记者：徐玢　实习生：杨彩霞　主任：陈志明　时间：2008年7月11日　地点：科学与工程计算国家重点实验室

　　-编者按

　　数学在其他科学和工程中的应用大多数是通过计算来实现的，数学与其他学科的交叉的重要桥梁就是建模和计算。与各学科不同，实验室主要侧重于基础计算方法的构造，并将其软件化为计算工具，其他领域则侧重于利用各种计算工具来解决各学科具体的问题。

　　中国科学院科学与工程计算国家重点实验室(简称LSEC)是在已故著名数学家、中国计算数学的奠基人和开拓者冯康院士的倡导并亲自筹备和组织下，由原中科院计算中心从事计算数学研究的部分课题组成的。

　　从上世纪50年代开始，我国在计算数学领域就已获得了相当发展。60年代中期，冯康院士发表了“基于变分原理的差分格式”的著名论文。1983年美国著名数学家P.Lax向美国总统提交了著名的Lax报告，强调科学计算在科学研究中的重要作用。在这种国际背景下，1986年冯康院士、周毓麟院士等老一辈科学家向国家建议成立科学与工程计算国家重点实验室，加大对科学工程计算理论及其应用的支持。

　　敲开实验室主任陈志明的办公室，记者立即被这里的布置吸引：窗明几净、简单大方，诺大的办公桌上只摆放着一台液晶显示器和一台笔记本电脑，很符合数学家所追求的精炼、简洁的境界。

　　走近占据了大半面墙的书柜，一眼就瞥见了J.D.Jackson所著的《经典电动力学》。“科学与工程计算就是结合各学科需求，研究基础计算方法，是天然的交叉学科。”简单一席话，将我们带入了与各应用学科交错的科学计算领域。

　　记者：我们知道，许多学科都进行相关的科学计算研究。那么实验室的研究与各学科的计算研究有什么不同？

　　陈志明：由于计算已经和理论，实验并列成为三种科学研究的方法之一，计算方法的研究就显得尤为重要。数学在其他科学和工程中的应用大多数是通过计算来实现的，数学与其他学科的交叉的重要桥梁就是建模和计算。与各学科不同，实验室主要侧重于基础计算方法的构造，并将其软件化为计算工具，其他领域则侧重于利用各种计算工具来解决各学科具体的问题。

　　记者：您能介绍一下实验室成立的背景吗？

　　陈志明：中国科学院科学与工程计算国家重点实验室(简称LSEC)是在已故著名数学家、中国计算数学的奠基人和开拓者冯康院士的倡导并亲自筹备和组织下，由原中科院计算中心从事计算数学研究的部分课题组成的。

　　实际上，从上世纪50年代开始，我国在计算数学领域就已获得了相当发展。60年代中期，冯康院士发表了“基于变分原理的差分格式”的著名论文，独立于西方奠定了后来被称为“有限元”的这一新的计算方法的严格数学理论，对有限元的创始和发展作出具有国际意义的历史性贡献。1983年美国著名数学家P.Lax向美国总统提交了著名的Lax报告，强调科学计算在科学研究中的重要作用。在这种国际背景下，1986年冯康院士、周毓麟院士等老一辈科学家向国家建议成立科学与工程计算国家重点实验室，加大对科学工程计算理论及其应用的支持。

　　实验室于1990年开始筹建，1993年10月经中科院验收后正式投入运行，1994年向国内外开放，1995年9月通过国家验收，2000年和2005年两次通过国家评估。

　　记者：目前实验室主要在哪些方面展开研究呢？

　　陈志明：实验室主要开展科学与工程计算中具有重要意义的基础理论研究，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、理论分析及实现。实验室目前有研究人员30人，分8个课题组展开工作。其中，进行基础理论研究的课题组3个：有限元边界元的新型算法组，非线性优化与数值代数方法组，动力系统保结构算法组；另外5个课题组主要针对计算方法在各学科的具体应用展开研究：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，高性能科学计算软件平台。

　　其中值得一提的是高性能科学计算软件平台。随着高性能并行计算机的体系越来越庞大、越来越复杂，如何高效利用具有成千上万个CPU的高性能计算机、设计高效的并行计算程序和软件是人们关注的焦点。目前我国使用的并行计算商业软件主要依赖国外软件，受到价格、处理能力等方面的限制。实验室课题组的主要工作是研究适合当代高性能并行机的高效、可扩展并行计算方法及其实现技术；研究、推广各种形式的并行计算环境与平台；计算软件的研制与集成，有效地将实验室算法研究方面的最新成果软件化，使之发挥效益，用于解决科学与工程计算中具有挑战性的问题。

　　记者：围绕这些方向，实验室取得了哪些研究成果？

　　陈志明：实验室在偏微分方程的自适应计算方法、非线性优化的计算方法以及理论、计算几何中的几何偏微分方程方法、变系数无穷维哈密尔顿系统的多辛几何算法、异质多尺度方法研究以及拟连续介质力学等研究领域都取得了突出成果。

　　在自适应计算方法方面，2003年以来实验室针对光栅问题和声波散射问题提出和发展了计算波动散射问题的自适应完全匹配层方法，2006年发表了非线性对流扩散问题自适应计算的创新性工作，2006年关于三维电磁涡流模型自适应计算的工作被德国著名计算电磁学专家M.Clemens等称为是拟稳态电磁问题自适应计算的第一个工作。

　　在非线性优化的计算方法以及理论性质方面，近年来项目组主要工作是研究了子空间优化方法；将信赖域方法应用于反演问题和对称锥优化问题，证明了信赖域方法也是一种正则化方法。这些工作得到国际同行的许多引用。项目部分成果被收录于美国《运筹与管理科学手册》和Kluwer的《优化百科全书》。袁亚湘研究员的成果获2006年度国家自然科学二等奖。

　　在异质多尺度方法(HMM)的框架下，明平兵研究员针对具有多尺度系数的椭圆方程提出了一种有效的数值方法，并给出了误差估计，该估计适用于困难的非线性问题和随机系数情形。论文受到美国《数学评论》的高度评论，并被国际著名数学家G.Papanico鄄laou和J.T.Oden等人引用。群体成员还研究了晶态固体在零温下的连续介质力学模型和原子模型的联系,提出了理想晶体稳定性的最优判别准则。该文被国际著名数学家P.L.Lions和C.LeBris等人引用。

    记者：这些成果确实让人称赞。目前实验室在国内外处于一个什么水平呢？

　　陈志明：在国际上欧美科技发达国家十分重视科学计算的研究，有许多从事科学计算研究的实验室。和这些国际一流的科学计算实验室相比，我们无论是体量上还是整体研究工作水平上都有一定差距，但在基础计算方法构造和算法理论性分析方面，我们实验室从研究队伍的水平到研究方向的广泛性都可与这些国际一流的实验室相比。

　　在国内，许多部门和高校都建立了科学计算的研究机构,这些单位为我国科学计算的发展起了十分重要的作用。我们实验室是国内数学科学领域唯一的一个国家级重点实验室，她的特点是：学科方向较全，整体研究水平高，学术带头人和优秀青年科技人员较多，组织国家级重大课题能力强，国际评价高，国际交流多等。可以说，实验室是国内科学计算领域最具影响的研究机构之一。

　　记者：未来实验室打算在哪些方面深入展开研究？

　　陈志明：实验室的主要任务和战略目标是：面向科学与工程中的重大应用问题，着眼于基础性和关键性计算方法的理论创新和技术创新；伴随着计算机技术的进步，自主研究和开发能够反映国际科学计算最新研究成果的高性能计算程序和软件。

　　近期实验室将主要在“新型计算方法与理论研究”、“材料科学中的多尺度计算”和“面向复杂系统的电磁和流体自适应计算”三个方面开展研究工作。

　　我们将设立“结构分析大规模并行自适应有限元软件研制”，“大规模特征值问题的高效算法、理论与实现”，“生物和医学图像处理”，“流体力学高精度自适应并行计算程序包(平台)的研制”和“石油勘探中的科学计算问题”等五个自主研究课题和“计算调和分析”一个青年自主研究选题。自主研究课题的目标是发展能共享的高性能计算程序和软件平台，或针对具体应用问题开展新型计算方法和计算程序的研究。我们希望通过自主研究课题工作的开展，在实验室形成新的研究方向和团队，不断提高实验室的综合研究能力。

　　我们计划在五年内将实验室发展成具有45—50人的规模，研究领域涉及当前科学计算各个主要方向，具有国际影响力的高水平的实验室，推动国家科学计算研究的持续发展。

　　记者：在领导实验室取得这些成果的过程中，您有哪些感受呢？

　　陈志明：人才对于实验室的建设来说至关重要。中科院数学与系统科学研究院在人才引进方面要求苛刻，为我们组建高质量的研究团队把了第一道关。我们对于引进的人才非常重视，允许他们花很长时间在国外与同行交流、学习。今年起我们还计划为优秀研究生提供专项留学经费，使他们不再依赖于国外研究机构提供的经费，从而能到最合适的地方去学习、研究。

　　由于本学科是与应用领域的实际问题紧密结合的，因此要求我们在学科建设的过程中多交流、多思考，通过同行以及其他学科研究人员了解各领域亟待解决的科学计算问题，从而正确把握学科的发展方向。

　　最后，我们尽量把实验室的规章制度条文化、公开化。这样，研究人员在工作时就有章可循，行政管理工作也可以由行政人员独立完成，让研究人员有更多的时间专心于科研。