中國工程院院士李伯虎：面向智慧製造雲的模擬與超算技術研究與思考

14日上午，中國工程院院士、中國電子學會雲計算專委會副主任委員、中國大數據專家委員會顧問李伯虎出席了本屆大會，並進行了主題為《面向智慧製造雲的模擬與超算系統》的精彩演講。

至頂網網路頻道 06月14日 北京報道：2017年6月14日，由中國電子學會主辦、至頂網等協辦的第九屆中國雲計算大會在北京國家會議中心正式拉開帷幕。本屆大會圍繞「生態構建 深化應用」主題展開，並受到雲計算大數據領域院士、專家、產業高管、技術大咖以及其他各界人士的廣泛關注、支持和參與。

14日上午，中國工程院院士、中國電子學會雲計算專委會副主任委員、中國大數據專家委員會顧問李伯虎出席了本屆大會，並進行了主題為《面向智慧製造雲的模擬與超算技術研究與思考》的精彩演講。

在主題演講中，李伯虎認為模擬和超算技術已經成為智慧製造雲、智慧工業雲的建設運行關鍵技術，以及智慧製造雲實現智慧化的重要組成部分，它的研究和應用發展，需要從技術應用產業的協調發展和各個城市、技術創新體系、人才的培養著手。另外，在技術方面還提出了需要重視的四個方面，以及在應用方面的四個突出問題。

以下為李伯虎演講實錄：（內容根據現場速記整理，未經發言嘉賓確認，僅供參考，謝絕轉載）

李伯虎：尊敬的吳部長，各位專家、各位代表，大家好。我今天主要講一下我們團隊在工業雲方面的工作，特別是在工業雲裡面模擬和超算技術方面的工作。我的演講題目是《面向智慧製造雲的模擬與超算技術研究與思考》，主要是近年來我們的工作實踐。

我今天的彙報，一個是對智慧製造雲概述，重點把智慧製造雲里的模擬和超算技術的挑戰、研究內容、部分的應用案例向大家彙報一下，最後再提幾點建議。

首先我認為，前面的報告都很精彩，我也有共同的看法。目前一場新的技術革命和新的產業變革正在進行，互聯網+、人工智慧+、大數據+的時代正在到來，我們對這個時代的解讀，簡單說，第一這個時代的需求是創新、綠色、開放、共享、個性，這個時代的核心技術是技術深度融合，包括新互聯網技術、新信息技術、新人工智慧技術、新材料技術、新生物技術、新利用率轉換技術，特別是新的互聯網技術、新的信息技術、新的人工智慧技術飛速發展，正引發國民經濟、國家安全等領域的模式、手段、生態系統的重大變革，這個就標誌著互聯網+、人工智慧+、大數據+的時代正在到來。

製造業作為國民經濟、國計民生和國家安全的重要基石，正在面臨全球技術革命和產業變革的挑戰，各個國家都在設計計劃。

我們團隊從八十年代就開始做製造業信息化的工作，2009年我們提出了雲製造的理念，從1.0開始實現。2012年我們就認識到現在這個時代終將到來，因此，當時就開始了所謂智慧雲製造的理念的提出，以及智慧雲系統的實踐。在國內經過多年努力，在技術支撐平台和應用技術方面取得了階段成果，而且初見應用成效，但是我們也看到產業剛剛起步，同時我們也提出，從2010年8月份開始，在國外開始關注和開展智慧雲方面的工作。

什麼叫智慧雲製造，它的理念就是，基於泛在網路，藉助四類技術深度融合的數字化、網路化、智能化技術手段，這四大技術是新興的大製造技術、信息通信技術、智能科學技術、製造應用領域技術。構成一個以用戶為中心的統一經營的智慧製造硬軟資源和產品以及能力的服務雲，使用戶通過智慧終端及智慧雲製造服務平台，就可以隨時隨地按照需要獲取所需要的智慧製造的硬軟資源和產品服務能力。在全系統、全生命周期活動的人、機、物、環境、信息進行自主智慧地感知、互聯、協同、學習、分析、認知、決策、控制與執行，促進位造全社會及全生命周期活動中的人、組織、經營管理、技術、設備及信息流、物流、資金流、知識流、服務流集成優化；形成一種基於泛在網路，用戶為中心，人、機、物、環境、信息融合，互聯化、服務化、協同化、個性化、柔性化、社會華的智慧製造新模式和泛在互聯、數據驅動、共享服務、跨界融合等。

在這裡，我們提出了智慧雲製造的模式、手段、業態、特徵、實施內容和目標。我們把它叫智慧，因為它有三個深度融合，用戶為中心的人、機、物、環境、信息深度融合，數字化、網路化、智能化的深度融合，工業化和信息化的深度融合。很重要一點，它是基於大數據作為戰略資源，它的並行、協同、實時、互聯、智能地進行創新。

根據上面的理念所構成的系統，我們就把它叫作智慧雲製造系統，或者叫智慧製造雲。我們進一步提出它的概念模型，這個概念模型是三大部分，一個是智慧製造的硬軟資源，一個是智慧的雲池，下面是全生命周期的活動，這是三個世紀部分。中間就是智慧雲製造的一個平台。有三類人員，雲製造的服務提供者，雲的運營者，雲服務的使用者。這是概念模型。為了實現這個概念模型，我們進一步提出了17人體系的框圖。

下面底層是指揮製造的資源、能力和產品，然後上面一層就是感知介入通信層，上面就是平台，平台我們明天在成都發布，這個平台裡邊包括幾部分，一個是虛擬化服務華的雲池，上面就是共性的支撐服務，除了IAAS、PAAS、SAAS以外，我們還有數據作為服務，還有能力作為服務，同時有大數據引擎、人工智慧引擎，再上面就是個性的，像應用領域有智慧，有個性化定製。再上面就是應用儲存，這裡面包括個性化、服務華、社會華、柔性化。再上面就是各種各樣的人。

實際上這樣一個平台，當然是整個平台都有安全的問題、標準的問題。它實際上就是互聯網雲+人工智慧+大數據，人機物環境深度融合的系統。這樣一個系統可以用到行業作為行業雲，可以用到工廠就是工廠雲，作為個車間可以到設備以及到產品。當然它也可以橫向地到設計、生產、管理、實驗、銷售、維修等等。

這個系統跟以前的製造系統有什麼差別呢？就是系統數字化、物聯網化、虛擬化、服務化、協同化、定製化、柔性化、智能化。

為了實現這個東西我們提出了一個體系架構，我們也進行了實踐，這裡包括系統的總體技術、產品的專業技術，平台技術、雲設計、雲生產、雲管理、雲服務、雲模擬，以及軟體裡面有系統軟體、平台軟體、應用軟體。整個四類技術分別有細化，大數據技術是新興技術是一部分，它是提供全生命周期的精準、高效、智能的技術，其他各有它的作用。

為什麼我說它是一個互聯網+、人工智慧+、大數據+的智能社會系統，因為它提出了新的手段、新的生態。同時雲計算的拓展在三個方面，服務的內容拓展了，服務的模式拓展了，服務方式拓展了。

產生的效益就是提高市場的競爭能力，這個就是我們明天要發布的航天雲網，實際上是智慧製造出航的整個體系架構。同時這裡面有一個工業大數據的子系統，對工業大數據的採集、存儲、通信、處理和可視化都有一系列的作用。

目前我們做了三朵雲，一朵是航天科工集團，崗位、企業、設備數字化連進來。第二個公有雲，目前公有雲有二十個應用板塊，有十個正在運營的板塊，有四個正在籌備的板塊，有六個正在策劃的。第三朵雲國際雲，這裡面有跨境的協同設計，跨境的協同生產，跨境的營銷售後。

雲裡面現在有在線製造硬、軟資源，在線產品。有各種各樣的能力可以提供服務，同時一站式經營服務、政務服務、物流服務。

我們的願景是線上線下聯合以後實現個性化定製，協同開發，協同採購，協同生產，協同運營，協同售後服務，增值服務。

目前在專業雲上一百多個單位進來了，公有雲上，可以提供服務的和要求服務的企業是75萬家，國際雲註冊的企業有三千餘家，初步的效益，信息互通，資源共享，能力協同，開放合作，萬眾創新，互利共盈。

因為時間關係我不多說，大家可以到網上去查。這個就是背景，下面還有十五分鐘的時間，我給大家簡單地說一下，因為這是比較具體的技術。我們結合智慧製造雲，我今天向大家彙報智慧雲中間的模擬和超算技術。

首先應用挑戰，這個模擬和超算技術從應用的角度，第一要搞虛擬殃及的，特別是向航天這種複雜產品，多學科的虛擬洋機工程，這裡面有一個大問題，異構結成必須優化。第二需求就是嵌入式模擬和超算，現在一個版就是萬億次，現在目前完全可以超越，把現在的模擬和超算技術和系統作為一個重要的基礎子系統，參與系統的運行，就是CPS裡邊的一個計算的部分。第三，要處理大量的大數據，它里除了四個V，還有多源符合、數據類型異構等等。第四模擬超算不能建那麼多中心，所以要搞一個雲。第五，大量的人工智慧問題需要模擬和超算。

根據五條應用需求，我們現在超算和模擬技術有三大類的問題。第一建模問題，建模裡面一次建模解決描述和基於大數據深度學習等方法進行預測，第二就是在超算模擬系統算出來，就是要充分結合模擬和超算系統的體系結構來解決演算法和數據結構設計的挑戰。

第二要搞模擬超算系統，面向智慧製造雲的模擬超算雲，基於模擬與超算的多學科的虛擬殃及工程，面向問題的超算模擬語言，面向邊緣製造的模擬與超算系統，基於模擬與超算的高性能可視化技術。模擬不能仿假，所以現在一次模型要認可，模擬的演算法和準確性要認可，同時超算模擬用戶要認可，當然還有結構處理、風險和評估，以及很重要的一條，大數據的結果出來了，怎麼分析和評估，這都屬於應用里的三大類挑戰。

根據三大類挑戰，我們目前具體怎麼做的呢？因為時間關係我不展開，但是這裡面講一下幾個比較關鍵的和以前模擬的不同。面向智慧製造雲的建模理論與方法。在面向智慧製造一次建模里講一下重點，第一是定性定量混合系統建模方法，基於元模型框架的建模方法，變結構的系統建模方法，基於數據的建模方法，面向人工智慧2.0的模擬建模方法。二次建模提出來三級進行高效建模方法，基於尋優演算法的建模。

基於數據建模就是利用海量的觀察和應用數據實現對不明確機理的複雜系統進行有效建模，包括基於數據的逆向設計，基於數據的神經網路訓練建模，基於數據風險的建模。

人工智慧就是要面向新一代人工智慧的模擬緘默，自然語言生成、機器學習、深度學習、神經網路等有關的模擬建模方法，這是下面的總體過程。

二次建模裡面，目前的演算法模型階段。還有基於尋優演算法的神經元網路模擬方法等等。

這是第一大類。第二類，這個就是系統，超算雲、虛擬樣機工程、模擬語言。

我稍微講一下，要搞一個面向服務的把模擬能力和模擬資源作為一種服務的雲模擬系統，這就是我們做的。模擬語言，這裡面由模型與實驗描述語言，翻譯編譯程序、模型庫、演算法庫、函數庫、運行控制模擬引擎及結果組成的完成的語言。

第四邊緣製造超算計算機，跟以前不同的就是多了一個介面，這個介面叫萬物互聯，而且要能夠異構結成，這是我們的系統。

第三是模擬模型VVA技術和結果風險和大數據風險。大數據怎麼採集，怎麼存儲，怎麼分析，怎麼管理，以及優化應用。

第一個例子，模擬語言。有連續離散、定性、優化這些問題，你用我們的模擬語言，按一次建模的方法，你把各個模塊連起來，頂層，這是基於實踐轉移的跟一次建模差不多，定性，因果導向圖，你描述完以後，這裡邊就會自己再去進行兩個並行化的編譯。任意級、實體級、模型級三個並行層次。這就是一個例子，把剛才的問題八次迭代就解決問題。

第二個實驗，就是雲。我們開發了一個雲，這個雲有四種模式，個性化的虛擬桌面，批捉也、協同模擬、能力交易。這就是我們開發的雲平台。

我們目前把我們高性能計算機，八百多種各種各樣的模擬以後的軟體，以及模擬的人、各個場所都可以作為一種服務提供。這是一個起落架，這是多學科、各種各樣的模型，各種各樣的異構軟體。

因為我已經把這些硬軟資源和能力都已經服務化了，你在終端中用戶按照你的模型提出要求，自動的雲系統就可以把硬軟體給你配好，形成你所需要的虛擬模擬雲，最後你在上面很快地就做出來。

第三個例子是嵌入式方針。綠色以上的就是從控制計算機上面，就是模擬計算機，我們這裡面有兩個介面，半實物模擬設備和實物的連在一塊。

最後講一下，我認為模擬和超算技術已經成為智慧製造雲、智慧工業雲的建設運行關鍵技術，以及智慧製造雲實現智慧化的重要組成部分，它的研究和應用發展，需要從技術應用產業的協調發展和各個城市、技術創新體系、人才的培養著手。

我覺得在技術方面有五個重視，第一，重視模擬超算技術本身的技術個理論演算法的持續研究，人工智慧大數據我們都用軟用的硬軟體結合模式的去做；第二，要重視模擬超算技術和信息通信技術等製造領域多種硬軟體技術的深度融合的技術研究，不是人工智慧拿過來就行，它必須要一個綜合性的研究。第三。要重視面向用戶的超算雲服務的研究。第四；要重視基於模擬技術在全生命周期，它的流程、模式技術手段的研究。

在應用方面，我認為要有四個突出，第一，突出製造特色、行業特點；第二，突出問題導向；第三，突出基於超算技術的智慧雲製造的模式、手段、業態變革；第四，突出製造三要素、物流的綜合集成化、優化和智慧化。

謝謝我們的團隊，謝謝大家。

（以上內容根據現場速記整理，未經發言嘉賓確認，僅供參考，謝絕轉載。）

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