作者：姜天海 彭科峰    来源：中国科学报     发布时间：2015/11/2     

　　1993年10月，中国科学院科学与工程计算国家重点实验室（简称LSEC）在已故著名数学家、中国计算数学奠基人冯康院士的倡导与推动下正式成立，成为我国“科学计算”领域的一颗冉冉升起的新星。 

　　“科学计算利用先进的计算能力解决复杂的科学工程问题，是计算机实现其在高科技领域应用必不可少的纽带和工具。”实验室主任陈志明研究员近日接受《中国科学报》记者采访时表示。 

　　作为主要开展科学与工程计算基础理论研究，解决科学与工程领域中的重大计算问题，着重研究计算方法的构造、理论分析及软件实现技术的学术机构，十几年来，实验室不断探索“科学计算”的发展道路，逐渐开拓出一条 “以人文之心，铸就科学精神”的创新之路。 

　　科学计算研究的卓越团队 

　　谈及科学与工程计算国家重点实验室，不得不提到它的倡导者与创始者——中国科学院院士冯康。作为世界著名的数学家，冯康独立于西方建立了有限元方法的数学基础，创造性提出了自然归化和自然边界元方法，开辟了哈密尔顿系统的辛几何和辛格式研究新领域。1997年，国家自然科学奖一等奖授予了已故的冯康院士开创的“哈密尔顿系统的辛几何算法”，他成为上世纪90年代第二位国家自然科学奖一等奖得主。 

　　“实验室始建之初，是由原中科院计算中心从事计算数学研究的部分成员组成。虽然在1993年实验室成立时，冯康先生并没有来得及看到正式的成立仪式，但他学术创新、追求卓越的精神却始终影响着我们这个团队。”陈志明表示。 

　　22年来，正是对冯康先生学术创新、追求卓越的精神传承，使得实验室逐步打造出一支独具特色、富有团结协作精神的科学计算研究团队。 

　　实验室科研成绩斐然。数据显示，2006~2014年间，实验室共出版论著及论文集14部，在国内国际学术刊物发表论文950余篇。实验室成员共获得国家自然科学奖二等奖（3人次）、何梁何利奖（2人次）、华罗庚数学奖、苏步青应用数学奖、中科院自然科学奖一等奖、捷克科学院“数学科学成就荣誉奖章”、发展中国家科学院数学奖、CSIAM苏步青应用数学奖、中国数学会陈省身奖等奖项。 

　　团队中的十几位科研人员担任了数十个国际、国内重要学术组织及学会的理事长、理事、委员；共有100余人次担任国内外学术期刊的主编或编委，2人在国际数学家大会作45分钟邀请报告，1人当选美国数学会首届会士，2人当选美国工业与应用数学学会会士。 

　　这样的成绩，也使得实验室成为中国“科学与工程计算研究”中最具竞争力的一支创新团队。1999年以来，团队共主持了三项国家“973”项目、七项国家杰出青年基金、一项国家基金委创新群体基金，并承担了计算数学领域多项国家自然科学基金及重点项目。 

　　四招打造创新沃土 

　　作为综合性交叉学科，科学计算需要团队内在的分工、协作与配合。那么，实验室是如何解决纷繁复杂的内部协作问题、打造创新沃土的呢？陈志明为记者介绍了实验室着重进行的四方面改革。 

　　首先，实验室自建立以来，整合团队，明确了八大主要研究方向：基础计算方法理论创新方向上的有限元边界元的新型算法、非线性优化与数值代数方法、动力系统保结构算法；面向重要应用问题的基础研究方向上的复杂系统的电磁和流动问题的计算、材料物性的多物理多尺度计算、计算几何与图像处理、数值相对论；算法软件程序实现技术研究方向上的高性能科学计算软件平台。八个研究方向将研究人员有机地整合在一起，发挥创新团队学科交叉互补的优势，开展原创性研究。 

　　其次，实验室秉承以人为本，注重创新人才的引进与培养。“实验室现有44位科研人员，在这一科研团队中，拥有中科院院士石钟慈、林群、袁亚湘研究员，中国工程院院士崔俊芝研究员，‘973’项目首席科学家陈志明研究员。以这一研究团队为核心，实验室一方面不断吸收引进新人才，一方面持续注重人才的培养，形成了一支老中青三代‘阶梯型’的黄金团队。”陈志明表示。 

　　实验室设立了“冯康科学计算奖”，以鼓励科学计算领域杰出的中国青年科研工作者。同时，实验室为多位青年研究人员提供赴海外研究机构工作的机会，培养其广阔的学术视野与现代科研意识。 

　　第三，实验室在完善硬件工作环境的同时，发挥自主创新的科研精神，以自主开发的软件平台创造良好的科研环境。 

　　“长期以来，‘计算效率低’和‘研制周期长’是导致我国数值计算软件严重滞后于计算机硬件发展的两大瓶颈。影响高性能科学计算发展的一个决定性因素是数值计算软件能否快速适应实际应用的发展需求和计算机硬件的迅猛发展。”为此，以实验室副主任张林波为核心的一批科研人员研制了面向大规模并行计算机的并行自适应有限元软件平台（PHG）。 

　　基于PHG平台完成的并行自适应有限元应用程序应用在国产高性能并行计算机上，并行规模达到了近20万处理器核，网格规模超过了80亿自由度。PHG平台让科研人员可以在并行计算环境下方便地使用自适应有限元方法，在提升了计算效率的同时，显著地缩短了科研人员设计算法的周期，为进一步开展能源、环境、材料等领域的大规模并行自适应计算铺平了道路。 

　　最后，研究生及博士后培养的导师负责制，也是科学与工程计算实验室打造特色创新文化的点睛之笔。 

　　陈志明介绍，实验室通过导师指导或以导师为首的指导小组集体指导的方式，同时鼓励跨学科、跨单位聘请有关专家参加指导小组，以拓宽学生的知识领域，开阔研究思路，发展交叉边缘学科，在此基础上成就了一大批计算数学及相关领域的优秀毕业生。 

　　搭建计算数学国际平台 

　　计算数学是随着电子计算机的出现而兴起的一门应用性很强的学科，要求科研人员既要具备数学、物理、工程等方面的坚实基础，又要对实际应用的前沿性有所掌握。为此，实验室积极开拓新学术领域，整合内部研究队伍，联合国内外相关学科力量，搭建了一个计算数学与材料、环境、能源等学科交叉合作的高水平研究平台。 

　　“在今日由科技产生的无国界地球村中，理论研究更应该打破国门的界域，以学术开放、学术普及打造科技创新之路。”陈志明表示。 

　　为此，自2005年至今，实验室共邀请了上千人次的国内外专家学者进行有关计算数学及相关领域的学术报告，承办国际学术会议近60次，包括谱方法和高阶方法国际会议、科学计算和微分方程国际会议等双边和多边国际会议。 

　　此外，实验室也积极参与中科院组织的公众科学开放日等科普活动，每年定期开展暑期学校与夏令营。实验室每年面向国内外计算数学专业的研究生与青年科研人员举办科学计算国际暑期学校，培养计算数学新生代人才；同时，面向国内数学相关专业的本科生举办大学生计算数学夏令营，为实验室未来发展培养后备力量。