试验可以大幅度减少；原先上汽集团开发一辆新车，仅进行碰撞试验，就需要消耗80多辆样车，而现在已减为只需10辆左右。

尤其是在科学计算领域，高性能计算机更能一展所长。中科院上海药物研究所利用超算中心的资源，得以在240万个药物分子中，筛选出80多个具有药理活性的子，作为进一步开发药物的基础，研发时间从2—3年缩短到几个月；

目前，上海超算中心的用户80%以上都是科研机构和大学，而其他20%都用于工业生产。

上海超算中心已经是国内运营最成功的公共计算平台之一。“每年我们的机时费能收2000多万元，基本保证了中心的电费等成本开支。”李根国自豪地说。

上海超算中心的满负荷运转让刘光明颇为羡慕，不过他很有信心，“我们的天河一号强大的计算实力，可以满足气象、石油、医药、建筑等对大计算要求高的行业需求。”

测试东方物探地震成像软件只能算是“天河一号”“小试牛刀”。“目前‘天河一号’已在石油勘探、高端装备制造、生物医药、动漫设计等方面为20多家用户提供服务。”刘光明说。

在全国织就一张计算网

高性能计算机的成败在很大程度上取决于其应用。因此，863计划在抓紧环境建设的同时，加强了网格应用的开发。

2006年启动的863计划重大项目“高效能计算机及网格服务环境”提升了中国国家网格的资源能力和服务水平，将其从试验床升级为网格服务环境，从而更好地支持应用。

“重大项目支持了生物医药、能源、航空、气象、大型流体机械等方面的大型并行应用软件的开发，强调以一个程序有效利用数千个处理器核的能力。已经有多个软件达到了有效使用数千核的水平。”钱德沛说，目前，中科院超算中心和上海超算中心目前都有三分之一左右的机时是用于千核以上的应用，这比起5年前的应用状况是很大的进步。

而新一版网格软件CNGrid GOS已经研制成功并完成了部署，它整合了分布在全国各地11个计算中心的计算资源、存储资源、软件资源和应用资源，资源能力和服务水平得到了很大提高。到2010年底，总计算能力达到8000万亿次以上，居世界同类计算环境的领先地位。环境部署了230多个应用软件和工具软件，支持了700多项国家科技计划项目和重要工程项目的研究工作，在支持我国科学研究与大型工程建设方面发挥了重要作用。

此外，基于中国国家网格服务环境、以上海超级计算中心为主要依托而构建的工业设计和仿真优化应用社区也以正式开通。该应用社区在宝钢集团、国家核电、上汽集团、奇瑞汽车等企业得到了应用，取得了初步应用成效。它帮助企业缩短产品研发周期，降低研发费用。

“‘十二五’期间，我国863计划将继续坚持自主创新，推进高性能计算机的研制等工作，大力推进高性能计算机对国民经济、社会的促进作用。”钱德沛告诉记者。

21年漫漫征程，21年激流勇进。863计划推动和见证了一个计算大国的崛起，也预示着未来中国高性能计算机必将勇立潮头！

• 摘要

北京国际数学研究中心将于2011年9月1日到12月31日主办“相变的数学理论与数值模拟”（http://www.bicmr.org/conference/mtspt/）学术活动，包含一个国际暑期学校“相变与亚稳态”（9月12-23日），两个研讨会，分别为“成核与稀有事件”（9月26-28日），“相变的数学理论与数值模拟”（11月7-12日）。

学术活动联系人为孙莹 （sunying_bicmr@yahoo.cn）。北京国际数学研究中心欢迎青年教师和研究生参加上述学术活动。请感兴趣的人把你计划参加活动的时间发e-mail告诉孙莹（sunying_bicmr@yahoo.cn）。

• 摘要

清华大学数学科学中心2011年春季海外讲席教授团课程

In 2010-2011 spring semester, Demetrios Christodoulou (Greek mathematician and physicist), Richard Hamilton (Columbia University), Arnaud Beauville (University of Nice Sophia-Antipolis), and Victor Kac (MIT) are visiting MSC, Tsinghua University. They will give some short courses in Tsinghua University. Detailed information is available on MSC website, http://msc.tsinghua.edu.cn

• 摘要

上海交通大学自然科学研究院与致远学院于2011年7月4日~8月12日联合举办生物医学成像、数学建模及其应用暑期学习班。本学习班面向具有 数学、物理、计算机科学、信息科学、生物学、以及其它相关知识背景的高年级本科生、研究生、博士后和青年教师招收学员。我们将聘请本领域国际知名专家、学者授课，通过系列课 程、计算实践及讨论会等环节，向学员介绍相关学科领域的基本研究方法和前沿动态，达到吸引年轻才俊进入本研究领域，培养未来研究人才的目的。暑期班详细信息及报名方 法请见附件“2011年上海交通大学致远学院、自然科学研究院暑期班报名通知”或请浏览网站http://ins.sjtu.edu.cn/programs/2011/mia/default.html

暑期班结束后，上海交通大学自然科学研究院与致远学院将于2011年8月15~19日联合举办生物医学成像、数学建模及其应用国际学术研讨会。本次会议共邀请33位本领域国际著名专家、学者做邀请报告。会上将针对本领域当前热点问题、发展现状作一次全方位的探讨与讨论，是一次非常难得与本领域前沿专家面对面的学术交流 机会，欢迎各位同仁积极报名参加。会议详细信息也请浏览会议网站
http://ins.sjtu.edu.cn/programs/2011/ws_rabi/default.html

真诚欢迎您及您的学生届时参加。也请将会议、暑期班邀请转发给贵校相关的老师和学生。
祝好！

致礼！

会议组委会
INS@sjtu.edu.cn

• 摘要

主题: Contents, Journal of Scientific Computing (for Chinese NAdigest)

Journal of Scientific Computing
http://www.springeronline.com/journal/10915
Volume 47, Number 1, April 2011


Unified Analysis of Leap-Frog Methods for Solving
Time-Domain Maxwell’s Equations in Dispersive Media
Jichun Li, pp.1-26.

Two-Level Additive Schwarz Preconditioners for a
Weakly Over-Penalized Symmetric Interior Penalty Method
A.T. Barker, S.C. Brenner, E.-H. Park and L.-Y. Sung,
pp.27-49.

A New Class of High-Order Energy Stable Flux
Reconstruction Schemes
P.E. Vincent, P. Castonguay and A. Jameson, pp.50-72.

A Prolate-Element Method for Nonlinear PDEs on the
Sphere
Jing Zhang, Li-Lian Wang and Zhijian Rong, pp.73-92.

Conforming Rectangular Mixed Finite Elements for
Elasticity
Shao-Chun Chen and Ya-Na Wang, pp.93-108.

An Irregularly Portioned Lagrangian Monte Carlo
Method for Turbulent Flow Simulation
S.L. Yilmaz, M.B. Nik, M.R.H. Sheikhi, P.A. Strakey
and P. Givi, pp.109-125.

• 摘要

Christian Kanzow, Dong-hui Li, and Nobuo Yamashita, 
Preface

Jie Sun,
On methods for solving nonlinear semidefinite optimization problems

Yaxiang Yuan,
Recent advances in numerical methods for nonlinear equations and nonlinear least squares .

Xiaojun Chen and Guihua Lin,
CVaR-based formulation and approximation method for stochastic variational inequalities.

Tim Hoheisel, Christian Kanzow and Alexandra Schwartz,
Improved convergence properties of the Lin-Fukushima-Regularization method for mathematical programs with complementarity constraints

Yuhong Dai and Nobuo Yamashita,
Convergence analysis of sparse quasi-Newton updates with positive definite matrix completion for two-dimensional functions

Donghui Li and Xiaolin Wang,
A modified Fletcher-Reeves-Type derivative-free method for symmetric nonlinear equations

Ailing Zhang and Shunsuke Hayashi,
Celis-Dennis-Tapia based approach to quadratic fractional programming problems with two quadratic constraints

Abdel-Rahman Hedar and Alaa Fahim,
Filter-based genetic algorithm for mixed variable programming

Jun Takaki and Nobuo Yamashita,
A derivative-free trust-region algorithm for unconstrained optimization with controlled error

Simai He, Min Li, Shuzhong Zhang and Zhiquan Luo,
A nonconvergent example for the iterative water-filling algorithm

Keiji Tatsumi, Masashi Akao, Ryo Kawachi and Tetsuzo Tanino,
Performance evaluation of multiobjective multiclass support vector machines maximizing geometric margins

Yuji Harata, Yoshihisa Banno and Kouichi Taji,
Parametric excitation based bipedal walking: Control method and optimization

Abdel-Rahman Hedar, Ahmed Fouad Ali and Taysir Hassan Abdel-Hamid,
Genetic algorithm and Tabu search based methods for molecular 3D-structure prediction


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End of CAM Digest
本期到此结束