高性能計算應用的需求與發展

文/姚舸

“高性能計算應用”是當下我國重要發展應用模式之一，具有較大的意義影響。然而現階段有關我國高性能計算應用的需求與發展研究不多，基于該問題現狀，要求行之有效的方法對其進行分析研究，如高性能計算應用在經濟發展中的需求、高性能計算應用在生產建設中的需求、實現“大數據”經濟分析、實現生產效率質量提升等，本次研究對高性能計算應用的需求與發展進行分析，有十分重要的理論意義。

1 高性能計算應用概述

隨著我國綜合國力不斷提升，科學信息技術也不斷突破，其中最為代表性的為“高性能計算應用”。高性能計算應用不是單一片面簡單應用，而是更為科學、合理的系統布局。通過對國內外相關文獻及資料整理研究發現，高性能計算應用具有較為具體的泛指內涵，主要包括高性能計算應用、高性能計算機技術，二者從功能發揮、互相促進等方面密切相關。首先，高性能計算機及相關技術的創新研發，為其高性能計算應用奠定堅實基礎與前提。一旦缺乏其高性能計算機及相關技術，高性能計算應用就無法有力落地及發展。其次，高性能計算應用的物質設備來源于“高性能計算機及相關技術”。主要包括：計算設備、存儲設備、網絡設備等，這些都對高性能計算應用起到極為重要的保障作用。同時，從變相促動發展的角度來講，高性能計算應用也為其計算機及相關技術發展創新提供“動力”推動。主要是因為高性能計算應用的涉及領域、使用范圍都較廣、較多，例如：物質材料領域、生物信息領域、軍工核武領域、氣象天氣預報、醫療及工業領域都有其高性能計算應用的體現。最后，基于當下我國經濟快速發展及科學技術水平不斷提升，加大對高性能計算機及實際應用的技術突破，從多方面、多角度對其技術層面進行研發，為更好的推動社會發展及科技升級打下重要基礎。

2 高性能計算應用及相關技術的研發形成

隨著我國市場經濟建設迅猛發展，科學技術水平也不斷與之提升。其中，最為代表性的為計算機科學及相關技術發展。高性能計算機的研發與形成是通過無數實驗與探索而實現，高性能計算機的前身為“向量計算機”。其技術突破主要從“處理器”更新創新起步，在高性能計算機研發階段主要包括：對稱多處理機、大規模并行處理機、機群系統、星群系統等處理器更新換代。同時，隨著人類科技水平不斷提升，一種更為高計算能力及精密度超高性能計算機逐漸呈現人們視野。現階段，在高性能計算機及相關計算應用較為領先的國家為美國、歐洲和日本。而我國在高性能計算機與相關技術應用研發中逐漸由傳統的模仿式向自主型轉變，我國已經可以自主研發出于美國、日本相同功能的高性能計算機。而在其應用中我國也由以往的片面應用領域向多元應用領域實施，高性能計算應用不再局限于傳統的教學科研等方面，而是向醫療、生產、金融、國防等諸多領域發展。

3 高性能計算應用的具體需求

3.1 高性能計算應用在經濟發展中的需求

隨著我國改革開放至今，市場經濟建設發展已經構建我國發展體系、戰略布局的重要保障，針對經濟發展的重要性及作用性，“高性能計算應用”的融入應用尤為重要。在經濟發展中主要通過產業轉型、產業布局、產業升級、產業創新等完成，在傳統產業轉型升級過程中，需要一種新技術、新元素、新方法來促進提升，而高性能計算應用的實質性正是在于通過先進電子技術、計算方式、軟件應用等為產業調整及升級轉型起到實質性推動作用。例如：零售業通過高性能計算支撐下的AI對大數據進行分析，實現自動控制庫存和物流，降低相關倉儲和運輸費用支出，提高商品轉運效率，降低成本和員工勞動強度，傳統零售業向智能零售業轉型升級。例如：汽車生產制造行業通過高性能計算應用及相關技術應用，將原有的實物仿真為通過高性能計算仿真模擬，通過簡單高校的高性能計算可以模擬汽車碰撞、發動機運轉等復雜的過程，提升了設計效率及質量的同時，也極大降低了人力成本，為汽車制造產業的升級轉型奠定堅實基礎環境。

3.2 高性能計算應用在生產建設中的需求

高性能計算應用在生產建設中的意義在于從中國制造向中國創造的提升。我國生產建設主要以企業加工制造、項目工程施工為主，高性能計算應用及相關技術應用為其二者起到至關重要的推動作用，幫助企業實現原始創新。例如：聲學設備生產廠家早期主要以代工為主，技術含量低利潤率低可替代性強，企業經過一段時間代工的技術基礎，擴大研究團隊通過高性能計算研發新材料新結構，實現從代加工向原創設計的升級。例如：企業通過高性能計算和數據挖掘技術的集成，進行產品質量管控，從海量生產數據和產品質量數據中高性能的挖掘內在聯系，發覺人難以察覺的優化點，提升產品質量，增強了企業市場競爭力。因此，高性能計算應用及相關技術在我國生產建設中意義重大，不僅對其效率、質量起到保障作用，實現技術升級產業轉型。

4 高性能計算應用作用體現

4.1 實現“大數據”經濟分析

“大數據”經濟分析不是單一片面的簡單流程，而是更為應用、合理的系統布局。大數據技術應用的基礎前提是高性能計算應用。同時，高性能計算應用的合理應用及優化操作對大數據分析的精準性、正確性起到相對促進作用，具體運用如下：

（1）正確合理選擇高性能計算大數據分析軟件，選擇軟件是高性能計算運用大數據分析的重要基礎前提，應該根據分析數據實際需求及種類，對相關軟件進行選擇應用，以保障其符合性、正確性。

（2）提升大數據經濟分析高性能計算操作人員綜合素質，對其專業性進行嚴格把關，這樣才能為提升數據分析的準確性奠定基礎。

（3）對相關大數據分析結果進行評估，通過高性能計算技術和機器學習技術對其分析結果進行合理評估，提升其數據分析的精準性。綜上述所，科學、合理的利用高性能計算機應用可以全面實現“大數據”。基于當下我國科學水平不斷提升及人們對經濟數據披露日益關注，應采用更為高效精準的計算應用系統，做好數據統計、整理及分析工作，以此應對大數據經濟時代所帶來的挑戰。

4.2 實現生產效率質量提升

在生產效率質量提升方面以土木工程信息化管理為實際案例進行分析概述，所謂“信息化技術”就是基于計算機信息技術基礎上更為完善的應用型技術。信息化技術的實質是實現生產、管理自動化、智能化與效率化。對管理成本與人工的投入起到極強的降低效果。信息化技術以高性能機器學習計算、管理軟件、大規模數據庫為核心，針對不同領域開展不同的應用渠道。現階段，我國信息化技術發展較快，其應用領域與實施空間逐漸擴大。其中，在建筑領域應用較為廣泛，主要體現在工程管理、材料管理與供給鏈體系中。而土木工程管理中的信息化技術應用更具有實質性與成果性。信息化技術的應用簡化了工程管理流程，提升了其管理核心的集約式，并對相應的數據信息進行整理分析，實現了統一共享與動態存儲。所以說信息化技術是構建土木工程信息體系的重要基礎與保障。所以，科學及生產是密不可分的必然聯系，也是其互相影響、促進的主要動力。

5 結論

綜上所述，通過對高性能計算應用的需求與發展進行分析研究，主要包括：高性能計算應用概述、高性能計算應用及相關技術的研發形成、高性能計算應用的具體需求，其包括高性能計算應用在經濟發展中的需求、高性能計算應用在生產建設中的需求，高性能計算應用作用體現，其包括實現“大數據”經濟分析、實現生產效率質量提升等，從多方面、多角度對高性能計算應用的需求與發展進行闡明，為下一步工作開展奠定堅實基礎。