编者按：“CAE自主创新发展战略”是中科院第23次技术科学论坛。围绕CAE技术发展的前沿、热点和重要问题，院士和专家各抒己见，互相切磋，活跃学术思想，推动学科发展。现将有关发言摘要（未经本人审核），分二次刊出，以飨读者参考。

钟万勰（大连理工大学院士）：提高国家CAE自主创新软件的竞争力

2006年1月胡锦涛主席在全国科技大会上宣布中国“十一五”科技发展的目标是2020年建成创新性国家，使科技发展成为经济发展的有力支撑。2005年6月美国信息技术委员会给总统报告题目——《计算科学：确保美国竞争力》中指出：计算科学是国家保持长期领导地位的根本，这句话是他们讲的。作为计算科学的重要组成部分和计算科学应用实践的载体，CAE是自主设计与精细化设计的核心技术，是提高企业核心竞争力的关键技术，是关系国家安全的战略技术。CAE其高档产品是严格禁运的，在建设创新性国家和从制造业大国向制造业强国转变的大环境下，我国CAE产业迎来了良好的发展，会议会址选在装备制造业较为完备的上海召开，可以更有利在学术研究成果和企业实际需求之间架起一座桥梁。这次科技论坛聚集了政府、学术界、企业代表和国内厂商，共同探讨行业发展战略形式是以往不多见的。本次论坛也是科学院技术科学部开展的咨询项目，“发展国产CAE系统，提高装备制造业的自主创新能力”组织的一次调研，得到了中国科学院的支持，在这一领域工作的许多同志给予了高度的关心，同时也得到了资助。在此一并表示深深感谢主办、承办和协办单位。

孙均（同济大学院士）：《CAE技术在岩石工程领域应用的若干进展》

我认为IT技术同多媒体是二十一世纪信息社会的一个标志。我举一个例子，我们开发的一套软件包是盾构隧道工程施工网络多媒体视频监控与技术信息管理研制的。在城市地铁与隧道施工中间，带信息化适时的远程管理，从辅助系统的研发和应用可以说已经初具雏形。人工智能的问题，举个例子是地铁工程，到2010年为止，我们上海要建成四百公里的地铁，任务非常巨大。如何进行施工变形的预测和控制，成为一件很重要的事情。施工中得到的信息同监控的数据，需要用到人工智能的方法，比如说用网络等等。还有BP神经网络是最基本的网络形态，现在我们有讲进化的神经网络，讲遗传上的网络，这些都叫软科学。这些方法与神经网络结合起来，可以用来做工程施工变形的预测。还有后面进行控制，这个是用模糊逻辑的方面来做的。举几个例子，一个是对于维护墙水平位移的控制，一个是坑外周边地表沉陷的控制，都需要数字化技术。岩土工程数字化这个问题非常庞大非常烦琐，结合上海城市地下空间开发与利用的研究大课题，我们工作目前还是局限于在城市地层的数字化研究，因为城市数字地层是数字地球或者是数字城市不可缺少的重要组成部分。

汪耕（上海汽轮发电机有限公司院士）： CAE在大型汽轮发电机设计研究中的应用

到2005年大陆的装机容量位居世界第二，其中75%是国产机组，其中火电650MW以下的容量机组掌握了自主知识产权，但是1000MW级火电和核电机组要依赖引进设备和技术。目前百万MW级发电机的投运和生产越来越多，随着汽轮发电机单级容量增加所带来的电磁负荷大幅度提高，电晕过热振动疲劳等问题函待解决，其中CAE技术是有效控制的方法之一。

二十世纪七十年代，我国开始应用CAE技术；二十世纪八十年代引进美国西屋公司计算机程序，使我国发电机设计水平提高了一个档次。二十世纪九十年代设备厂商与大学科研机构合作开发自主创新的软件和程序，目前通用的CAE软件广泛应用于发电机设计中，结合Pro/E等建模软件，CAE技术越来越显示它的优势。

国外设计比较高的额定电压的时间比较早，他们积累了大量的研究方法和结果，但是引进国外技术的时候往往不会提供研究方法，因此需要我们自主创新进行研究开发。二十世纪九十年代上海就跟高校合作，针对百万级两极发电端部电场进行实验。今年上海汽轮机发展有限公司又与高校合作开展全三维分析，着重研究这方面的问题。

二十世纪九十年代，我们公司与高校开展合作，设立了大机组与大电网互相作用动态仿真课题，编制了机—网程序，还有疲劳损耗的自主研发程序，其中机网程序用一微分方程和一组代数方程来描述，特点在故障远端发电机采用了简化模型等。大机组与大电网相互作用动态仿真的成果在多个工程中获得应用，可以为实际生产服务，也可以为今后的进一步研究打下坚实基础。

李根国（上海超算中心高工）：高性能计算及其在CAE的应用

计算机的发展还存在哪些问题呢？CPU很快，硬盘却很慢，I/O是一个问题，还有匹配的问题，从系统来说10万个以上的处理器占地多少？还有系统的能耗，像美国造的大机器，要一兆的能耗。另外系统的可信性，高效性。国家计划在“十一五”期间要研究一千万次计算机，要在计算机制造方面保持领先水平。国家也有投入软件方面的研究。总之，就是高性能计算将成为计算主流。

并行软件开发主要难度有以下几方面，一是并行计算思想的障碍，现在人们已经习惯了串行的思维方式，并行是另外一个体系，比较复杂。第二并行算法的缺乏，有部分算法比较高效的，但是大部分算法需要去开发，就是很难并行的。第三方面开发的工具不足，编译器自动翻译成机器能执行代码，但是毕竟有问题，还需要人来干预，还有软件硬件方面脱节的问题等等。

美国很明确提出了计算科学的概念，我们国家还没有系统地提出计算科学的理念，因为计算科学包括软件算法结构。现在在教育方面，我们应用和基础的体系没有结合起来。我们还是要系统地做一些规划。像美国的总统报告，我们是认真做过分析的。美国是有一些超前的担心，但是发展还是很快的。我们国家的局面更加严峻，第一个就是人才培训，计算科学的资源配置为核心重新构建培养体系。第二就是国家支持硬件研发，但软件远远没有得到系统的规划和支持。在此，我呼吁国家要科学全面的规划，予以充分认识。

CAE的软件发展一定要与大型产品结合起来，比如说汽车、船舶、航空产品为需求介入进去，系统开发一个软件，一旦成功对外发布，就可以说是工业实践检验的产品，国家支持可以结合装备制造业一并考虑。以软件开发公司牵头，还有以一个完整的体系为基础。

六七十年代八十年代初每个先进国家都有计算中心，那时候的计算中心跟现在的计算中心不一样，现在计算中心包括美国、欧洲、日本有更大的计算中心，也有设备的快速更新。美国主要通过能源部、国防部支持一些国家的计算中心，很多的计算中心都在快速发展。我们的国防、气象、石油等有计算中心，但是没有国家级的计算中心。计算中心在计算产业链中扮演着独特的承上启下的重要作用。计算中心是各学科知识聚集融合的场地，远远有别于单纯在计算机科学方面开展研究的IT研究机构。

上海超算中心是2000年作为上海市的一号工程之一，总投资超过了三亿。我们有一整套运营的机制，做一些开发工作，在国家网格计算的研究方面，我们扮演了交结点的角色。据05年1月到06年7月的统计数据，运营的水平不是很高，大部分的用户是入门级的，很多用户从来没有接触过BEG，工程方面就更少了。用户的情况以上海的最多，全国各地都有，我们现在有180家用户。计算中心只有持续发展，才能去想一些更深层次的问题。超算中心和用户结合起来可以提高水平。如跟交大合作在软件开发方面获得国家科技进步一等奖，还有上海市科技进步一等奖。

程耿东（大连理工大学院士）：发展国产CAE软件纵横谈

首先说一说前沿，讲计算机辅助工程的重要性，CAE计算机辅助工程分析是一种十分有效的计算机数值仿真技术。以上世纪五十年代中期出现的有限元法为基础，最初用于航空航天，目前CAE已在机械工业等各领域有了广泛的发展。现在从ACE的主要内容来看，大的就是两个，一个是对工程结构产品的力学性能，包括对工程结构与产品的生产加工过程，也可以用CAE的办法来做，可以比较早的发现设计的缺陷，可以比较早的发现加工过程工艺的可行性、可靠性。现在发展是非常惊人的。能够模拟的东西很多了。

近年来开始出现一些新的名词（虚拟制造、数字化制造、精细设计），实际上核心就是CAE，它吸收了计算机科学和计算可视化等方面的成果，为装备制造业的设计人员提供了更贴近工程设计实践需求，功能更强大的智能化工具。CAE技术可以缩短周期，应该说是创新设计制造和质量保证的核心技术，是国防和军工装备研制的战略技术。实践说明，一个国家要拥有自主开发的高新技术。西方专家说CAE软件和别的软件不一样，科学计算高。

AE技术发展大致可以分几个阶段。五六十年代主要开发基本的结构分析程序。七十年代开始出现通用的有限元程序。八十年代主要是扩充通用有限元软件，CAD和有限元的结合。包括特殊问题的有限元，有限元和其它数值方法联合求解技术。在这个时期（包括到八十年代初中期），总来说有限元使用是很困难的，为什么呢？首先要建立模型，通常要有限专家和工程专家的结合。每个领域都有自己的专家，林元培先生是桥梁专家，我们是搞有限的，我们跟他合作来做，将所需原始数据在纸带和卡片上打好孔洞然后上机计算，从事结构设计的院所设有专门的计算室来搞有限元计算。