■編者按

　　數學在其他科學和工程中的應用大多數是通過計算來實現的，數學與其他學科的交叉的重要橋梁就是建模和計算。與各學科不同，實驗室主要側重于基礎計算方法的構造，并將其軟件化為計算工具，其他領域則側重于利用各種計算工具來解決各學科具體的問題。

　　中國科學院科學與工程計算國家重點實驗室（簡稱LSEC）是在已故著名數學家、中國計算數學的奠基人和開拓者馮康院士的倡導并親自籌備和組織下，由原中科院計算中心從事計算數學研究的部分課題組成的。

　　從上世紀50年代開始，我國在計算數學領域就已獲得了相當發展。60年代中期，馮康院士發表了“基于變分原理的差分格式”的著名論文。1983年美國著名數學家P.Lax向美國總統提交了著名的Lax報告，強調科學計算在科學研究中的重要作用。在這種國際背景下，1986年馮康院士、周毓麟院士等老一輩科學家向國家建議成立科學與工程計算國家重點實驗室，加大對科學工程計算理論及其應用的支持。

　　敲開實驗室主任陳志明的辦公室，記者立即被這里的布置吸引：窗明幾凈、簡單大方，諾大的辦公桌上只擺放著一臺液晶顯示器和一臺筆記本電腦，很符合數學家所追求的精煉、簡潔的境界。

　　走近占據了大半面牆的書櫃，一眼就瞥見了J.D.Jackson所著的《經典電動力學》。“科學與工程計算就是結合各學科需求，研究基礎計算方法，是天然的交叉學科。”簡單一席話，將我們帶入了與各應用學科交錯的科學計算領域。

　　記者：我們知道，許多學科都進行相關的科學計算研究。那么實驗室的研究與各學科的計算研究有什么不同？

　　陳志明：由于計算已經和理論，實驗并列成為三種科學研究的方法之一，計算方法的研究就顯得尤為重要。數學在其他科學和工程中的應用大多數是通過計算來實現的，數學與其他學科的交叉的重要橋梁就是建模和計算。與各學科不同，實驗室主要側重于基礎計算方法的構造，并將其軟件化為計算工具，其他領域則側重于利用各種計算工具來解決各學科具體的問題。

　　記者：您能介紹一下實驗室成立的背景嗎？

　　陳志明：中國科學院科學與工程計算國家重點實驗室（簡稱LSEC）是在已故著名數學家、中國計算數學的奠基人和開拓者馮康院士的倡導并親自籌備和組織下，由原中科院計算中心從事計算數學研究的部分課題組成的。

　　實際上，從上世紀50年代開始，我國在計算數學領域就已獲得了相當發展。60年代中期，馮康院士發表了“基于變分原理的差分格式”的著名論文，獨立于西方奠定了后來被稱為“有限元”的這一新的計算方法的嚴格數學理論，對有限元的創始和發展作出具有國際意義的歷史性貢獻。1983年美國著名數學家P.Lax向美國總統提交了著名的Lax報告，強調科學計算在科學研究中的重要作用。在這種國際背景下，1986年馮康院士、周毓麟院士等老一輩科學家向國家建議成立科學與工程計算國家重點實驗室，加大對科學工程計算理論及其應用的支持。

　　實驗室于1990年開始籌建，1993年10月經中科院驗收后正式投入運行，1994年向國內外開放，1995年9月通過國家驗收，2000年和2005年兩次通過國家評估。

　　記者：目前實驗室主要在哪些方面展開研究呢？

　　陳志明：實驗室主要開展科學與工程計算中具有重要意義的基礎理論研究，解決科學與工程領域中的重大計算問題，著重研究計算方法的構造、理論分析及實現。實驗室目前有研究人員30人，分8個課題組展開工作。其中，進行基礎理論研究的課題組3個：有限元邊界元的新型算法組，非線性優化與數值代數方法組，動力系統保結構算法組；另外5個課題組主要針對計算方法在各學科的具體應用展開研究：復雜系統的電磁和流動問題的計算，材料物性的多物理多尺度計算，計算幾何與圖像處理，數值相對論，高性能科學計算軟件平臺。

　　其中值得一提的是高性能科學計算軟件平臺。隨著高性能并行計算機的體系越來越龐大、越來越復雜，如何高效利用具有成千上萬個CPU的高性能計算機、設計高效的并行計算程序和軟件是人們關注的焦點。目前我國使用的并行計算商業軟件主要依賴國外軟件，受到價格、處理能力等方面的限制。實驗室課題組的主要工作是研究適合當代高性能并行機的高效、可擴展并行計算方法及其實現技術；研究、推廣各種形式的并行計算環境與平臺；計算軟件的研制與集成，有效地將實驗室算法研究方面的最新成果軟件化，使之發揮效益，用于解決科學與工程計算中具有挑戰性的問題。

　　記者：圍繞這些方向，實驗室取得了哪些研究成果？

　　陳志明：實驗室在偏微分方程的自適應計算方法、非線性優化的計算方法以及理論、計算幾何中的幾何偏微分方程方法、變系數無窮維哈密爾頓系統的多辛幾何算法、异質多尺度方法研究以及擬連續介質力學等研究領域都取得了突出成果。

　　在自適應計算方法方面，2003年以來實驗室針對光柵問題和聲波散射問題提出和發展了計算波動散射問題的自適應完全匹配層方法，2006年發表了非線性對流擴散問題自適應計算的創新性工作，2006年關于三維電磁渦流模型自適應計算的工作被德國著名計算電磁學專家M.Clemens等稱為是擬穩態電磁問題自適應計算的第一個工作。

　　在非線性優化的計算方法以及理論性質方面，近年來項目組主要工作是研究了子空間優化方法；將信賴域方法應用于反演問題和對稱錐優化問題，證明了信賴域方法也是一種正則化方法。這些工作得到國際同行的許多引用。項目部分成果被收錄于美國《運籌與管理科學手冊》和Kluwer的《優化百科全書》。袁亞湘研究員的成果獲2006年度國家自然科學二等獎。

　　在异質多尺度方法（HMM）的框架下，明平兵研究員針對具有多尺度系數的橢圓方程提出了一種有效的數值方法，并給出了誤差估計，該估計適用于困難的非線性問題和隨機系數情形。論文受到美國《數學評論》的高度評論，并被國際著名數學家G.Papanico鄄laou和J.T.Oden等人引用。群體成員還研究了晶態固體在零溫下的連續介質力學模型和原子模型的聯系,提出了理想晶體穩定性的最優判別準則。該文被國際著名數學家P.L.Lions和C.LeBris等人引用。記者：這些成果確實讓人稱贊。目前實驗室在國內外處于一個什么水平呢？

　　陳志明：在國際上歐美科技發達國家十分重視科學計算的研究，有許多從事科學計算研究的實驗室。和這些國際一流的科學計算實驗室相比，我們無論是體量上還是整體研究工作水平上都有一定差距，但在基礎計算方法構造和算法理論性分析方面，我們實驗室從研究隊伍的水平到研究方向的廣泛性都可與這些國際一流的實驗室相比。

　　在國內，許多部門和高校都建立了科學計算的研究機構,這些單位為我國科學計算的發展起了十分重要的作用。我們實驗室是國內數學科學領域唯一的一個國家級重點實驗室，她的特點是：學科方向較全，整體研究水平高，學術帶頭人和優秀青年科技人員較多，組織國家級重大課題能力強，國際評價高，國際交流多等。可以說，實驗室是國內科學計算領域最具影響的研究機構之一。

　　記者：未來實驗室打算在哪些方面深入展開研究？

　　陳志明：實驗室的主要任務和戰略目標是：面向科學與工程中的重大應用問題，著眼于基礎性和關鍵性計算方法的理論創新和技術創新；伴隨著計算機技術的進步，自主研究和開發能夠反映國際科學計算最新研究成果的高性能計算程序和軟件。

　　近期實驗室將主要在“新型計算方法與理論研究”、“材料科學中的多尺度計算”和“面向復雜系統的電磁和流體自適應計算”三個方面開展研究工作。

　　我們將設立“結構分析大規模并行自適應有限元軟件研制”，“大規模特征值問題的高效算法、理論與實現”，“生物和醫學圖像處理”，“流體力學高精度自適應并行計算程序包（平臺）的研制”和“石油勘探中的科學計算問題”等五個自主研究課題和“計算調和分析”一個青年自主研究選題。自主研究課題的目標是發展能共享的高性能計算程序和軟件平臺，或針對具體應用問題開展新型計算方法和計算程序的研究。我們希望通過自主研究課題工作的開展，在實驗室形成新的研究方向和團隊，不斷提高實驗室的綜合研究能力。

　　我們計劃在五年內將實驗室發展成具有45—50人的規模，研究領域涉及當前科學計算各個主要方向，具有國際影響力的高水平的實驗室，推動國家科學計算研究的持續發展。

　　記者：在領導實驗室取得這些成果的過程中，您有哪些感受呢？

　　陳志明：人才對于實驗室的建設來說至關重要。中科院數學與系統科學研究院在人才引進方面要求苛刻，為我們組建高質量的研究團隊把了第一道關。我們對于引進的人才非常重視，允許他們花很長時間在國外與同行交流、學習。今年起我們還計劃為優秀研究生提供專項留學經費，使他們不再依賴于國外研究機構提供的經費，從而能到最合適的地方去學習、研究。

　　由于本學科是與應用領域的實際問題緊密結合的，因此要求我們在學科建設的過程中多交流、多思考，通過同行以及其他學科研究人員了解各領域亟待解決的科學計算問題，從而正確把握學科的發展方向。

　　最后，我們盡量把實驗室的規章制度條文化、公開化。這樣，研究人員在工作時就有章可循，行政管理工作也可以由行政人員獨立完成，讓研究人員有更多的時間專心于科研。