本重大研究計劃以實際需求為牽引，從基礎研究入手，加強科學計算領域的重要基礎科學問題研究，設計高效基礎算法，建立滿足實際精度要求的可計算模型，提高利用計算機解決科學與工程問題的能力🚶🏻‍♀️👨‍👩‍👦，為前沿科學研究和重大需求提供進一步的科學計算支撐，有力地促進科學計算硬件、軟件協調發展，促進數學與其他學科的交叉融合🐠👨🏿‍🌾，推動科學計算乃至科學技術的跨越發展。

　　一🔁、科學目標

　　本重大研究計劃圍繞基礎算法與可計算建模這一主線🙆🏽，開展科學計算的共性高效算法👌、基於機理與數據的可計算建模和問題驅動的高性能計算與算法評價研究，推動我國高性能科學計算的發展，為解決科學前沿和國家需求中的瓶頸問題提供關鍵的數值模擬技術和方法支撐🧚🏽‍♀️。

　　二、 核心科學問題

　　（一） 數值計算的共性高效算法。

　　1. 微分方程高效高精度的格式構造與分析🚣🏼‍♂️；

　　2. 復雜數據處理的快速方法🪦；

　　3. 不確定與復雜目標函數的優化方法🤹🏽‍♂️。

　　（二）基於機理與數據的可計算建模。

　　1. 典型物理模型的耦合與分析🙆🏻‍♂️；

　　2. 超高維數據的稀疏表達♎️；

　　3. 機理與數據的混合建模。

　　（三）問題驅動的高性能計算與算法評價。

　　1. 多物理過程耦合條件下的數值模擬與算法評價；

　　2. 基於數據提取和分析的計算與算法評價🚵🏿👮🏿‍♀️；

　　3. 模型和數據互補的計算與算法評價。

　　三、2016年度擬資助研究方向

　　2016年度是本重大研究計劃實施的第6年👳🏿‍♂️，根據前期資助布局和整體發展的需要進入集成升華階段📫，主要以集成項目和重點支持項目予以資助🚉。與下面公布的重點資助方向關系不緊密的項目申請將不予受理。

　　（一）集成方向。

　　集成項目將在前期資助的培育項目和重點支持項目中，從有突破苗頭的研究方向中遴選出優秀項目進行整合👨‍👨‍👦，為重大研究計劃後期的總體集成服務♣︎。本次征集的集成方向🙋🏿‍♀️🤾🏼：

　　1．隨機哈密爾頓偏微分方程高效數值方法。

　　針對具有辛✊🏿、多辛幾何結構和統計物理特性的隨機哈密爾頓偏微分方程🤹🏿👢，研究保持原模型結構和特性的高效數值方法的構造、分析與實現💂🏿🙅🏿，特別是研究計算效率、計算準確性以及計算復雜性等關鍵科學問題，提高對源於物理和經濟金融等領域的隨機問題的長期跟蹤💁‍♀️、預測和模擬能力，為上述領域中與隨機算法相關的算法難題的解決提供有效工具。

　　2.醫學影像配準與融合的建模和算法。

　　針對醫學圖像對比度低🪇、邊界模糊、異質性、偽影和組織器官重疊等特點，研究各種醫學圖像的非剛性配準問題和融合問題的可計算建模方法，構造基於幾何🧘🏽‍♂️、變分和深度學習的特征提取算法，發展相關的異構數據配準與融合問題的數學理論，建立高質量的圖像三維重建模型和算法，提高醫學圖像分析與處理的質量，為精準診斷和治療提供技術支撐。

　　3.重金屬材料復雜結構及相變的多尺度算法與驗證。

　　針對鎳🦹🏻、鉈🧜🕌、鎢鉬合金等重金屬材料的復雜結構及其相變問題，研究在磁驅動強荷載條件下的可計算建模方法，揭示其內在機理🏌🏽‍♂️，建立多物理場相互作用的強耦合模型🪭，探索模型中參數的選取方法🔠，發展高效算法開展模擬研究，結合實驗數據驗證模型和算法的有效性。

　　4.輻射輸運過程的模型約化與快速算法🔗。

　　針對高能量密度物理研究中輻射輸運過程的數值模擬💶，發展新的約化模型和新型算法，解決離散縱標方法所固有的射線效應和球諧函數方法的出負等問題🧘🏿‍♂️。以慣性約束聚變（ICF）中的輸運過程為例🤾🏼，通過與已有數值模擬結果和物理分析結果以及實驗數據的比較，驗證新約化模型和新型算法的有效性和高效性，解決ICF數值模擬中若幹瓶頸難題🫃🏽🤽‍♀️。

　　5.重大腦精神疾病的遺傳影像學分析理論與計算方法👃🏼🌒。

　　利用國際遺傳影像學數據庫，收集國內重大腦疾病的數據，發展現代統計學和機器學習的理論和方法，解決目前不同尺度海量動態數據的大規模統計計算中的若幹瓶頸問題，如多中心、多尺度、多模態💆🏻、多屬性動態數據統計模型的建立和驗證，發展相關的有效計算方法和統計理論基礎👧🏼，並應用於挖掘幾類重大腦精神疾病（如精神分裂症🤽🏻‍♀️、自閉症、抑郁症）在分子、中間表型和表型之間的關聯和因果關系，為臨床診療服務🐛。

　　6.反問題算法及其在多頻聲波測井中的驗證。

　　結合基於光學、電磁場👨‍🦼、聲波數據的偏微分方程反問題的最新研究成果🙈🔠，發展偏微分方程反問題快速有效算法，並應用於石油勘探中的多頻率聲波測井，給出儲層參數在周向、縱向以及徑向上的精確反演結果。結合多頻率聲波測井實驗數據，驗證算法的正確性與有效性，進一步提高聲波測井法提取地球物理儲層參數的精度。

　　（二）重點支持項目。

　　根據前期資助布局和整體發展的需要，2016年度重點支持如下研究方向。特別鼓勵青年人申請重點支持項目🎰。

　　1．偏微分方程特征值問題的數值方法與理論。

　　針對量子化學👩、材料科學等領域中的偏微分方程特征值問題，發展快速穩定的（弱）有限元算法⚽️、高效實用的迭代方法、網格自適應方法等📂🎧，研究相關的數學理論，構造適應高性能計算機的可擴展並行算法🏆🥷🏽，實現逾萬處理器核上的高效數值模擬👨‍🦳。

　　2．稀疏信號恢復的理論與快速算法。

　　結合壓縮感知、低秩矩陣恢復💞、逼近論的研究成果😲，開展基於不完全觀測下的稀疏信號恢復研究😋，特別是針對相位缺失觀測情形，研究最小觀測次數問題；結合物理動態模型與稀疏低秩模型，研究正問題與反問題的快速算法🧅，提高基於不完全觀測下圖像重建的質量與速度🌭，建立不完全觀測下信號及矩陣恢復的理論基礎並提出相應的有效算法。

　　3．油氣領域中的大規模非凸優化問題的高效算法。

　　針對頁巖油/氣勘探中的大規模非凸優化共性問題（例如帶約束的分式優化和非線性最小二乘問題），建立非凸、非二次優化數學模型🥷，研究具有共性的高效優化方法🐿，對油氣領域中的大規模大數據頁巖微納米孔隙結構的三維重構等典型優化問題開展實證分析。

　　4．相場模型的高精度算法及其應用。

　　針對先進復合材料合成🔙🪧、反常擴散現象等研究領域中的復雜多相問題，側重采用並行和自適應算法等現代計算工具，提出與物理定律相容的新相場模型，構造保持模型固有特性的高精度算法。分析算法的穩定性🙅🏽‍♀️💇🏿‍♀️，建立相關的收斂性理論。

　　5．磁流體波傳播的高階算法與驗證。

　　針對磁流體中波傳播所產生的復雜現象，通過數值模擬研究電磁波與材料電子之間的相互作用，特別是不同尺度下電子流體對電磁波傳播模式的影響，建立基於多物理場耦合的可計算模型👮，設計相關模型的高階算法🤌🏻，並通過典型現象和實驗數據驗證建模的正確性和算法的有效性👛。

　　6．大型客機降噪的可擴展並行算法及軟件實現。

　　針對商用客機降噪的數值模擬難點，發展氣動噪聲的直接求解數學方法及優化策略。基於P級以上國產超級計算機系統，發展適應其體系結構的高精度高效並行算法和完成算法的軟件化，實現大規模、高精度、高效的大型商用客機氣動噪聲數值計算（並行度達十萬核以上量級），通過實驗數據驗證算法和軟件實現的正確性🌍，並將軟件應用於商用客機的優化設計🛤🚽。

　　7．血管流及其異常現象的建模和算法。

　　針對人體全身或局部血液流動異常，研究問題導向的可計算建模方法，建立包含三維血流和血管壁相互作用💆‍♂️、脈搏波傳播、血流自調節和血管適應性生長的耦合模型，利用醫學影像技術和稀疏優化方法等手段提取模型中的主要參數，發展快速算法🤐，開展血管流及局部異常現象模擬研究⌨️，並通過實際醫學影像驗證模型和算法的有效性。

　　8．復雜系統的資料同化理論和方法。

　　針對復雜系統的資料同化問題，基於物理模式（預報系統）和觀測方程（觀測算子），結合背景先驗訊息，研究其數學理論與高效算法🫱🏽，建立新型混合濾波同化方法。分析非線性模式和觀測算子及其誤差、非高斯誤差分布對同化系統性能的影響，提出有效應對方法♻，並應用於大氣、海洋、生物等領域的大規模🔛、非直接觀察資料的同化問題🚣🏿‍♀️。

　　四🫃🏻、2016年度資助計劃

　　本重大研究計劃2016年度計劃資助直接費用3300萬元🧑‍🍼🩱。集成項目的直接費用平均資助強度為250萬元/項🧎🏻，重點支持項目的直接費用平均資助強度為200萬元/項。項目資助期限均為3年🤺，申請書中研究期限應填寫“2017年1月1日-2019年12月31日”🪟。資助項目數將根據申請情況和項目布局的實際需要而定🏄。

　　五、申報要求及註意事項

　　（一）申請條件。

　　本重大研究計劃項目申請人應當具備以下條件：

　　1.具有承擔基礎研究課題的經歷；

　　2.具有高級專業技術職務（職稱）。

　　在站博士後研究人員以及正在攻讀研究生學位的人員不得申請🕧。

　　（二）限項規定。

　　1. 具有高級專業技術職務（職稱）的人員，申請（包括申請人和主要參與者）和正在承擔（包括負責人和主要參與者）以下類型項目總數合計限為3項🚗：面上項目、重點項目🤾🏼、重大項目🚥、重大研究計劃項目（不包括集成項目和戰略研究項目）、聯合基金項目🧛‍♂️、青年科學基金項目👙、地區科學基金項目、優秀青年科學基金項目⛹🏻、國家傑出青年科學基金項目🧑🏻‍💻、重點國際（地區）合作研究項目、直接費用大於200萬元/項的組織間國際（地區）合作研究項目（僅限作為申請人申請和作為負責人承擔✔️，作為參與者不限）👈🏽、國家重大科研儀器研製項目（含承擔科學儀器基礎研究專款項目和國家重大科研儀器設備研製專項項目）👨‍🦼‍➡️、優秀國家重點實驗室研究項目🧑🏻‍🦼‍➡️，以及資助期限超過1年的應急管理項目👞。

　　2.申請人（不含參與者）同年只能申請1項重大研究計劃項目。上一年度獲得重大研究計劃項目資助的項目負責人（不包括集成項目和戰略研究項目），本年度不得再申請重大研究計劃項目🈴。

　　（三）申請註意事項。

　　1.申請書報送日期為2016年7月25日至29日16時。

　　2.本重大研究計劃項目申請書采用在線方式撰寫。對申請人具體要求如下🧙🏻：

　　（1）申請人在填報申請書前🦕，應當認真閱讀本項目指南和《2016年度國家自然科學基金項目指南》中申請須知和限項申請規定的相關內容🏊🏿‍♂️，不符合項目指南和相關要求的申請項目不予受理🤾🏼。

　　（2）本重大研究計劃旨在緊密圍繞核心科學問題，將對多學科相關研究進行戰略性的方向引導和優勢整合，成為一個項目集群。重點支持項目要求不同研究領域的人員（鼓勵由從事算法、問題📨、軟件3個領域研究的人員結合）組織隊伍進行項目申請🧮。申請人應根據本重大研究計劃擬解決的具體科學問題和項目指南公布的擬資助研究方向🧑🏿‍🍼，自行擬定項目名稱🧑🏽‍🦰、科學目標🎅🏻、研究內容🪅、技術路線和相應的研究經費等。

　　（3）申請人登錄科學基金網絡信息系統（以下簡稱信息系統🫏👨‍⚕️，沒有系統賬號的申請人請向依托單位基金管理聯系人申請開戶），按照撰寫提綱要求撰寫申請書♈️。

　　（4）申請書中的資助類別選擇“重大研究計劃”，亞類說明選擇“重點支持項目”或“集成項目”🧎‍♂️，附註說明選擇“高性能科學計算的基礎算法與可計算建模”，根據申請的具體研究內容選擇相應的申請代碼。以上選擇不準確或未選擇的項目申請將不予受理。

　　重點支持項目的合作研究單位的數量不得超過2個🚲，集成項目的合作研究單位數不得超過4個；集成項目的參與者必須是重大研究計劃的實際貢獻者，不得超過9人👨🏽‍🎨❔。

　　（5）申請人應當按照重大研究計劃申請書的撰寫提綱撰寫申請書，應突出有限目標和重點突破🤙🏻，明確對實現研究計劃總體目標和解決核心科學問題的貢獻。

　　如果申請人已經承擔與本重大研究計劃相關的其他科技計劃項目🦸🏻‍♂️，應當在報告正文的“研究基礎”部分論述申請項目與其他相關項目的區別與聯系🏂🏻。

　　（6）申請人應根據《國家自然科學基金資助項目資金管理辦法》的有關規定，以及《國家自然科學基金項目資金預算表編製說明》的具體要求，按照“目標相關性、政策相符性🧏🏿、經濟合理性”的基本原則，認真編製《國家自然科學基金項目資金預算表》。項目資金分為直接費用和間接費用👩🏻‍🍼，申請人僅需填寫直接費用部分，間接費用由系統自動生成。多個單位共同承擔一個項目的，項目申請人和合作研究單位的參與者應當分別編製項目資金預算🐨，經所在單位審核後，由申請人匯總編製。

　　（7）申請人完成申請書撰寫後，在線提交電子申請書及附件材料🧑，下載並打印最終PDF版本申請書，向依托單位提交簽字後的紙質申請書原件。

　　（8）申請人應保證紙質申請書與電子版內容一致。

　　3. 依托單位應對本單位申請人所提交申請材料的真實性和完整性進行審核，並在規定時間內將申請材料報送國家自然科學基金委員會。具體要求如下🧝：

　　（1）應在規定的項目申請截止日期（2016年7月29日16時）前提交本單位電子版申請書及附件材料，並統一報送經單位簽字蓋章後的紙質申請書原件（一式一份）及要求報送的紙質附件材料🏋🏼‍♂️。

　　（2）提交電子版申請書時，應通過信息系統逐項確認🏋🏿👨‍❤️‍👨。

　　（3）報送紙質申請材料時，還應包括本單位公函和申請項目清單🌈🐵，材料不完整不予接收。

　　（4）可將紙質申請書直接送達或者郵寄至國家自然科學基金委員會項目材料接收工作組。采用郵寄方式的，請在項目申請截止日期前（以發信郵戳日期為準）以快遞方式郵寄🙇‍♂️🫰，並在信封左下角註明“重大研究計劃項目申請材料”🚣， 請勿使用郵政包裹🦞，以免延誤申請。

　　4. 申請書由國家自然科學基金委員會項目材料接收工作組負責接收，材料接收工作組聯系方式如下：

　　通訊地址：北京市海澱區雙清路83號國家自然科學基金委員會項目材料接收工作組（行政樓101房間）

　　郵　　編😍🧯：100085

　　聯系電話🙇：010-62328591

　　（四）其他註意事項。

　　1.為實現重大研究計劃總體科學目標和多學科集成📚🩸，獲得資助的項目負責人應當承諾遵守相關數據和資料管理與共享的規定，項目執行過程中須關註與本計劃其他項目之間的相互支撐關系。

2.為加強項目的學術交流，促進項目群的形成和多學科交叉與集成，本重大研究計劃將每年舉辦一次資助項目的年度學術交流會，並將不定期地組織相關領域的學術研討會。獲資助項目負責人有義務參加本重大研究計劃指導專家組和管理工作組所組織的上述學術交流活動🆕。

請有意申報的教師在基金委主頁的”通知公告欄”中查看詳細通知及申報說明（http://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/zdyjjh/2016/info52520.htm）。

請各單位根據申報要求積極組織申報，根據截止日期提前兩天7月25日前將申報材料交至科技處基礎研究辦公室（邯鄲校區綜合樓405室）🧵，醫口各單位請交至醫學科研管理辦公室(楓林校區治道樓309室，莊建輝老師，54237981)。

聯系人：孫學會

地  址💒：邯鄲校區綜合樓405室

電  話：65642662

郵  箱：xhsun@fudan.edu.cn

科技處基礎研究辦公室

2016-6-22