高性能科学计算的基础算法与可计算建模

  国家自然科学基金重大研究计划遵循“有限目标、稳定支持、集成升华、跨越发展”的总体思路,围绕国民经济、社会发展和科学前沿中的重大战略需求,重点支持我国具有基础和优势的优先发展领域。重大研究计划以专家顶层设计引导和科技人员自主选题申请相结合的方式,凝聚优势力量,形成具有相对统一目标或方向的项目群,通过相对稳定和较高强度的支持,积极促进学科交叉,培养创新人才,实现若干重点领域或重要方向的跨越发展,提升我国基础研究创新能力,为国民经济和社会发展提供科学支撑。

  “高性能科学计算的基础算法与可计算建模”是国家自然科学基金委员会于2011年启动的“十二五”期间的第一批重大研究计划。

  本重大研究计划的实施将为前沿科学研究和重大需求提供进一步的科学计算支撑,有力地促进科学计算硬、软件协调发展,促进数学与其它学科的交叉融合,培养一批高水平的科学计算复合型人才,推动科学计算乃至科学技术的跨越发展。

  科学目标是:

  1.在共性高效算法研究中取得原创性和系统性的成果,特别在偏微分方程高保真高效离散方法、非线性特征值问题算法、复杂目标优化方法等的构造、基础理论和并行实现技术方面取得突破。

  2.在重要科学问题的可计算建模和高性能计算方面,重点突破涉及多过程耦合、数据驱动以及模型和数据互补的建模难点,提出实用的可计算模型,实现高效使用数十万处理器核的大规模数值模拟。

  3. 在学科建设与人才培养方面,聚集和造就一批站在国际前沿、具有创新能力的科学计算复合型人才,形成多个高水平的学科交叉研究团队,实现我国科学计算的跨越式发展

  选择的核心科学问题:

  (一)数值计算的共性高效算法。

  1.微分方程高效高精度的格式构造与分析

  2.复杂数据处理的快速方法

  3.不确定与复杂目标函数的优化方法

  (二)基于机理与数据的可计算建模。

  1.典型物理模型的耦合与分析

  2.超高维数据的稀疏表达

  3.机理与数据的混合建模

  (三)问题驱动的高性能计算与算法评价。

  1.多物理过程耦合条件下的数值模拟与算法评价

  2.基于数据提取和分析的计算与算法评价

  3.模型和数据互补的计算与算法评价

  本重大研究计划的实施年限拟定为8年,投入经费1.5亿元。