城市中的工业领域是元宇宙施展的广阔天地，工业元宇宙则是工业数字化不断深化产生的新概念，呈现出“虚拟与现实”“机器与智慧”“数字经济与实体经济”互相融合等特点。
在发展工业元宇宙的过程中，工程仿真技术作为关键技术之一备受业内关注，其中算力的重要性也愈发凸显。工业元宇宙未来将如何更好赋能和变革众多行业？近期，记者专访国家超算无锡中心工程仿真生态负责人、神工坊创始人任虎，与其交流这一前沿领域的最新发展趋势。
记者：目前很多地方都在推进新型工业化，您作为工程仿真领域的专家，能否谈谈工业元宇宙是如何助力高新技术产业发展的？在数字化转型中起到怎样的作用？
任虎：在当今这个日新月异的时代，大多数行业正在经历数字化的变革。工业元宇宙是比数字化、智能化更宏大的一种概念，更多地聚焦需求侧的发展。简而言之，发展工业元宇宙就是在数字世界中，围绕需求方构建起工业全生命周期的闭环。
在这个闭环中，用户可以在数字世界中定制个性化的产品，并借助智能手段实现自动化的设计研发等。以汽车行业为例，用户可以根据个性化需求，在设计研发环节实现精准定制，通过智能化的自动设计研发系统，大幅减少工程师投入和试验成本，这是非常令人神往的工业场景。
记者：作为无锡超算“孕育”而生的神工坊团队，目前是否有一些成熟的工程仿真技术的应用？
任虎：我们依托超级计算机，运用高性能计算技术赋能工业设计。在高端装备领域，如航空发动机的研发，在过去缺乏数字化设计手段的时候，需要依赖大量的试验，后来工业软件引入使用，现正逐步迈向系统集成化，能够实现对包含零部件细节的复杂产品整体进行精准把控。在过去的几年时间里，我们与国内顶尖的航空发动机生产商合作，依托“神威·太湖之光”超算平台的支持，实现的网格规模高达10亿级别，能够模拟航空发动机燃烧室极端工况。有多极端呢？好比在12级大风中点燃一根蜡烛。
随着算力的快速发展，更先进的设计方案正不断涌现。针对新兴领域和面向中小企业的垂直场景中，我们基于先进计算技术搭建了一个高性能仿真的SaaS平台，将更多的计算资源和仿真软件资源通过云服务的方式让更多中小企业能够以低成本快速获取，目前注册的工业用户已超过1000个。
记者：您觉得工业互联网、工业元宇宙等概念的区别是什么？有递进关系吗？
任虎：确实存在递进关系。随着数字化进程的深入推进，技术也在不断迭代更新。我们接入互联网后，就开始探索工业互联网的发展路径，通过把设备和机床等连接起来，实现连续性和高效率的生产。随后，我们将迎来工业4.0时代，这一时代的要求的不仅仅是连续性和高效率，还需要在低成本的状态下实现小批量定制化和柔性化的生产。随着信息化和数字化的进一步发展，工业元宇宙则更加强调构筑一个完整的数字化世界，形成覆盖工业全生命周期的闭环，这可以说是未来数字工业发展的雏形。在工业元宇宙的框架下，我们能够在定制化生产的基础上实现自动化的设计研发，突破生产环节的局限，并追求更高质量满足个性需求的产品。
记者：在工业元宇宙的布局下，工程仿真技术如何改变了传统的工程设计和测试流程？近年来取得了哪些重大突破？
任虎：工程仿真技术经过多年的发展，影响也很深远，能够通过数字化的设计研发手段大幅减少物理试验需求，极大程度降低了测试成本。对于一些复杂度较低的产品，仅需做终试就能定型。在未来，随着技术的不断进步，有可能实现无需进行终试，所有问题都可以在数字化世界里解决。通过工程仿真技术，从新能源汽车到商用飞机，能够有效剔除大量冗余的测试环节，从而减少生产时间，进一步提升生产效率、降低成本。
记者：加快推进工业元宇宙，我们还需要克服哪些挑战？
任虎：要真正实现自动化、智能化研发，现在的工业软件性能普遍偏低，为此，我们需要不断优化，致力于提升软件的性能与速度。先进计算技术的提升是基础性问题，然后再做到自动化、智能化的设计研发，甚至是无人化的研发。从软件自身技术层面上来讲，也需要不断取得突破，例如，通过模板化、参数化、自动化等手段，降低工业软件自动运行过程中接口之间的复杂度，提升软件的易用性、高效性和便捷性。
当前，我们神工坊团队也正朝着这些方向努力。以航空发动机领域为例，我们成功开发了高性能数值模拟框架，可以实现低代码开发，把大量的共性问题放在框架下去解决。展望未来，我们致力于将CAE技术变成“平台+APP”的模式运行，推动工业软件的全面升级与发展。
记者：工程仿真技术会与物联网、云计算、数字孪生等先进计算技术如何融合？形成怎样的产业生态？
任虎：物联网作为工业互联网的物理基础，强调的是硬件级的对接。在此基础上，工业互联网通过嫁接一些生产级的调度，优化相关算法和软件，进而迈向工业4.0的发展阶段，再往上更进一步，就是构建与用户需求相关的数字模型，建立庞大的工业数字世界，通过与物理世界联动形成工业元宇宙。这其中，算力作为发展的核心基础硬件，需要不断迭代的算法支持。值得一提的是，人工智能与CAE技术各具特色，人工智能以数据为驱动，强调计算的高效性，而CAE技术则侧重于知识的运用，虽然计算速度相对较慢，但在专业领域具有深厚的理论基础。因此，将两者进行结合，充分发挥各自的优势，是我们当前在高性能数值模拟框架下着力发展的下一代工业引擎。
记者：谈一谈神工坊团队，从2016年来到无锡超算，经历了哪些过程？通过这些年的不断深耕，是否有形成核心竞争力？
任虎：我们这个团队与超算密不可分，也颇具故事性。我本人早年在西北工业大学学习力学相关知识，毕业后投身于航空工业领域。然而，在工作期间，我惊讶地发现很多设计软件都使用的是国外的，这激发了我内心深处的一个念头——能否自主研发国产设计软件。因此，我毅然决定重返校园，继续深造攻读研究生学位。
后来，我发现算力和算法的重要性不可或缺，偶然一次机会，我接触到了超算。当时来加入无锡中心的时候，无锡中心还没有正式挂牌，后来“神威·太湖之光”声名大振，也是伴随着无锡超算中心的成立，我创立了高性能工业仿真方向的部门，当时部门只有我一人。
凭着一腔热忱与莫大的信心，我们坚信国内一定能自主开发出优质的工业软件。为了这个心底的信念，我们一步一步探索，不停地在钻研。
目前，我们神工坊团队拥有研发人员约15人，都是“大浪淘沙”留下的青年人才，有情怀、有想法、愿意干实事，团队的平均年龄还不到30岁。大家心中都想着“为国家做科研”、“为国家而创业”。
谈到神工坊的核心竞争力，我认为是在于积极拥抱了先进计算技术，包括高性能计算、人工智能和云计算，作为国内少数借助超算做工程仿真的团队，很多国外知名的商业软件在计算性能上都远不及我们。
记者：你们团队的名字很有意思，为什么叫“神工坊”？
任虎：神工坊的“神”代表“神威·太湖之光”，“工”代表我们聚焦于工程计算领域，“坊”又和工业仿真有谐音关系，这也给人一种务实的感觉。神工坊这个名字一方面讲出了我们是以先进计算技术为驱动的出身背景，另一方面，也有人说这名字还有鬼斧神工的意味，我们立志做的事带着点“未来感”。
记者：现在国家对科研人才培养非常重视，从组建神工坊来说，您最看重青年科研人才的什么能力？
任虎：在当今的这个时代，人才的定义也在经历变革。在过去，拥有丰富知识的人被称为人才，但随着信息化和智能化时代的到来，如果一个人所做的事情和机器类似，那么他就失去了核心竞争力，所以人才必须要有快速学习新事物的能力，能够快速应变、不断创新。科研人才不一定要一门心思扑在学术论文上，也可以把“论文”写进产品里、写到中华大地上，解决真实问题。
从神工坊来说，我们更看重应用型人才的培养。因为我们研究的领域需要计算机交叉型人才，既要懂工业、计算机，还要懂数学相关知识。当然，个人的技术专长不需要面面俱到，因为团队协作的精髓在于充分发挥每个成员的优势。我们不需要每个成员都达到全面均衡的发展水平，而是要以发展的眼光看待人才培养，共同推动团队的整体进步。
记者：神工坊有哪些未来的规划或者构想？
任虎：我们近期的计划是将多年来积累的高性能计算技术进行产品化，中期目标是构建一个以先进计算为核心的研发与应用的生态体系。从长远来看，我们致力于打造工业4.0或者工业元宇宙中的物理引擎，实现自动化的设计研发。
我们神工坊立志成为国内下一代工业仿真行业的领军者，致力于打造工业元宇宙时代顶尖的物理引擎。
