现代科学研究中，科学家和工程师们通过对现实世界复杂物理现象数学建模，并通过计算机仿真进行系统动态研究、理论验证等工作，不但缩减了实验支出，而且降 低了理论分析的复杂性。在过去的五十年中，超级计算机计算的快速发展，大大提高了模拟仿真的准确性和有效性。目前，计算机仿真已成为科学探索的基础工具， 且广泛应用于流行病传播预测、气候变化潜在影响分析和新设计船体声学特性模拟等复杂问题研究。但随着科学研究的深入，其对模拟仿真要求也越来越高，现行的 计算机架构已不能满足极其复杂优化设计和相关问题模拟处理能力的需求。DARPA国防科学办公室项目经理文森特唐表示，“目前的标准集群计算机配备有多个 中央处理器（CPU）。处理问题是采用每个CPU分配特定部分进行处理的方式。此种架构设计不能满足处理复杂流体力学、等离子体研究等大规模核心模拟的需 求。这是由于用于描述基本物理原理的移动、扩散、平衡等状态多采用偏微分方程，涉及大范围物理参数变化，其中大部分还存在远距离相互作用，并不能完全分隔 交由不同处理器处理。为解决此类问题所设计的处理器，应可实现用于设计、预测和探索的革命性全新仿真功能。”

    此次发布的征询书提出了以下四点需求：

    1）可实物化至加速大部分科学模拟计算任务协作处理器的可扩展、可控、可衡量工艺流程。

    2）使用模拟、非线性、非连续或连续可变计算原语算法，降低其相对于冯诺依曼CPU、GPU处理架构的时间复杂性、空间复杂性，以及通信复杂性。

    3）系统架构、调度器、混合与专用集成电路、计算语言、编程模型、控制器设计，以及其他对高效问题分解、存储器访问和跨多混合协作处理器的任务分配。

    4）通过实物直接建立模拟仿真方法。

    此外，DARPA认为传统的模拟方式可能成为解决方案的一部分。模拟处理器是通过操控连续变化值进行方程求解，其相较于数字处理器处理动态问题具有潜在优 势。而且，微机电系统、光学工程、微流体、材料学等方面近年来均取得重大突破，这为模拟处理器性能飞跃提供了基础。将模拟处理器，甚至DNA处理器应用至 现代计算机架构，其处理某些特定问题可能会超越现代数字处理器。（工业和信息化部电子科学技术情报研究所  李方）