李伯虎：用云計算應對復雜系統仿真研究

▲中國工程院院士 李伯虎

    28日，中國工程院院士李伯虎就目前復雜系統仿真研究的現狀以及未來利用云計算平臺進行仿真的前景作了分享。他表示，基于云計算的復雜系統高效能仿真技術是未來仿真發展的必然趨勢——其內涵是一種新型的網絡化建模和仿真系統。

    據介紹，復雜工程系統指的是一類具有“系統組成關系復雜、系統機理復雜、系統的子系統間以及系統與其環境之間交互關系復雜和能量交換復雜、總體行為具有涌現、非線性，以及自組織、混沌等特點的工程系統”。而典型的復雜工程系統如航空航天工程系統、環境工程系統、C4ISR、攻防體系等軍事系統以及交通工程系統等。

    李伯虎院士認為復雜系統高端建模仿真技術需要HPC系統具有高性能、高容量、高可伸縮性的并行I/O系統。例如復雜電磁環境仿真中的電磁環境（人為或自然）通常由實物產生，難以用數學模型描述，而武器系統多是數學模型，因此需要解決半實物仿真中實物環境與計算機間的高速并行I/O交互問題——如某電磁發生器和仿真系統中的大量代碼互動。

    另一方面，面向未來的云仿真系統則需要充分利用云計算系統的高效能仿真資源虛擬化；為用戶提供按需動態組合的多累高效能仿真服務；呈現給用戶“虛擬化”的高效能協同仿真環境；以及提供以用戶為中心的分布、協同、交互的仿真工作模式。

    在高效能仿真的過程中，對于HPC系統的優化主要體現在對多核CPU、GPU、FPGA定制化硬件的混合高效計算并行度和可擴展性的優化。這些優化主要是為了消除計算瓶頸、通信瓶頸、內存墻、I/O墻和功耗墻。另一方面利用云計算技術對系統進行優化雖然能消除上述瓶頸，但也會帶來一些問題：如仿真過程中環境/系統錯誤評估與檢測技術、仿真中結果快速存儲技術、替換環境的發現與遷移技術、仿真運行中間結果加在技術等。

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