清华研究生走进中物院数值模拟软件一线探访国产CAE“茉莉”平台创新路径

问题——关键领域对工业软件提出“算得出、算得准、算得快”的更高要求。数值模拟与计算机辅助工程(CAE)软件是高端制造、能源、航空航天等领域的基础工具。随着超算能力持续提升,工程设计正从“试出来”加速转向“算出来”。但复杂多物理场耦合、大规模并行计算、工程化验证以及长期维护等环节,软件能力能否跟上硬件进步、能否在关键场景保持稳定可靠,成为行业绕不开的现实问题。对青年科研人员而言,如何把算法研究与工程需求、软件工程和持续迭代贯通起来,也关系到科研成果能否真正进入产业应用和重大任务。 原因——长期积累与体系化创新决定国产工业软件的“上限”。在中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心,来访学生看到的是一个空间不大但分工明确、链条完整的研发现场:结构、流体、框架等团队联合推进,算例结果实时展示,研发进展直观可见。专题交流中,有关负责人指出,传统CAE研发容易形成“烟囱式”格局:学科壁垒导致模块重复建设,代码难复用、难演进,研发周期长、维护成本高;而重大工程需求又对软件的可靠性、可解释性、可扩展性提出更高门槛。要化解这些矛盾,既需要长期的理论与工程经验积累,也需要在组织方式与技术体系上做系统重构。 影响——平台化思路正在提升研发效率,也在重塑人才成长路径。据介绍,“茉莉”平台以平台化方式沉淀共性能力,将通用模块组件化组织,支持多团队在统一架构下协同开发与快速迭代。平台化的价值不仅在于提升复用、压缩周期,更在于形成从算法、工程实现到算例验证的闭环,增强研发的可持续性与结果可追溯性。交流中,不少学生认为,“平台化”是理解国产工业软件突围的重要切口:技术路线从单点突破转向体系化建设,从“做出一个能跑的程序”转向“建设一个可扩展、可维护、可验证的软件生态”。 对人才培养而言,这种研发范式对青年科研人员提出了更复合的能力要求:既要掌握数值方法与物理建模,也要具备软件工程思维与并行计算能力,还要理解应用场景的边界条件和评测标准。校友分享环节中,年轻研发人员结合经历谈到,选择国产CAE方向不仅是职业选择,也是在研究与国家需求之间作出的价值取向;当在同类算例中实现更稳定、更高效的计算表现时,成就感往往来自“把问题真正解决”的过程。 对策——以需求牵引、协同攻关与开放交流夯实软件底座。业内普遍认为,国产工业软件要实现高质量发展,需要在三上持续发力:一是坚持重大需求牵引,围绕真实工程场景建立从模型、算法到验证评测的体系,避免脱离应用的“自转式创新”;二是推进平台化、工程化与标准化建设,强化框架层统一与模块沉淀,减少重复投入,提升长期迭代能力;三是完善产学研用联动机制,让高校的前沿方法研究与科研院所、企业的工程需求更紧密衔接,通过联合培养、课题共研、实习实践等方式,形成从问题提出到成果落地的闭环。 此次活动中,学生分组对接不同团队,围绕多物理场耦合、数据同化、大规模并行条件下的精度与效率平衡等具体问题深入讨论,部分问题与建议被记录整理并带回学校继续研究与验证。这种“带着问题来、带着任务走”的交流方式,有助于把课堂知识转化为面向真实场景的研究方向。 前景——国产CAE迈向高端化、体系化,关键在长期投入。面向未来,随着超算平台能力继续提升、工程系统复杂度不断增加,CAE软件竞争将从单一求解器比拼,转向平台生态与工程验证体系的综合能力。国产CAE若要在更广泛领域实现规模化应用,需要在稳定性、可靠性和可验证性上持续打磨,并在核心算法、并行框架、工程数据库与标准体系上形成可持续迭代能力。同时,人才队伍的稳定投入与梯队建设同样关键:既要吸引擅长攻坚的算法人才,也要重视软件工程、测试验证与产品化人才,让科研成果真正沉淀为可长期维护的基础工具。

当大巴驶离中物院时,夜幕已降临,学子们的报国热情却更加坚定。这次实践不仅拓展了专业认知,也带来更深的触动。从“两弹一星”精神到新时代科技创新使命,科技事业的接力棒正在交到年轻一代手中。期待不久的将来,这些青年在各自岗位上为提升我国核心技术自主创新能力贡献力量,让更多“茉莉”在祖国大地上绽放。