李伯虎：用云计算应对复杂系统仿真研究

▲中国工程院院士 李伯虎

    28日，中国工程院院士李伯虎就目前复杂系统仿真研究的现状以及未来利用云计算平台进行仿真的前景作了分享。他表示，基于云计算的复杂系统高效能仿真技术是未来仿真发展的必然趋势——其内涵是一种新型的网络化建模和仿真系统。

    据介绍，复杂工程系统指的是一类具有“系统组成关系复杂、系统机理复杂、系统的子系统间以及系统与其环境之间交互关系复杂和能量交换复杂、总体行为具有涌现、非线性，以及自组织、混沌等特点的工程系统”。而典型的复杂工程系统如航空航天工程系统、环境工程系统、C4ISR、攻防体系等军事系统以及交通工程系统等。

    李伯虎院士认为复杂系统高端建模仿真技术需要HPC系统具有高性能、高容量、高可伸缩性的并行I/O系统。例如复杂电磁环境仿真中的电磁环境（人为或自然）通常由实物产生，难以用数学模型描述，而武器系统多是数学模型，因此需要解决半实物仿真中实物环境与计算机间的高速并行I/O交互问题——如某电磁发生器和仿真系统中的大量代码互动。

    另一方面，面向未来的云仿真系统则需要充分利用云计算系统的高效能仿真资源虚拟化；为用户提供按需动态组合的多累高效能仿真服务；呈现给用户“虚拟化”的高效能协同仿真环境；以及提供以用户为中心的分布、协同、交互的仿真工作模式。

    在高效能仿真的过程中，对于HPC系统的优化主要体现在对多核CPU、GPU、FPGA定制化硬件的混合高效计算并行度和可扩展性的优化。这些优化主要是为了消除计算瓶颈、通信瓶颈、内存墙、I/O墙和功耗墙。另一方面利用云计算技术对系统进行优化虽然能消除上述瓶颈，但也会带来一些问题：如仿真过程中环境/系统错误评估与检测技术、仿真中结果快速存储技术、替换环境的发现与迁移技术、仿真运行中间结果加在技术等。

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