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郭旭，中國科學院院士，大連理工大學力學與航空航天學院教授、博士生導師，工業裝備結構分析國家重點實驗室副主任。長期從事力學研究，在計算力學、結構優化等領域取得了系統性創新成果。牽頭我國多項重大CAE軟件攻關項目，先后兩次獲得國家自然科學獎二等獎。曾獲何梁何利基金科學與技術進步獎、全國創新爭先獎等。研究成果成功應用於“祝融號”火星車、“天和一號”空間站等的研制。

【院士訪談】

◎本報記者 張 蘊

作為智能制造的關鍵支撐，工業軟件的發展水平決定了國家在全球制造業中的地位。工業軟件的發展，事關我國石油、化工、航空航天、船舶汽車等關鍵行業產業鏈、供應鏈的韌性與安全水平。計算機輔助工程軟件（CAE軟件）是工業軟件的重要組成部分，通過CAE自動化智能制造等新技術的應用，可以加快傳統產業轉型升級，重塑產業鏈。

日前，2024中國國際數字和軟件服務交易會在遼寧省大連市開幕。開幕式現場，中國科學院院士、力學專家、大連理工大學教授郭旭提到，掌握自主可控的CAE軟件技術至關重要。

如何發展自主可控的CAE軟件，確保關鍵基礎設施和重要工業領域的安全可靠運行？近日，科技日報記者對郭旭進行了專訪。

工業軟件發展需久久為功

記者：近年來，我國為什麼要大力發展工業軟件產業？

郭旭：工業軟件是所有高端裝備和重大工程設計必不可少的支撐性技術工具。近年來，我國工業軟件獲得了前所未有的關注。在各級政府、科研機構、工軟企業以及工軟用戶的共同努力下，工業軟件發展已取得了很大成效。自主可控工業軟件對國家安全、產業升級和經濟發展至關重要。

但目前，我國仍嚴重依賴國外工業軟件產品，這無疑對關鍵行業產業鏈安全構成了潛在威脅。根據統計數據，2022年我國CAE軟件國產化率不足20%，市場規模不足40億元。與此同時，我國工業軟件與國際先進水平仍存在較大差距，亟須加速追趕。

記者：總體來看，我國CAE軟件與國外相比仍有較大差距。您認為差距主要是哪些方面？

郭旭：我認為差距主要在以下三方面。

第一，關鍵技術尚需突破。盡管國產CAE軟件已在某些應用場景中獲得了成功應用，但在求解器效率、魯棒性等方面仍與國際領先水平存在一定差距。特別是在多重非線性分析、多物理場耦合等復雜仿真場景下，國外商業軟件如ANSYS、ABAQUS等均具有更高的求解效率和更強的穩定性。

第二，產業生態亟待完善。歐美等制造業強國的CAE軟件產業鏈相對完整，研發生態完善，且擁有全球化的市場基礎。相比之下，我國CAE軟件可持續發展的產業生態尚未完全建立，產學研用一體化發展的路徑尚未完全形成，這在很大程度上限制了自主研發CAE軟件的推廣和應用。這一問題已經引起了我國行業主管部門的高度重視，先后出台了有針對性的政策，促進工業軟件產業鏈建設，並已開始取得顯著成效。

第三，跨學科人才需求迫切。CAE軟件的開發需要跨學科的高端人才，特別需要綜合掌握計算力學、計算數學以及計算機科學領域堅實基礎理論的跨學科人才。我國在CAE軟件跨學科人才培養方面起步較晚，尚有很大提升空間。

記者：我國應該如何縮小與國外的差距？

郭旭：隨著數智時代的到來，數據驅動計算和機器學習等先進技術為工業軟件的發展注入了新的活力。在此背景下，我國需要不斷探索新技術、新方法，在工業軟件基礎理論方面尋求突破。這要求我們不僅要具備扎實的理論基礎，還要勇於開拓創新，敢於挑戰新的領域。

一方面要久久為功，研究自主可控的工業軟件。我國CAE軟件研發在20世紀70年代末至90年代中前期曾取得過一些輝煌成果，產生了一批很有影響的CAE軟件產品。然而，這些當年幾乎與國外產品同時起步、並行發展的產品，在其后30余年的發展中卻遇到了重重困難。在這些產品中，僅有少數幾個頑強生存了下來。目前，我國自主CAE軟件基礎功能與國際先進的CAE軟件相當，但在通用功能和專用功能的覆蓋性方面有一定差距。因此，縮小與國外在這一領域的差距，首先要做好通用和專用功能點的覆蓋對標，通過場景開放在工業界推廣應用，健全應用生態，在重要領域實現CAE仿真軟件的國產化。

另一方面，解決我國CAE軟件的“卡脖子”問題，不能滿足於完全照搬現有軟件架構和技術，必須加強基礎研究和前沿探索，通過技術創新實現對國外軟件的功能超越。

數字化轉型期待技術突破

記者：在推進“智轉數改”、提升工業現代化水平的進程中，工業軟件發揮著重要作用。那麼在CAE軟件技術創新方面，您認為當前的重點方向是什麼？

郭旭：當前，CAE軟件的智能化趨勢十分明顯。事實上，當前蓬勃發展的人工智能和數據科學技術為數學、力學等CAE軟件底層支撐學科的發展帶來了全新機遇，也為創建數智融合的新一代CAE軟件提供了可能性。我國如果能盡快在這一方向取得突破，必將能夠率先搶佔制高點，基於底層技術突破實現軟件功能的跨越式提升，從而引領CAE技術及軟件發展。

記者：中國工業的數字化轉型、高質量發展需要工業軟件有更多的技術創新和突破。您認為應如何提高我國工業軟件的自主創新能力？

郭旭：我認為關鍵在於以下三個方面。

首先，加大研發投入是提升自主創新能力的基礎。我國在工業軟件方面的技術積累相對薄弱，因此，需要加大對工業軟件研發的資金和人才支持。通過政策激勵、資金補貼等方式，鼓勵企業和科研院所加大對核心技術攻關力度，尤其是在關鍵領域，形成具有自主知識產權的核心技術。

其次，推動產學研合作，打通技術轉化鏈條。目前工業軟件在中端產學研聯動以及末端產業鏈延伸等方面尚有不足，產學研合作的深度和廣度有待提升。應鼓勵高校、科研院所與企業深度合作，打通科研成果到產業落地的“最后一公裡”，促進科技創新與經濟發展的深度融合。

最后，人才是支撐自主創新的核心力量。應加大對工業軟件專業人才的培養力度，吸引更多優秀人才投身於工業軟件研發。同時，還應通過產教研協同融合構建可持續發展的工業軟件發展生態。

記者：在您看來，人工智能、數據科學的迅速發展給工業軟件研發帶來了哪些新的機遇？

郭旭：傳統CAE軟件是基於經典計算力學、計算數學理論體系研發的，其性能提升已接近極限，難以有效滿足日益增長的高端裝備快速仿真和正向設計等需求。因此，通過引入人工智能和數據科學的新成果賦能CAE軟件研發，將有利於打造具有變革性CAE軟件技術與產品。建議緊抓這一戰略機遇，通過系統化布局快速推進相關工作。

推動CAE軟件開源平台建設

記者：應如何充分發揮舉國體制優勢，推動中國工業軟件產業模式創新？

郭旭：我認為開源是一個重要切入點。目前，開源、開放、平等、協作、共享的理念已經成為全球技術創新和協同發展的重要理念，是新一代信息技術和數字經濟發展的基礎和動力。通過開源模式，我們可以鏈接產學研用各方優質資源，面向特定工業需求快速迭代工業軟件產品。集眾智，聚眾力，通過應用場景驅動，不斷積累點上突破，實現“化點成珠、串珠成鏈”，逐步實現國產化，這符合工業軟件發展規律。同時，通過構建高水平的開源社區和打造開源軟件基地，形成中國特色工業軟件開源生態，可以為工業軟件的進一步發展和壯大提供有力支撐。特別是在國家大力發展自主工業軟件的形勢下，這是一個極具價值的切入點。

這些年來，我一直關注和推動CAE軟件開源平台的建設。多年實踐經驗告訴我們，工業軟件基礎算法的研發固然重要，但軟件的易用性同樣是產品成功的關鍵。通過開源平台可以鏈接多主體優勢資源，構建工業軟件產學研協同的研發生態，實現自主研發CAE軟件的應用迭代和快速催熟，進而打通工業軟件產品化的“最后一公裡”。

經過多年努力，我國CAE開源軟件平台建設已有了充分實踐，一些開源社區已初具規模並取得了顯著成效。希望未來能夠努力打造更多的具有標杆性的CAE軟件開源平台，依托這些開源平台持續加強國產CAE軟件的推廣應用，不斷夯實CAE技術底座，匯聚更多優質資源，促進CAE軟件產業發展。

記者：請簡要介紹一下您的團隊目前在自主可控CAE軟件研發方面取得的成果和后續工作計劃。

郭旭：我所在的大連理工大學力學學科長期致力於自主可控CAE關鍵技術和軟件研發，40余年來歷經幾代人的艱苦努力，形成了獨具特色的學科發展模式，成為了引領我國CAE軟件研發的單位。

我們自主研發的結構優化設計技術和DLUTOPT等軟件在多個領域實現了工程應用，包括協助型號研制單位解決了“祝融號”火星車研制中的結構超重難題，支撐了新一代載人飛船主承力結構定型和輕量化設計等，為我國重點發展裝備研制作出了貢獻。同時，我們還在積極推動人工智能賦能的智算CAE軟件研發，已經取得了一些很有顯示度的階段性成果。未來我們將在這一方向上持續發力，以底層算法和技術創新推動CAE軟件的高質量發展。

下一步，我們還將著力建設一流的CAE軟件創新實體，聚焦國家重大需求，圍繞工業軟件研發和產業化，匯聚產學研用多領域優勢力量促進產教融合，搭建工業軟件行業公共技術服務平台，與中國商飛、中核集團等共建面向重點行業的工業軟件研發中心，通過打造國家級開源軟件社區等推動工業軟件生態建設。

我們的工作還得到了各級政府和學校的大力支持。在大連市政府的支持下，由我負責的大連工業軟件創新研究院即將挂牌運行。我們希望與各界同仁一起努力，優勢互補，互惠共進，共同繁榮CAE軟件研發生態，加速CAE軟件自主化進程。

致青年科技人才

當前的中國青年既面臨難得的建功立業的人生際遇，也面臨著“天將降大任於斯人”的時代使命。在此，我給青年科技人才提三點建議。

一是要有情懷。有情懷才能做到榮辱不驚，擔當大任。“愛國，隻有從發展科學做起。”老一輩科學家深沉的愛國情懷，敢啃科研“硬骨頭”、敢打科研“硬仗”的膽識和氣魄應該成為我們立志實現高水平科技自立自強的精神動力。

二是要有擔當。有擔當才能做到志存高遠，明確目標。在科技創新引領發展的時代，青年科技人才應該敢於走出“舒適圈”，挑戰“無人區”，不斷開辟新的科研領域。

三是要有作為。有作為才能矢志創新，勇立潮頭。青年科技人才要不斷超越自我，提升理論與實踐相結合的能力。要牢記“空談誤國、實干興邦”，在時代的變革和實踐的土壤中發掘興趣，奮楫篤行，不斷超越、不斷突破。

——郭旭

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