12月18日，在由《财经》杂志、财经网、《财经》智库、财通汇联合主办的“《财经》年会2023：预测与战略”上，中国科学院院士汤涛针对科学计算及通用型科学计算软件“卡脖子”问题分享了观点。
汤涛认为，在科学研究中，计算可再现、预测和发现客观规律，使它变成现代科学中独立于理论和实验的第三大手段，并且具有独特的优势。在他看来，科学计算有两方面优势：一是科学计算没有损伤，能够承担真实实验不能完成的研究工作；二是科学计算具有成本低、可重复的特点，能够极大降低真实实验需要的成本，提高研究效率。
而对于解决通用型科学计算软件“卡脖子”的根本问题，汤涛认为，不只是技术问题，还需要培养一大批拥有软件研发能力学科背景、科学背景的领军人才和专业技术人才来解决问题，现在国内科学计算软件领域已经有不少声音，从学界到产业界都得到了充分的重视。
同时，汤涛还表示，科研成果不能只在学术界研究，更应该到企业中应用，我国的科学家算法世界领先，但需要形成具有竞争力的数学生态，需要集体合作，优先考虑培养应用数学的复合型研发人才，与时俱进。
以下为发言实录：
汤涛：科学计算是指利用计算机再现、预测和发现客观世界运动规律和演化特性的全过程，包括建立数学物理模型，研究计算方法，设计并行算法，研制应用程序，开展模拟计算和分析计算结果等过程。
科学计算需要处理的问题是：科学研究和工程技术中遇到的数学方程或数据相关的计算。在现代科学和工程技术中，经常会遇到大量复杂的数学或数据问题，这些问题需要量化，如天气预测、地震预测、核爆炸破坏强度等，其量化的计算需要依赖大型计算机的帮助。在计算机出现之前，科学研究和工程设计主要依靠实验或试验提供数据，计算仅处于辅助地位。自20世纪50年代开始，计算机的迅速发展使越来越多的复杂计算成为可能，利用计算机进行科学计算带来了巨大的经济效益，包括飞机设计、汽车设计、水坝设计等，都需要科学计算的支持。
科学计算同时也使科学技术研究发生了根本变化，传统的科学技术只包括理论和实验两个部分，使用计算机之后，计算已成为同等重要的第三个组成部分——理论、实验和计算。
总的来说，在科学研究中，计算可以再现、预测和发现客观规律，使它变成现代科学中独立于理论和实验的第三大手段，并且具有独特的优势。
在现代科学和工程计算中经常会遇到大量复杂的问题，其描述可以用数学上的微分方程，但找到这些方程的精确解犹如大海捞针，而科学计算则利用科学原理对微分方程进行合理的数值离散，把无限维问题化解成有限维问题，通过计算机计算能力的不断提升，得到令人满意的近似答案，包括可视化结果。这类操作可以解决很多复杂的实际问题，得到了非常广泛的应用。
科学计算有两个主要的优势：
第一，科学计算没有损伤，能够承担真实实验不能完成的研究工作，例如研究海啸、地震、核爆炸的破坏等，人类不可能进行真实实验，但可以进行科学计算来模拟场景。
第二，科学计算具有成本低、可重复的特点，能够极大降低真实实验需要的成本，提高研究效率，研究人员通过改变数据就可以根据需要获得任何一个时刻、任何一个地点研究对象发展和演化的大部分信息，进而可以充分了解和细致认识研究对象的发展与演化。
科学计算主要有三个环节：第一，数学建模；第二，算法设计；第三，计算机实现。科学计算可以提供全过程全时空的定性定量分析的认识，处理更复杂更困难的实际问题，如何把实际数学问题模型化转化为计算问题是科学计算的首要任务，而数据算法到计算机实现，最终成为软件，是科学计算的重要目标。后面我也会专门谈谈科学计算软件这一重要目标。
从价值观的角度，科学计算具有应用数学的价值观，多元、交叉、落地，在理论研究方面，科学计算可以根据应用数学的多元分支形成各类专用软件；在学科交叉方面，科学计算可以支持如材料、工程、生命科学等相关问题的研究与计算；在应用落地方面，在任何场景下都脱离不开算法和模型。在新一代信息技术的发展下，数据科学、软件开发也离不开科学计算的能力。
在全球范围内，科学计算软件包罗万象，以符号计算类、数值计算类为主要类型，数值计算类软件，以多物理场模拟、电子结构计算、流体模拟开源软件等。
近年来，随着西方国家对我国在科技领域的一些所谓的制裁，目前安赛斯（ANSYS）在国内部分高校机构无法使用，而这款软件却是目前全球范围内在该领域的佼佼者，这也就是今天需要与大家分享的一个重点。
2020年6月，美国公司让国内部分高校、科研机构、企业在已经授权的情况下禁止使用他们的产品MATLAB，这个消息出来以后让全球的科学家一片哗然。我国至少有17所高校被禁止使用他们的软件，包括北航、北理工、哈工大、哈工程、西北工大等高校，涉及航天航空技术、材料、仪器、计算机工程、人工智能等多个领域。
据调研，它的软件可以支持多达15个行业以上，MATLAB数值计算软件作为业内的领军软件早在20世纪80年代就进入了中国市场，且国内依赖程度高，市场需求大，禁用的余波会引起连锁反应，因此，研发具有我国自主知识产权的数值计算软件已经刻不容缓，这也是解决国家战略科技力量被“卡脖子”的一项关键核心技术攻关项目。
科学无国界，科学家是有国界的，MATLAB目前已经是科学计算软件的代名词，全国各高校的课程基本都是通过它进行教学与科研的。它的禁用意味着教学科研受到影响，当前科学计算已经成为除理论和实验之外的第三种基本手段，同时也是解决工程问题的重要基础性工具，是进一步发展并提升国家高端科技与制造技术的核心工具，因此，发展国产科学计算软件关乎国家的前途，也关乎国家科学研究是否掌握在自己手中的头等大事。如果将科学计算产业比作一棵树，计算领域的根技术就是围绕基础软件或软硬件的根系，它能够持续为整个产业树提供滋养，很大程度上决定着产业发展的兴衰，在科学计算产业领域，根系中对应着一个或多个重要的技术群，只有根系足够强大，才能支撑起让科学计算软件进入黄金时代的远大理想。
在目前发展国产科学计算软件的初始阶段，北京大学重庆大数据研究院开发的北太天元软件，这个软件拥有基本算法的实现能力，是能够把计算能力发挥出来的基础软件，可以为科研和工程领域搭建计算科学的平台，这个软件对标的就是MATLAB，由北京大学数学科学学院副院长、北京大学重庆大数据研究院基础软件科学研究中心主任李若教授领军并组建的专业团队，一直在致力于研发国产科学计算软件当中克服巨大的困难，做出了开拓性的贡献，他们的计算软件北太天元，目前在科学计算领域得到了良好的反响。
北大重庆大数据研究院软件科学研究中心自主研发的北太天元数值计算通用软件，作为面向工程计算领域的高级编程语言，是支持建立数学物理模型、研究计算方法、设计并行算法、研制应用程序，开展模拟和分析计算结果等过程的关键核心基础软件，目前已突破科学计算软件内核的根技术，在完成软件专利的基础上适配了国内软硬件环境。据了解，北太天元软件底层数学函数替换率为72%，功能函数替换率为34%，并于2022年支持全国大学生数学建模竞赛，成功承接重庆市工业和信息化领域揭榜挂帅面向新能源汽车的国产科学计算模拟仿真的研学想法，目前为止，适用的高校在160多所，软件用户量在4000以上。目前该产品已进入成果转化阶段，并成立北太振华重庆科技有限公司，推进产品市场化运营工作。
北太天元的研发成功，势必会刺激国内该领域的市场，当然通用型科学计算软件是一种底层基础性的软件开发，开发周期长，技术难度大，高层次人才需求量大，在突破国产科学计算软件内核根技术后，如何做得更好？做的更深入？是值得认真思考的。比如如何更好地开发国产底层数学库，实现更高效的解释与编译工具，在具备可扩展技术的同时，如何进行技术生态的建设。在这方面，国外已经做得相当成熟了。如何将数据格式的兼容性统一等，这些东西都需要人力、场景、时间，需要多次迭代，需要有专家提出问题，有技术人员提出方案，才能够使得软件有更好的发展。
实际上，在全球范围内，中国科学家在算法和专用型数值计算软件中位于很领先的地位，并在有关的算法的顶级杂志上，中国人发表的论文数量和质量都位居前列，有很多算法被国外的通用型数值计算软件集成、被采用，且得到了广泛的应用。因此，解决通用型科学计算软件“卡脖子”的根本问题，不只是技术问题，而是需要培养一大批拥有软件研发能力学科背景、科学背景的领军人才和专业技术人才来解决问题，现在国内科学计算软件领域已经有不少声音，从学界到产业界都得到了充分的重视。
但需要注重以下的情况，科研成果不能只在学术界研究，更应该到企业中应用，我国的科学家算法世界领先，但需要形成具有竞争力的数学生态，需要集体合作，优先考虑培养应用数学的复合型研发人才，与时俱进。
在以上三点的情况下，通过内部立项专项重大课题，揭榜挂帅等方式，解决科研闭环等工作，从而推动实际生产问题，加强与产业界的合作。
总而言之，科学计算软件领域涉及的学科、专业、行业众多，国产科学计算软件的发展势必离不开生态的建设，这里的生态包含了科学计算软件的方方面面，底层函数、数学库、运行环境、算法模型、行业应用等，其中以高校为代表的科研生态是科学计算软件必不可少的环节，从理论研究到成果实现是核心技术的发源地，以企业为代表的行业生态是技术孵化与迭代的土壤，通过解决问题提升科研成果的成熟度。
其次，科学计算软件，不可或缺的就是开发者，开发者可以是个人，也可以是机构，这个角色将直接影响一个技术型生态的发展与走向，开发者能够结合自身行业特点形成更加有影响力的算法、模型、求解器，甚至一些专业的工具，从而影响高校与行业研究与使用，使高校的研究与行业的发展能够更紧密结合在一起。因此，生态发展是科学计算软件需要走的一个必经之路，只有各方通力合作，积极稳妥推进，才能更好地发展创新技术。
科学计算软件在西方已经走过了40多年，接近50年的历史行程，经过了多轮的试错、优化、迭代。对于咱们国家来说，才是刚刚起步的一项工程，有很多事情要做，而想追上并超过，还有很多挑战，但是只要能充分重视、合理规划、生态发展，培养一大批高质量的人才，才能真正解决通用型科学计算软件“卡脖子”的根本问题，建立起高水平的国产计算软件。
